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3D打印“克隆”出的颅内肿瘤及相关组织、患者头颅骨
谈起近年来最热门的技术创新，3D打印不可或缺。如今，这项技术已能1比1地打印人体颅内肿瘤模型，肿瘤与血管之间的复杂连接，甚至肿瘤表面的凹凸不平，均清晰地反应在“克隆”模型上面，为切除复杂颅内肿瘤患者带来直观依据。近日，中南大学湘雅医院便利用3D打印技术精准切除一颗复杂颅内肿瘤，根据文献检索发现，此举在全球尚未见报道。 3D打印“克隆”颅内复杂肿瘤 患者张某因头痛、恶心、呕吐、性格改变、记忆力下降持续3年，近一个月症状加重来到湘雅医院求医，被确诊为鞍结节脑膜瘤。患者入院时，颅高压症状十分明显，不尽快手术的话随时可能有生命危险。然而，该患者颅底肿瘤位置深，肿瘤与颈内动脉、视神经、垂体柄等周边重要结构关系复杂，手术难度十分大。 为了提高手术的精准度，由中南大学湘雅医院肿瘤科黄俊辉教授牵头，湖南省颅底外科与神经肿瘤临床技术研究中心副主任、湘雅医院神经外科李学军副教授，湘雅医院放射科副主任李文政副教授、易小平医师，中南大学计算机视觉与虚拟现实技术研究所副所长廖胜辉副教授和湘雅口腔医院专家组成的团队，决定结合3D打印技术对患者实施手术。 该团队通过自主研发的E-3D数字化医疗三维设计系统，将患者CT和MRI扫描获得的影像学数据融合，并作进一步精细化处理，获取精确化空间数据，转化重建为三维模型，将颅底复杂肿瘤和毗邻血管及神经等组织区分，结合3D打印技术，成功将该患者的颅底肿瘤及周围组织等比例地精准打印出来。 “这个打印模型完全可以称得上是患者颅内肿瘤的‘克隆产品’。”湘雅医院肿瘤科黄俊辉教授介绍，模型完全按照肿瘤的实际比例打印而成，材质是不同的高科技分子材料，精确地复制了具有复杂形态、不同质地和密度的人体肿瘤解剖结构。 用3D技术打印出的肿瘤模型边界清晰，甚至患者的头颅骨、肿瘤相连及周围的血管都打印出来了。黄俊辉教授说：“肿瘤在颅底的什么位置，周围有什么血管，让人一目了然”。 高难度手术设计不再“凭空想象” 团队核心成员、湘雅医院神经外科李学军副教授介绍，颅底肿瘤是外科手术中难度最高的一项手术，传统手术主要依据患者的CT和MRI图像，但二者存在有平面化的局限性，因此需要医生有一个立体空间的想象力，才能为接下来的手术做好铺垫，“即使是具有丰富临床经验的医生，也很难做到在手术中百分之百地精准，因为有些肿瘤周围组织结构复杂，手术边界较为模糊，手术容易留下死角”。 “3D打印的肿瘤原型给了医生充分的手术设计辅助，主要是优化手术设计。”李学军介绍，3D打印技术能让医生在手术前充分了解脑内肿瘤的部位、形状、大小及与周围组织的毗邻关系，确定手术进入路线、切除范围、术中注意事项等，能在完整切除肿瘤的同时最大限度地保护肿瘤周围正常组织，降低了并发症和后遗症的发生率。传统的手术相比，应用3D打印技术的手术更具精准度和前瞻性”。 1月2日，以李学军副教授为首的专家组，成功为患者实施了肿瘤切除手术。患者术后恢复良好，头痛、恶心、呕吐、记忆力下降等症状得到明显改善，且没有出现神经功能障碍。 3D打印技术临床应前景广阔 在团队带头人、湘雅医院肿瘤科黄俊辉教授看来，3D打印技术应用临床诊疗，有着更有着更广阔的前景，如：用患者的肿瘤复制品作为实物，便于医生与患者及家属进行术前谈话和沟通；有助于肿瘤内科医师判断术后是否需要进一步给患者实施化学治疗或/和放射治疗；便于直观教学，培养年青医师；能根据医生的要求进行剪影和显像，保留所需要的组织等等。 “我们平时所见的打印机，打印的产品是二维的文字、图片。”团队组核心成员、中南大学计算机视觉与虚拟现实技术研究所副所长廖胜辉副教授介绍说，3D打印机打印的“产品”是三维的立体物件，原理是通过电脑控制，把“打印材料”一层层叠加起来，最终成型，“打印机‘墨盒’里装的是什么材料，就能打印出什么材料的产品”。 除了本次复杂颅内肿瘤模型之外，廖胜辉的技术团队还在对肝脏、肾脏疾病的3D打印技术加紧研究，未来有望看到人体各种复杂器官疾病的3D打印模型。 |
