UHB與Stratasys合作開發(fā)定制3D打印醫(yī)用導(dǎo)板，最多可將手術(shù)時(shí)間縮短至三個(gè)小時(shí)

在顱頜面腫瘤手術(shù)實(shí)踐中，精準(zhǔn)度是關(guān)鍵。在處理頭部、面部、頜骨和頸部腫瘤的專業(yè)領(lǐng)域，由于復(fù)雜的解剖結(jié)構(gòu)和這些區(qū)域的關(guān)鍵功能而面臨著一系列挑戰(zhàn)。每年，成千上萬的人接受這些手術(shù)，毫米級(jí)別的誤差可以決定手術(shù)的成功與否。這些手術(shù)中的基本工具是切割導(dǎo)板，它指導(dǎo)外科醫(yī)生進(jìn)行精確的切口和骨骼改變。這些導(dǎo)板傳統(tǒng)上是手工制作的，很容易出現(xiàn)不準(zhǔn)確的情況。然而，隨著3D打印的引入，精度有了顯著的飛躍，可以根據(jù)個(gè)體患者的掃描結(jié)果定制適合的指南。

2023年12月17日，南極熊獲悉，來自英國伯明翰大學(xué)醫(yī)院 (UHB) 的研究人員采用 3D 打印定制手術(shù)導(dǎo)板，用于幫助完成高風(fēng)險(xiǎn)手術(shù)。通過將Stratasys 的 J5 MediJet 3D 打印機(jī)集成到其手術(shù)流程中，該醫(yī)院率先使用3D 打印切割指導(dǎo)顱頜面手術(shù)。這些定制導(dǎo)板是與 Stratasys 共同開發(fā)的，可完美貼合每位患者的身體，提高精確度并大大縮短手術(shù)時(shí)間，最多可縮短三個(gè)小時(shí)。

△伯明翰大學(xué)醫(yī)院正在通過整合定制的 3D 打印手術(shù)導(dǎo)板來改善患者的治療效果并縮短手術(shù)時(shí)間。圖片由 Stratasys 提供

簡化手術(shù)流程

UHB 和 Stratasys 的合作者根據(jù)患者掃描開發(fā)出了高度精確的手術(shù)導(dǎo)板，分辨率達(dá)到 150 微米。這些導(dǎo)板采用生物相容性 PolyJet 材料生物相容性透明 MED610 制成，這是一種專為醫(yī)療和牙科應(yīng)用而設(shè)計(jì)的透明且堅(jiān)固的樹脂。這種材料專為與皮膚安全相互作用以及與內(nèi)部組織短期接觸而設(shè)計(jì)，這對(duì)于外科手術(shù)至關(guān)重要。

UHB 重建科學(xué)顧問臨床科學(xué)家Stefan Edmondson 說道：“除了節(jié)省長達(dá)三個(gè)小時(shí)的手術(shù)時(shí)間外，3D 打印還可以實(shí)現(xiàn)更好的手術(shù)規(guī)劃。使用患者掃描，該團(tuán)隊(duì)能夠根據(jù)每位患者的獨(dú)特解剖結(jié)構(gòu)創(chuàng)建 3D 可視化，然后利用 3D 打印技術(shù)在實(shí)際手術(shù)之前生成解剖模型和個(gè)性化手術(shù)切割指南。這種能力意味著我們不僅可以在手術(shù)完成前準(zhǔn)確預(yù)測手術(shù)，而且我們擁有工具來確保能夠以最精確的方式執(zhí)行細(xì)致的術(shù)前計(jì)劃。手術(shù)團(tuán)隊(duì)也做好了更好的準(zhǔn)備，患者也更加放松，因?yàn)槲覀兛梢栽谶M(jìn)入手術(shù)室之前討論整個(gè)過程和預(yù)期結(jié)果。”

根據(jù) UHB 的說法，在這個(gè)手術(shù)過程中，外科醫(yī)生會(huì)切除患者的一塊腓骨（小腿骨），并將其重塑以用于頭部或頸部。這稱為骨移植，有助于修復(fù)骨缺損。關(guān)鍵的挑戰(zhàn)在于準(zhǔn)確塑造腓骨以適應(yīng)特定區(qū)域的形狀和大小，同時(shí)保持移植骨的活性（和功能）。3D 打印通過患者掃描制作準(zhǔn)確的手術(shù)導(dǎo)板，從而實(shí)現(xiàn)更精確的骨骼塑造。這些導(dǎo)板的微米級(jí)精度對(duì)于良好的貼合以及最大限度地減少患者排斥和不適的風(fēng)險(xiǎn)至關(guān)重要，并且相對(duì)于較舊的、不太精確的方法來說這是一個(gè)很大的改進(jìn)。

支持此應(yīng)用的是Stratasys 的GrabCAD 打印軟件，它進(jìn)一步簡化了手術(shù)準(zhǔn)備過程。該醫(yī)院憑借在 Stratasys 3D 打印機(jī)和技術(shù)方面多年的經(jīng)驗(yàn)，最終購買了該品牌的多材料、全彩 J5 MediJet 3D 打印機(jī)。在硬件和軟件的支撐下，醫(yī)院的手術(shù)能力得到了提升。

△GrabCAD打印的屏幕截圖。圖片由 Stratasys 提供。

高端護(hù)理

這種手術(shù)應(yīng)用的影響超出了 UHB 的范圍。其他案例包括腫瘤切除后的重建手術(shù)，其中針對(duì)患者的指南顯著提高了腫瘤切除和面部重建的精度。在面部同種異體移植中，3D 打印模型和導(dǎo)板對(duì)于成功的組織對(duì)齊和整合至關(guān)重要。此外，在涉及口腔頜面部腫瘤切除和骨重建的病例中，這些定制導(dǎo)板提高了手術(shù)準(zhǔn)確性，確保更好地對(duì)準(zhǔn)和適合骨移植物。該技術(shù)不僅有利于復(fù)雜的外科手術(shù)，而且有助于改善患者的治療效果，展示了外科手術(shù)的重大進(jìn)步。

此外，外科醫(yī)生不僅使用 3D 打印模型來規(guī)劃和執(zhí)行手術(shù)，還用于其他應(yīng)用。它們還可以作為臨床醫(yī)生和學(xué)生的寶貴培訓(xùn)工具，使他們能夠提高復(fù)制天然骨骼觸覺反饋的精確模型的技能。事實(shí)證明，手術(shù)訓(xùn)練中從尸體模型到 3D 打印模型的轉(zhuǎn)變具有成本效益且具有教育意義。

總體而言，將 3D 打印技術(shù)集成到醫(yī)療手術(shù)中代表著患者護(hù)理的重大飛躍。該技術(shù)能夠生產(chǎn)高精度、定制的手術(shù)導(dǎo)板和模型，減少手術(shù)時(shí)間，改善手術(shù)效果，并徹底改變醫(yī)療培訓(xùn)和規(guī)劃流程。