杭州誕生我國第一個3D打印人體器官是一個左心耳模型

  

  智慧醫(yī)療·杭州樣本

  在信息爆炸的年代，每個人有自己的信息庫。比如，你的銀行卡密碼，微信、微博等社交軟件的專屬賬號。

  你能想象，未來的我們也可以建立一個自己身體的器官信息庫嗎？

  家里的抽屜打開，一件件3D打印機打印出的器官拿出來。喏，這是我的盆骨模型，生孩子的時候，產(chǎn)科醫(yī)生借此評估我的順產(chǎn)率高不高；這是我的膝關節(jié)模型，我步入老年的時候，醫(yī)生你能不能按照我年輕時的骨頭樣子，給我置換一個新關節(jié)……

  這并非空想，在杭州，已經(jīng)有不少人擁有了自己打印的器官。60歲的房顫病人老嚴，是中國第一個擁有自己3D左心耳模型的人。這個3D左心耳模型，質(zhì)感硬硬的，半透明，拇指大小、菜花樣，精巧得可以做成項鏈墜子，令人感嘆科技的神奇。

  記者 張姝 攝影 朱丹陽

  杭州誕生第一個3D打印人體器官

  所謂3D打印，即運用粉末狀金屬或塑料等可黏合材料，通過逐層堆疊累積的方式來構(gòu)造物體。

  今年以來，國外已經(jīng)有醫(yī)院在嘗試將3D打印技術運用到醫(yī)療領域。

  今年7月22日，杭州師范大學附屬醫(yī)院（市二醫(yī)院）副院長、心血管內(nèi)科專家張邢煒教授在完成一次“左心耳封堵術”的模擬手術后思考，能不能也把3D打印技術結(jié)合醫(yī)學臨床？

  張教授找到了一家醫(yī)療器械公司的軟件專家。設想是，先用3D打印機打出病人的左心耳模型，然后根據(jù)這個模型制訂手術方案，在體外根據(jù)病人的左心耳模型做模擬手術，最后再進行微創(chuàng)介入手術。

  張邢煒教授之所以有這個設想，是因為“左心耳封堵術”是一個高難度的手術。

  這要從左心耳說起。左心耳是妊娠第3周形成的左心房原始胚芽的殘余物，呈狹長、彎曲的管狀形態(tài)，左心耳是一個盲端，像一個死胡同或死角，血流進入后容易停滯，引起心房顫動（房顫）風險，這是臨床上最常見的心律失常之一，在人群中總發(fā)病率約0.89%。

  房顫除有可能影響血流動力學、誘發(fā)或加重心力衰竭外，還可以引起腦卒中及其他嚴重的血栓栓塞事件,使心血管病死率增加2倍。要想降低房顫患者中風危險，辦法是把左心耳這個死角封堵起來，不讓血液跑進去。

  但麻煩的是，左心耳這個死角形狀很不規(guī)則，結(jié)構(gòu)因人而異，按照以前的手術思路，醫(yī)生需根據(jù)不同的左心耳開口大小、深度和心耳形狀選取適宜型號的治療器械并評估器械放置的位置，如果醫(yī)生經(jīng)驗不足，很可能是封不嚴堵不死，降低手術效果。

  “通過3D技術，將二維醫(yī)學影像數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成三維立體的影像或?qū)嵨锬Ｐ?，為這一難題提供了解決方案?！睆埿蠠樈淌谡f，他請軟件專家一起來摸索、反復試驗，終于促成了3D技術首次在中國心血管微創(chuàng)介入領域開展臨床應用——

  首先，軟件專家到市二醫(yī)院的CT室采集了患者的左心耳數(shù)據(jù)，通過專業(yè)軟件的高速運算，建立每個患者不同的三維影像。

  第二步，鎖定目標左心耳這個部位，將三維影像做局部的放大和優(yōu)化。

  因為心臟里面有血液的充影，所以第三步要將血液去掉，這樣就可以清晰地看到左心耳內(nèi)部結(jié)構(gòu)，并且能夠幫助醫(yī)生準確地測量左心耳的開口大小以及深度。

  第四步是3D打印出左心耳模型（每個病人的模型都不同，是可以反映真實病例的）。

  通過3D模型，醫(yī)生可以看到整個結(jié)構(gòu)，以及可以做預測放置封堵器的位置。這對于尺寸如何把握都有非常好的輔助和指導的作用。在整個手術過程中，也能夠給到醫(yī)生一些信息，比如在哪個部位放置封堵器可以達到最佳的效果。

  第五步就是驗證手術效果。

  心耳建模國內(nèi)沒有經(jīng)驗，沒有教科書，經(jīng)過軟件專家與臨床醫(yī)生的反復交流，現(xiàn)在已經(jīng)把整個流程規(guī)范化了。整個3D模型建模和打印過程共五步，從第一次需要6小時完成，縮短到目前的15分鐘，極大地節(jié)約了時間成本。同時，用了這個技術能夠把整個手術的安全性大大提高，減少并發(fā)癥，并最終落實到病患得到的臨床治療效果中。

