廣州醫(yī)生首創(chuàng)將三種3D技術(shù)應(yīng)用于心臟手術(shù)

廣東省人民醫(yī)院向媒體通報(bào)，院長(zhǎng)莊建團(tuán)隊(duì)將混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)輔助應(yīng)用于近10例復(fù)雜先天性心臟病手術(shù)，在心臟灌木叢般的血管里“移花接木”，找狹窄“小靶點(diǎn)”。這是全球首創(chuàng)臨床突破，更令人自豪的是，三種3D應(yīng)用輔助診斷技術(shù)與設(shè)備全部源自國(guó)內(nèi)。

突破一
3D術(shù)中導(dǎo)航“移花接木”

2月齡的寶寶小安(化名)，一出生就呈現(xiàn)肺逐漸衰竭的樣子，呼吸不暢，小臉憋得發(fā)紫，新生兒本應(yīng)“迎風(fēng)長(zhǎng)”，出生體重達(dá)標(biāo)的小安2個(gè)月卻仍然只得3公斤重。他被送到廣東省人民醫(yī)院心兒科，證實(shí)罹患嚴(yán)重復(fù)雜先天性心臟病——肺動(dòng)脈閉鎖。

3月27日，小安成為全球首例在混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)輔助下接受“心術(shù)”的患兒。

醫(yī)生們借助黑科技MR技術(shù)，術(shù)前根據(jù)CT重建好的虛擬三維小安心臟影像，術(shù)中投射到手術(shù)臺(tái)上方，開(kāi)胸后將虛擬心臟“放到”小安胸腔，同實(shí)際心臟重合，這樣就根據(jù)影像指引，一條條把象灌木叢般混亂的側(cè)支血管找到，然后“移花接木”到它們?cè)撛诘奈恢�。手術(shù)僅花了4個(gè)多小時(shí)順利結(jié)束，這比常規(guī)縮短了6個(gè)小時(shí)以上。

緊隨小安之后，4歲男寶寶樂(lè)樂(lè)(化名)也得救了。樂(lè)樂(lè)也是肺動(dòng)脈閉鎖，還有大室隔缺損、動(dòng)脈導(dǎo)管未閉、主肺側(cè)支形成，長(zhǎng)期臉色青白紫紺，呼吸又短又促，多次得肺炎，瘦小僅若兩歲。樂(lè)樂(lè)父母說(shuō)，輾轉(zhuǎn)多家醫(yī)院，都說(shuō)孩子心肺功能太差，還在不斷衰竭中，可能很快就生命垂危，建議放棄，省醫(yī)莊建團(tuán)隊(duì)是樂(lè)樂(lè)一家最后的希望了。同樣是在混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)的輔助下，樂(lè)樂(lè)被修通了肺動(dòng)脈的“樹(shù)干”“樹(shù)枝”，補(bǔ)好了心室隔，閉合了導(dǎo)管，以后他將非常接近正常孩子般成長(zhǎng)發(fā)育。

解密：
省醫(yī)心外小兒病區(qū)主任、省兒童心臟病中心副主任溫樹(shù)生指出，像小安、樂(lè)樂(lè)這樣的肺動(dòng)脈閉鎖，是非常嚴(yán)重的先心病。人體肺動(dòng)護(hù)由右心室發(fā)出，就像樹(shù)干，逐步分側(cè)支，進(jìn)入雙肺，負(fù)責(zé)把全身“用過(guò)”的低氧的靜脈血送到肺，通過(guò)呼吸加氧并去二氧化碳，成為鮮紅的動(dòng)脈血后運(yùn)行全身�？梢�(jiàn)肺動(dòng)脈與其逐步分支何等重要!

然而肺動(dòng)脈閉鎖的患兒，等于沒(méi)了樹(shù)干，那些側(cè)分枝只能混亂象灌木叢，逮著一處薄弱的血管就長(zhǎng)，血運(yùn)脆弱且效率極低，也導(dǎo)致心臟血管亂了套，這樣的病情不處理，心肺逐漸衰竭，患兒往往很快夭折。

以往肺動(dòng)脈閉鎖解除，算得上了超大手術(shù)——需要左右胸各開(kāi)一個(gè)切口，將一團(tuán)亂麻般“灌木叢”側(cè)支血管找到，分別游離，再在胸口正中開(kāi)一個(gè)切口，把它們一一拼接到解鎖的肺動(dòng)脈上，一臺(tái)手術(shù)至少超過(guò)10個(gè)小時(shí)�！霸缟习司劈c(diǎn)上臺(tái)，做到晚上八九點(diǎn)”，溫樹(shù)生說(shuō)，最耗時(shí)又最難的是找側(cè)支血管，不是找到就行，是要找到每一根的起源、走向、游離環(huán)境等等�；旌螹R技術(shù)就是解決這點(diǎn)的最關(guān)鍵輔助。”

