從2萬元降到600元，河北大學(xué)附屬醫(yī)院3D打印肝臟模型新方法

《從2萬元降到600元，河北大學(xué)附屬醫(yī)院3D打印肝臟模型新方法》
本文投稿人：河北大學(xué)附屬醫(yī)院醫(yī)學(xué)3D影像打印中心負責(zé)人張珂，目前兼任胸外科首席醫(yī)師，任中國醫(yī)師協(xié)會胸外科分會全國青年委員。
南極熊投稿郵箱：3D@nanjixiong.com


隨著3D打印技術(shù)的滲透普及，醫(yī)療專業(yè)人士也逐漸認識到他們的價值，3D打印的醫(yī)療模型正在進入世界各地的醫(yī)院。患者特定的器官解剖模型為醫(yī)生提供了接觸和檢查復(fù)雜的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的機會，通過醫(yī)療程序了解問題的范圍和準確位置�；颊哌�可以從模型中受益，這些模型可以用來告知患者狀況和治療的具體情況。

在全球范圍內(nèi)進行的研究正在建立在數(shù)字醫(yī)療的基礎(chǔ)上，而在這種情況下，越來越多的模型提到了它們逼真的質(zhì)感，因此這項技術(shù)的改進一直是中國研究的焦點，河北大學(xué)附屬醫(yī)院程樹杰教授現(xiàn)在正在引入精確的3D打印肝臟模型，以比以前更低的成本復(fù)制打印復(fù)雜的解剖結(jié)構(gòu)。

對于外科醫(yī)生來說，肝外科手術(shù)可能會比較復(fù)雜，而且對于沒有預(yù)定路徑和計劃的1：1精確模型來說，3D打印醫(yī)學(xué)模型對于肝臟手術(shù)來說已經(jīng)被認定為一個可行的術(shù)前方案。

3D打印模型將整個肝臟，包括內(nèi)部組織和結(jié)構(gòu)完美的展現(xiàn)在眼前，對于醫(yī)生來說3D打印肝臟模型已經(jīng)顯現(xiàn)出明顯的好處，其中主要是提高了手術(shù)安全性，減少了術(shù)中出血，減少了術(shù)后并發(fā)癥。但是市面上多色彩，多材料能力的工業(yè)3D打印機本身相當(dāng)昂貴，甚至精確1：1比例的肝臟模型竟高達3,000美元4,500美元（2萬元人民以上），而成本較為便宜的FDM桌面3D打印機則完全不能提供“復(fù)雜的嵌合型三系統(tǒng)肝血管網(wǎng)，難以應(yīng)用于復(fù)雜的肝臟手術(shù)規(guī)劃。“‘’

為了降低成本并獲得醫(yī)療模型的高分辨率，河北大學(xué)附屬醫(yī)院程樹杰教授領(lǐng)導(dǎo)的團隊將目光轉(zhuǎn)向立體光刻（光固化）。高速光敏樹脂使用兩臺配備液體冷卻系統(tǒng)的高速LCD-SLA 3D打印機。然后通過采用改進的傳統(tǒng)傳遞模塑技術(shù)進行精確匹配，完成了高透明度樹脂的患者特定醫(yī)療模型的制造過程。在整個內(nèi)部結(jié)構(gòu)和肝臟表面平行打印0.1mm的層厚度下，花了不到4個小時的時間，而且在模型中可以清楚地看到惡性腫瘤。與3D計算機模型的測量距離相比，打印模型及其相鄰血管的測量距離誤差均小于0.7mm。在大幅縮短打印時間，提高打印精度的前提下，進一步降低了型號生產(chǎn)成本，大大提高了手術(shù)效率和準確性。

這種方法可以創(chuàng)建一個大約80-90美元（600元人民幣左右）的詳細的，實物大小的肝臟模型。 精度和分辨率來自于SLA 3D打印技術(shù)的使用，SLA 3D打印技術(shù)比工業(yè)多材料技術(shù)具有更低的資本和材料成本，同時只需要一個裝配步驟，而且誤差較低，不需要多個繁瑣步驟。

這個方法并不完美，其有兩個主要缺點：一是在于后處理，因為每個模型目前在打印作業(yè)和樹脂完成之后需要大約30個小時的工作。 另一個缺點在于更復(fù)雜的模型，因為“極其復(fù)雜的外部”時間成本都有所增加，沒有多噴嘴打印技術(shù)的生產(chǎn)優(yōu)勢明顯。 盡管如此，根據(jù)所描述的保守估計，通過這種生產(chǎn)方法可以滿足大約80%的復(fù)雜肝臟手術(shù)需求。

“這個方法的最大意義在于大大降低了成本，同時保持了最大的精度，并且提高了打印速度，這使得3D打印在肝外科領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用成為可能�！�

使用團隊方法創(chuàng)建的模型包括精確復(fù)制肝臟本身，包括精確的表面和高度透明的肝實質(zhì)，患者的確切腫瘤以及完整的三系統(tǒng)5-6層血管網(wǎng)，其中主血管是1級。血管末端直徑“已經(jīng)達到了CT切片分辨率的極限”，可提供亞毫米級精度。

“ 程教授經(jīng)過反復(fù)徹底的驗證，認為目前由河北大學(xué)附屬醫(yī)院開發(fā)的透明，全彩色，高精度手術(shù)前計劃肝臟模型的制造方法，有助于一系列極其困難，準確和個性化的肝臟手術(shù)“。

除了用于肝臟外科手術(shù)外，這種方法還可能潛在地進入其他醫(yī)療領(lǐng)域，包括已經(jīng)在加速3D打印的許多領(lǐng)域。河北研發(fā)小組注意到了骨科，神經(jīng)外科，婦產(chǎn)科，整形外科和口腔科。3D打印模型允許醫(yī)療保健提供者直接和直接地了解解剖結(jié)構(gòu)并為手術(shù)做準備。