  張邢煒教授說，“對于病人來說，不需要為3D打印付出額外的費用，他只需要支付原本的手術費即可。更重要的是，有了3D打印技術，為很多患者帶來了希望?！?/font>

  老嚴成為張邢煒教授的第一個“3D病人”，9月30日，張邢煒教授在老嚴左心耳3D模型的基礎上，親自給他做了“左心耳封堵術”。

  “老嚴的左心耳像個菜花，開口大，心耳深度淺，按照以前的辦法，裝‘封堵傘’很容易掉到心耳外面。原本他很可能不敢冒險接受手術，只能時時擔心自己可能中風?，F(xiàn)在，手術前就可以在模型上預先計劃手術方案，醫(yī)生和病人的心里都有了底，也縮短了手術時間?！睆埿蠠樈淌谡f。

  

  3D打印器官模型

  讓手術醫(yī)生多雙“火眼金睛”

  將帶來手術方式的革命性變化

  記者看到了打印出老嚴左心耳的3D打印機。

  區(qū)別于傳統(tǒng)的打印機，這臺3D打印機是全密封的，數(shù)據(jù)輸進去，整體模型就打印出來了。它融合了高端快速成型機的精確性、多功能性，高水準的打印分辨率，可使用包括清晰透明的耐高溫材料在內(nèi)的7種不同的3D打印材料。

  張邢煒教授說，微創(chuàng)介入治療需要醫(yī)師對患者受病器官結(jié)構(gòu)有透徹的認識，但目前醫(yī)師僅能借助精確度有限的二維醫(yī)學影像，

  需要結(jié)合充分的手術經(jīng)驗、操作水平和空間想象能力，才能成功實施微創(chuàng)介入手術。

  不同于外科手術可通過開腹等方式直接且清晰地觀察患者的受病器官，微創(chuàng)介入治療醫(yī)師即使在術中也無法整體而直觀地看到患者的器官結(jié)構(gòu)。所以，在術前對患者的器官有全面且細致的立體化認識，可助力醫(yī)師制訂更周密的手術方案，提高精細度要求極高的介入手術的實施成功率和安全性。

  醫(yī)學影像的二維數(shù)據(jù)對醫(yī)師評估器官整體構(gòu)造和特性的幫助有限。應用3D技術等比例地、360度地呈現(xiàn)患者受病器官的立體模型，為醫(yī)師提供了更多新的視角，可更精準地評估患者器官構(gòu)造，為制訂更完備的手術方案提供了更多實際的數(shù)據(jù)參考。

  除輔助診斷外，3D技術還能幫助醫(yī)師直觀地學習復雜的和創(chuàng)新的術式，縮短醫(yī)師學習周期，加快新治療技能的掌握。

  張邢煒教授說，醫(yī)師經(jīng)驗對于成功實施微創(chuàng)介入治療至關重要，但是許多醫(yī)師接觸復雜和創(chuàng)新術式的機會有限，這在一定程度上限制了創(chuàng)新療法的普及面與普及速度。

  “以前我們的書本都是平面的，現(xiàn)在有了三維圖像。三維圖像使得物體就像實物展現(xiàn)在你的眼前，讓醫(yī)生通過三維的影像，并且進行互動的操作，能夠以最快速度掌握整個病變結(jié)構(gòu)，包括手術過程，大大縮短了對于新技術的學習曲線，提高整個手術新技術的推廣速度。”

  借助3D技術生成的個性化病例模型，可幫助醫(yī)師身臨其境地模擬觀察和分析患者病例，更具象化地開展病例討論，從而為醫(yī)師提供更多接觸復雜病例和創(chuàng)新術式的機會，為醫(yī)師加強手術操作技能和經(jīng)驗累積提供了有力的輔助。  

  

  不同思維方式的跨界合作

  將會讓我們的醫(yī)學越來越智慧

  創(chuàng)新，是用不同的思維方式，引用不同的新技術進行跨界合作。3D技術屬于IT技術，用它來與臨床結(jié)合，使其變成真正對于醫(yī)療質(zhì)量有非常大提升的工具。

  張邢煒教授說，目前，首批應用3D技術的微創(chuàng)介入手術治療的“左心耳封堵術”除了在杭師大附屬醫(yī)院成功完成6例后，已被推廣到上海交通大學醫(yī)學院附屬仁濟醫(yī)院、四川大學華西臨床醫(yī)學院。接下來，他們還將3D影像建模和3D打印技術的價值放大，除了房顫治療外，還可能涉及其他結(jié)構(gòu)性的疾病。

  除結(jié)構(gòu)性心臟病領域外，3D技術推廣的領域還有很大的空間，比如應用于消化內(nèi)鏡、心衰、泌尿外科、腫瘤介入等更多疾病領域，為患者提供更多選擇的創(chuàng)新微創(chuàng)治療方案。

  業(yè)內(nèi)大咖談智慧醫(yī)療

  杭州師范大學附屬醫(yī)院（市二醫(yī)院）副院長張邢煒教授

  醫(yī)師經(jīng)驗對于成功實施微創(chuàng)介入治療至關重要，但是許多醫(yī)師接觸復雜和創(chuàng)新術式的機會有限，這在一定程度上限制了創(chuàng)新療法的普及面與普及速度。借助3D技術打印出的人體器官模型，可幫助醫(yī)師身臨其境地觀察和分析患者病例，更具象化地開展病例討論，從而為醫(yī)師提供更多接觸復雜病例和創(chuàng)新術式的機會，為醫(yī)師加強手術操作技能和經(jīng)驗累積提供了有力的輔助，這對患者來講是有好處的。