40年來最嚴重案例之一 — 3D Systems助顱面畸形兒重獲新生

在大部分人看來，GraceKabelenga（名有“高貴”之意）生下來的狀態(tài)并不那么高貴。自出生時起，她飽受常人無可想象的嚴重面部畸形的折磨，這種折磨幾乎影響到了這個年輕生命所有的方方面面。

好在，現(xiàn)年8歲的Grace出生在一個好時代——如今，富有經驗的外科醫(yī)生與醫(yī)療和3D技術公司合作，能力所向披靡——能完成短短幾年前還視作不可能的任務。多虧了醫(yī)學經驗和高科技的結合，讓Grace站在了恢復正常的風口浪尖。

一個棘手的案例

Grace出生于贊比亞中北部城市恩多拉。她的雙眼間距極寬，面部有著嚴重的面裂畸形，并且沒有骨骼將她的大腦與口腔分開。她吞咽困難，因此營養(yǎng)不良并且貧血。

2008年，世界顱面基金會（WCF）關注到了Grace的情況。WCF的創(chuàng)始人和主席Kenneth Salyer醫(yī)生是一位引領世界的顱面手術專家，他創(chuàng)辦的世界顱面基金會為顱面畸形的孩子和其家庭提供幫助，為其治療，帶去希望。

“Grace是我近40年來為兒童和年輕人治療顱面畸形的豐富經歷中遇到的最嚴重的案例之一，”Salyer醫(yī)生說。

Salyer醫(yī)生認為當時的Grace還太小，不適合馬上進行手術；她的骨骼需要成長得更堅固些。

原定于2011年11月的手術推遲了，原因是Grace太過營養(yǎng)不良。她通過靜脈營養(yǎng)法和不斷的醫(yī)療協(xié)助提高了自身的健康水平。

向熟悉的伙伴求助

當Grace達到了良好的健康狀態(tài)，Salyer醫(yī)生即刻向一個他熟悉的伙伴求助，該伙伴是實現(xiàn)復雜特殊顱面手術方面的專家：3DSystems和它精密健康醫(yī)療解決方案的專家團隊。

3DSystems在科羅拉多州丹佛市擁有一個服務面廣泛的健康醫(yī)療技術中心，這個技術中心幫助世界各地的醫(yī)生實施復雜程度超乎人們想象的手術。它的解決方案包含3D打印解剖模型，高級虛擬現(xiàn)實模擬器，直接金屬打印植入物和儀器儀表，以及個性化3D打印手術指引模型。

手術被重新安排在2012年6月初在墨西哥城進行，由Salyer醫(yī)生和他的同事DerekBruce醫(yī)生進行。Bruce醫(yī)生是一位小兒神經外科專家，已和Salyer醫(yī)生共事26年之久。此外一起參加手術的還有另一位小兒神經外科專家FernandoChico醫(yī)生，和他在墨西哥城少兒醫(yī)院的團隊。

解決解剖難題

3DSystems為各位醫(yī)生提供了虛擬手術計劃（VSP®）服務，這項服務是由工程師根據(jù)病人的CT掃描數(shù)據(jù)生成3D解剖信息，并據(jù)此創(chuàng)建即將實施的手術的一整套3D模擬信息。

“3DSystems提供的信息讓身在世界各地的參與者得以共同進行虛擬手術計劃�！盨alyer醫(yī)生說。

3DSystems的VSP團隊還將基于Grace獨特解剖的模型，指引和模板3D打印出來，這些3D打印的工具將在手術期間用于幫助骨骼的切割和定位，以便與虛擬計劃維持一致。

VSP團隊使用的是3D Systems的ProX 800和ProJet 7000激光固化立體成型（SLA）打印機。ProX 800以其食品藥品監(jiān)督管理局（FDA）認證的種類繁多的材料及其制作樣件的出色的表面光潔度、特征分辨率、邊緣清晰度和精度著稱；而ProJet 7000HD則是牙科應用的理想選擇，它提供抗拉強度和沖擊強度高的耐高溫材料。

在墨西哥城進行的手術中，Grace口腔后部的一大塊大腦組織被完全切割下來并置于在她頭顱內新造的顱頂，她的雙眼間距因此得以縮短。

“我們能夠將整個解剖部分精準無誤地移動至確切位置，全是因為3D Systems 3D打印模型的指引，”Salyer醫(yī)生說�！皼]有它們的指引，要達到這項手術所要求的精密度是不可能的�！�

但還有大量工作有待完成：Grace失去了她額上及眼眶頂部的大片骨骼，如果沒有這些骨骼支撐，而僅僅只有一層軟組織包裹著她的大腦，那么她這輩子將只能戴著保護性頭盔生活。

