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湘雅醫院:全球首例使用3D打印技術切除顱內腫瘤
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2014-01-10
來源:香港商報

(本報記者唐澍、夏冰、通訊員伍西明、武海亮8日長沙電) “我們利用自主研发的E-3D數字化醫療三維設計系統,結合3D打印技術,成功將一名患者的复雜顱底腫瘤及周圍組織等比例打印出來。醫生在術前通過該全仿真模型對手術進行幹預設計,最終精准成功地將患者顱內复雜腫瘤完整切除。”中南大學湘雅醫院院長孫虹告訴記者,目前該患者術後恢复良好,術後2天即可下床行走。據了解,這是應用3D打印技術輔助切除复雜顱底腫瘤在全球尚屬首例。

3D打印“克隆”顱內复雜腫瘤

  “當時因為頭痛、惡心、嘔吐、性格改變、記憶力下降持續3年,近一個月症狀加重,後來到湘雅醫院被確診為鞍結節腦膜瘤。”患者張某回憶說。當時,由于醫生斷定顱高壓症狀十分明顯,需要盡快手術,否則有生命危險。且該患者顱底腫瘤位置深,腫瘤與頸內動脈、視神經、垂體柄等周邊重要結構關系复雜,手術難度十分大。

  為了提高手術的精准度,由中南大學湘雅醫院腫瘤科黃俊輝教授牽頭,近十個專科科室專家組成的團隊,決定結合3D打印技術對患者實施手術。

  黃俊輝說,通過自主研发的E-3D數字化醫療三維設計系統,將患者CT和MRI掃描獲得的影像學數據融合,並作進一步精細化處理,獲取精確化空間數據,轉化重建為三維模型,將顱底复雜腫瘤和毗鄰血管及神經等組織區分,結合3D打印技術,成功將該患者的顱底腫瘤及周圍組織等比例地精准打印出來。

  “這個打印模型完全可以稱得上是患者顱內腫瘤的‘克隆產品’”。黃俊輝教授介紹,模型完全按照腫瘤的實際比例打印而成,材質是不同的高科技分子材料,精確地复制了具有复雜形態、不同質地和密度的人體腫瘤解剖結構。

  記者觀察到,用3D技術打印出的腫瘤模型邊界清晰,甚至患者的頭顱骨、腫瘤相連及周圍的血管都打印出來了。黃俊輝教授說:“腫瘤在顱底的什麼位置,周圍有什麼血管,讓人一目了然”。


  高難度手術設計不再“憑空想象”

  “顱底腫瘤是外科手術中難度最高的一項手術,醫生必須下刀准,腫瘤切除要幹淨徹底。根據傳統手術方法,該類顱底腫瘤手術的實施主要依據患者的CT和MRI圖像,但二者存在有平面化的局限性,因此需要醫生有一個立體空間的想象力,才能為接下來的手術做好鋪墊”,團隊核心成員、湘雅醫院神經外科李學軍副教授同時指出,即使是具有豐富臨床經驗的醫生,也很難做到在手術中百分之百地精准,因為有些腫瘤周圍組織結構复雜,手術邊界較為模糊,手術容易留下死角,“腫瘤切除不幹淨,將會導致腫瘤复发”。

  “有了3D打印技術的輔助,醫生設計手術時不再‘憑空想象’,手術時更穩定和精准。”據李學軍副教授介紹,3D打印技術能讓醫生在手術前充分了解腦內腫瘤的部位、形狀、大小及與周圍組織的毗鄰關系,確定手術進入路線、切除范圍、術中注意事項等,能在完整切除腫瘤的同時最大限度地保護腫瘤周圍正常組織,降低了並发症和後遺症的发生率。“3D打印的腫瘤原型給了醫生充分的手術設計輔助,主要是優化手術設計。與傳統的手術相比,應用3D打印技術的手術更具精准度和前瞻性”。

  1月2日,以李學軍副教授為首的專家組,成功為患者實施了腫瘤切除手術。患者術後恢复良好,頭痛、惡心、嘔吐、記憶力下降等症狀得到明顯改善,且沒有出現神經功能障礙。

  3D打印技術臨床應前景廣闊

  “我們平時所見的打印機,打印的產品是二維的文字、圖片。”團隊組核心成員、中南大學計算機視覺與虛擬現實技術研究所副所長廖勝輝副教授介紹說,3D打印機打印的“產品”是三維的立體物件,原理是通過電腦控制,把“打印材料”一層層疊加起來,最終成型。“打印機‘墨盒’里裝的是什麼材料,就能打印出什麼材料的產品”。

  3D打印的思想起源于19世紀末的美國,20世紀80年代以來得以发展。在中國,3D打印研究已有約20年,近些年該項技術已經逐漸應用于臨床醫學。

  在團隊带頭人、湘雅醫院腫瘤科黃俊輝教授看來,3D打印技術應用臨床診療,有著更有著更廣闊的前景,如:用患者的腫瘤复制品作為實物,便于醫生與患者及家屬進行術前談話和溝通;有助于腫瘤內科醫师判斷術後是否需要進一步給患者實施化學治療或/和放射治療;便于直觀教學,培養年青醫师;能根據醫生的要求進行剪影和顯像,保留所需要的組織。“基于這一特點,有助于開发分子影像標記技術,便于術前或術中更加准確地區分良惡性腫瘤”。

  湖南省醫學會神經外科學會主任委員、湖南省顱底外科與神經腫瘤臨床技術研究中心主任、中南大學神經外科研究所所長、湘雅醫院神經外科袁賢瑞教授認為,3D打印技術在复雜顱底和腦血管手術具有很多優勢,发展前景廣闊。將來還或可實現人體器官的打印,為患者打印出所需要的人體個性化“零部件”;或進行模擬手術等。 “該技術雖然並不能完全替代傳統的醫療技術,但作為傳統醫療技術的有利補充,可為患者提供更個性化的服務”。

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