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我国完成首例“3D打印+AR技术”骨科手术

2018-12-04 11:05:23 鹤然科技3D打印创新教育 阅读

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我国完成首例“3D打印+AR技术”骨科手术

 

  2017年3月21日,威海市中心医院通过“AR(增强现实)技术”和“3D打印技术”高科技手段,顺利完成了一例骶尾部巨大梭形细胞瘤切除及椎体置换手术,这是该院3D打印技术在骨科手术上的一次成功尝试。在此次手术过程中,把AR技术与3D打印技术完美应用到骨科领域,在全国尚属首例。

 

尖端医术:“AR技术+3D打印” 切除肿瘤、置换椎体

  不久前,家住文登区、今年66岁的林庆(化名)因浑身无力到威海市中心医院检查,医生意外发现他腹部有一个皮球大小的肿块,经多学科会诊,结合CT、磁共振、穿刺取病理等检查结果,确定为低恶性腰椎部肿瘤。因肿瘤侵蚀第五椎体且巨大,若不及时治疗,患者随时都有生命危险。

 

  目前,对于肿瘤侵犯腰椎体,手术切除仍然是治疗的关键。考虑到患者的实际情况,主治医师与患者家属进行了详细沟通,最终决定为林庆实施腰椎肿瘤切除3D打印椎体置换术,以医学影像数据为基础,利用3D打印技术制作个性化人工椎体,术中植入到患者体内,建立腰椎新的稳定系统。

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丛海波(左)和专家们通过AR技术实施3D打印椎体置换手术

 

  21日早8时50分,紧张的手术正式开始,泰山学者特聘专家、威海市中心医院院长丛海波,脊柱外科资深专家张恩忠,创伤骨外科主任马兆强等专家共同进行手术,血管介入外科、泌尿外科、麻醉科、影像科、输血科、手术室等多学科专家共同配合,借助上海霖晏科技提供的AR技术,患者腹部11厘米×9厘米×6厘米大小的肿瘤被完整切除,并顺利植入3D打印的金属椎体,历时4个多小时,手术全过程患者生命体征平稳,按计划完成手术。

 

  医生佩戴AR眼镜进行手术的同时,记者通过外接屏幕进行了观摩。通过AR眼镜传输的画面,记者感觉自己仿佛置身于手术台上,医生通过语音和手势控制AR眼镜所示画面,在术中对动脉、静脉、骨骼进行切换显示及拖拉平移等操作,记者可以通过外接屏幕,以主刀医生的视野来观看这场精细的手术。

 

  据了解,3D打印技术应用于骨科手术,在威海市中心医院已不罕见。不仅大规模用于髋臼骨折手术,在骨科重大肿瘤切除上的应用也已十分成熟。此次AR技术的应用,使患者的血管、组织、病灶部位360度呈现在医生眼前,大大增加了手术的安全性,提高了手术的精准度。

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外接屏幕上的影像与AR眼镜中的同步

 

  看到这里,大家是不是对各种科技词汇理解并不透彻?术后,丛海波作了详细解释。

 

第一步:用3D打印技术,“克隆”人体组织器官

  丛海波说,实施手术之前,患者和家属多有忐忑。因为现在大多数的CT、核磁共振影像检查结果,看起来也就是黑白光影,非专业人士无法辨识。病灶具体多大,精准位置在哪,从何处着手切除,会不会对身体有不良影响?这些都是患者的疑虑。

 

  对于这个困惑, 3D打印技术就能解决。术前,临床骨科、影像科、普外科医师及计算机工程师,通过三维重建技术将肿瘤、骨骼及周围重要神经血管组织等进行重建,利用计算机模拟合成三维立体影像。这样一来,根据这个立体影像,用特质材料和技术,打印出一个形状完全相同的、内部结构层次分明的腰椎部模型,病灶的部位也能一清二楚。医生拿着模型放在患者面前,给患者讲解,方便很多,医生也更加心中有数。医患交流实现了形象化,提高了医患之间的理解。

 

第二步:用增强现实(AR)技术,让患者变成“透明人”

  现如今,AR技术已不仅仅是个“看上去很美”的概念,更不是像普通人想的看看视频、打打游戏这么简单。事实上, AR技术正与传统医学发生“亲密接触”。这次手术,利用CT、核磁共振多角度拍摄的片子,计算机还原出一个虚拟却又无比逼真的患者人体构造,病人和医生可以更加清楚手术要如何实施。

 

医生戴上AR眼镜后,通过声控和手势指令,虚拟的病灶就完全可以剥离出来,医生可以在这样生动逼真的世界里,模拟手术全过程。

 

第三步:临场应用增强现实技术“透视”手术部位

  丛海波介绍,这个过程是最为重要的,就是将增强现实(AR)技术,与真实手术无缝对接。在手术中,如果碰到棘手的部位,可以戴上眼镜,眼睛扫过的地方,视野里就会出现一个逼真的虚拟场景,真实的环境和虚拟的物体实时出现在同一个画面或空间,两种信息相互补充,患者病灶整个部位的构造也就一清二楚了。术者就像长了“透视眼”,可以直接透过皮肤看见肿瘤的位置、大小、深度,避开重要血管、神经、组织,提高手术安全性。

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即将植入人体的金属3D打印椎体

 

  总之,3D技术椎体肿瘤切除+ AR技术的应用,实现了术前、术中全过程的精准可视,手术的安全性和精准性大大提高。

 

未来可期:高科技技术会更广泛应用

  “这次AR技术的成功应用,既是一次尝试更是一次伟大的突破。”丛海波告诉记者,接下来,威海市中心医院将更加深入对于数字化医疗和精准医疗的探索,促进“3D打印”技术、“AR”技术的从骨科领域向更广阔的医学领域拓展,紧跟医学发展前沿步伐,全面造福百姓。

 

  “3D打印很‘时髦’,AR技术很高端,但它们的根基在数字医学,没有精确的数字化设计,就没有‘漂亮’的3D打印和完美的虚拟现实技术。”丛海波介绍,2016年,威海市中心医院就成立了数字化医疗中心,勇敢跟踪医学前沿,迎接精准医学、个性医学时代的到来。

 

  据介绍,中心实验研究室开展的基因测序、药物基因敏感性检测等项目均处于国际领先水平,同时介入技术、胸腹腔镜、脑室镜、椎间孔镜、关节镜等技术已非常成熟,为临床数字化医疗的全面开展夯实了基础。今后,威海市中心医院将继续重科研、重创新,广泛吸纳人才、提升医护人员的基础研究能力,追寻前沿医学的脚步,确保数字化、精准化诊疗在全院落地开花。

 

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