精誠協(xié)作

Grace的第二場手術，被安排在2015年5月于南非進行，這場手術需要參與人員進行更為復雜的術前計劃。

在美國科羅拉多州的3D Systems醫(yī)療技術中心，3DS使用其虛擬手術計劃（Virtual Surgical Planning）及3D打印技術與遍布于世界各地的團隊進行合作：位于美國德州達拉斯的Salyer醫(yī)生；位于美國華盛頓的Bruce醫(yī)生；位于南非開普敦的整形外科醫(yī)生Frank R. Graewe和其臨床團隊；位于美國佛羅里達州杰克遜維爾和德國圖特林根的醫(yī)療器械公司KLSMartin；位于蒙大拿州貝爾格萊德的Bacterin公司，這是一家經過認證的組織和醫(yī)療器械公司。

3DSystems通過與Salyer醫(yī)生一起合作來確定和創(chuàng)建出Grace新額頭的輪廓。3D Systems Geomagic Freeform Plus和3Dsculpting軟件通過與3D Systems的3D觸覺設備（力反饋）Touch X結合，來創(chuàng)建重建額頭所需的復雜器官曲線。

直觀的軟件和觸覺界面使3DSystems設計團隊能根據(jù)Dr. Salyer的指示來實時調整設計，而無需制作出實體零件或原型。

當最后的輪廓完成后，數(shù)字文檔被發(fā)送至KLSMartin公司。這個公司創(chuàng)建出了一個隨著時間可被并入人體且獨一無二的植入物，為Bacterin公司定制骨移植物提供了框架。

“Grace的這個手術計劃要求非常嚴苛，這不像其他許多病例，Grace缺失大量骨頭，這對創(chuàng)建一個足夠堅固卻能自我消解，并讓患者自己的骨頭可以自由生長的重建結構是一個巨大挑戰(zhàn)。另一個挑戰(zhàn)就是來自三大洲的六個團隊需要能看到詳情并實時配合進行3D模擬。這得感謝3D Systems付出的巨大努力和提供的妥善解決方案。“北美KLSMartin公司的產品開發(fā)總監(jiān)Shawn Burke說。

復雜的3D打印設計

當植入物的設計完成后，3DSystems為Bacterin公司提供了用于定制型“發(fā)帶”的3D打印模具---一塊可修復眼睛上方眶緣的骨頭。Bacterin公司的3Demin®材料制作出的一塊同種異體骨（移植物）正匹配Dr. Salyer為Grace定制的“發(fā)帶”規(guī)格。Bacterin公司也提供了3Demin覆蓋物，OsteoSponge® 和OsteoWrap®同種異體骨移植物用于重建過程。

負責3DSystems VSP重建服務的Mike Rensberger 指出，“定制型的3Demin同種異體骨的制造過程需要模具被消毒且符合Bacterin公司3Demin纖維技術的特定處理需求。我們使用SLA技術和樹脂制作出模型和樣板，便于Dr.Salyer參考。相較傳統(tǒng)技術比如加工或注塑，我們能更快地制作出高精度、適用于特定病例和定制型的部件�！�

Grace的現(xiàn)狀

Grace的第二場手術取得了巨大成功。她的頭蓋骨和她自己的骨頭產生了鈣化，她的下唇顎和嘴巴也能正常閉合。她的飲食、說話和呼吸都可以正常進行了。

Grace的下一場最終手術于2016年4月進行。這場手術將圍繞她的鼻子鼻腔、上唇和眼部周圍區(qū)域進行軟組織構建。

在Dr.Salyer的自傳“A Life that Matters”中，他說到，“在早期的時候，我就找到了我生活的使命并一生致力于此---通過為孩子們修復臉龐，讓他們可以更好的把握自己的生活�！�

我們也能看到，那些始終致力于幫助Grace進行手術和臉部修復的人們，一直在履行同樣的承諾。多虧了這群人，Grace的生活將不再只是一個簡要注解，而是一個豐富、長期、連續(xù)的完整故事。

【關于3DSystems】

3D Systems是3D打印行業(yè)中的領先者，提供“從設計到制造”全套解決方案，包括3D打印機、打印材料和云計算按需定制部件；其強大的數(shù)字化流程真正把創(chuàng)意帶入生活，可選材料包括塑料、金屬、陶瓷和食品等，獲得專業(yè)人士和消費者的一致好評。3DS領先的醫(yī)療解決方案包括全套仿真、培訓、互動式個人化的手術和患者特定解決方案以及牙科類設備上的應用等。3DS個性化的三維設計和檢測產品提供最前沿的采集和觸摸技術，成熟的集成式解決方案替代并補充傳統(tǒng)方法，數(shù)據(jù)輸入直接打印實物件減小設計新產品的時間和成本。這些解決方案都可用來加快設計、創(chuàng)造、溝通、原型或產生實物件，助力客戶“制造未來”。