突破二
術(shù)前“走進(jìn)”3D心臟直擊“靶點(diǎn)”

5歲女童小冰(化名)，也是復(fù)雜先天性心臟病患兒，2年前就接受過(guò)心臟手術(shù)，近期出現(xiàn)了心肌束肥厚、心內(nèi)血流通道狹窄，這導(dǎo)致了她小小活動(dòng)后就嚴(yán)重氣促，生長(zhǎng)發(fā)育也顯著遲緩，甚至可能導(dǎo)致猝死。省醫(yī)心外綜合病區(qū)團(tuán)隊(duì)意識(shí)到，確診后患兒要第一時(shí)間手術(shù)。

醫(yī)生團(tuán)隊(duì)首先將根據(jù)CT數(shù)據(jù)重建好的虛擬三維的小冰心臟3D打印出來(lái)，從而確診是左心室流出道梗阻，這是肥厚肌束造成的;肺動(dòng)脈與右心室流出通道的吻合處也狹窄了。

3月29日，手術(shù)中，團(tuán)隊(duì)將小冰的虛擬3D心臟影像投射到手術(shù)臺(tái)上方，開(kāi)胸后將虛擬心臟“放到”小冰的胸腔，同實(shí)際心臟重合，主刀醫(yī)生岑堅(jiān)正教授還戴上頭戴式顯示器(VR眼鏡)，“走進(jìn)”小冰的虛擬心臟內(nèi)部，沿著血管，找到畸形狹窄處，“摸”到血管梗阻長(zhǎng)出的小肉環(huán)。就是在三種3D技術(shù)的幫助下，團(tuán)隊(duì)形象而直觀地摸清了肥厚肌束、狹窄處的解剖結(jié)構(gòu)，精準(zhǔn)找到病變部位，精準(zhǔn)切除肥厚肌束，以術(shù)前規(guī)劃好的補(bǔ)片加寬好狹窄處，小冰得救了。

解密：
省醫(yī)心外綜合病區(qū)主任岑堅(jiān)正指出，象小冰這樣的二次手術(shù)的患兒不少，最大問(wèn)題是做過(guò)手術(shù)的胸腔，那些原本層次分明的組織已經(jīng)粘連成一團(tuán)，患兒心臟本來(lái)就小，病變部位尋找困難，周圍結(jié)構(gòu)多因而切多少、用多大材料等“雷區(qū)”就多，手術(shù)的風(fēng)險(xiǎn)極大。

以往對(duì)于此類患兒，無(wú)論是確認(rèn)心血管異常走形、組織辨認(rèn)，還是手術(shù)具體細(xì)節(jié)，都只能等開(kāi)胸后進(jìn)行術(shù)中反復(fù)探查，一點(diǎn)點(diǎn)進(jìn)行，主刀醫(yī)生還得時(shí)刻擔(dān)心“看得不夠清楚”。

“這樣的手術(shù)，以前我只能守在心導(dǎo)管室，寸步不離”，省醫(yī)心導(dǎo)管室主任黃美萍說(shuō)，主刀醫(yī)生探查不清，只好停下來(lái)，緊張電話找她支援，CT、MRI、心臟彩超多數(shù)據(jù)交互印證，手術(shù)室內(nèi)外聯(lián)手。

現(xiàn)在有了術(shù)前3D打印、AR“走進(jìn)心臟”、MR虛擬心臟與實(shí)際心臟“合體”，全方位導(dǎo)航手術(shù)，黃美萍終于放下“場(chǎng)外導(dǎo)航”的擔(dān)子。

突破三
3D組合全部實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)
3D打印、AR、MR，在人們看來(lái)都是“黑科技”，但在醫(yī)學(xué)臨床上應(yīng)用，可不是游戲般感受一下虛擬世界那么簡(jiǎn)單。

中華醫(yī)學(xué)會(huì)胸心分會(huì)主任委員、廣東省人民醫(yī)院院長(zhǎng)莊建指出，虛擬技術(shù)應(yīng)用于醫(yī)學(xué)臨床，今年1月有報(bào)道稱去年12月國(guó)際同行應(yīng)用AR技術(shù)在一例簡(jiǎn)單先心治療上，而術(shù)前3D打印、AR“走進(jìn)心臟”、MR虛擬心臟與實(shí)際心臟“合體”三種虛擬技術(shù)組合出擊，并且已經(jīng)應(yīng)用接近10例復(fù)雜先心治療，這是全球首創(chuàng)的領(lǐng)先臨床突破。

更讓莊建自豪的是，這樣的全球首創(chuàng)，無(wú)論是技術(shù)還是設(shè)備，都是我國(guó)完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)。

他說(shuō)，心血管治療、先心治療領(lǐng)導(dǎo)，新技術(shù)非常有價(jià)值，因?yàn)楸澈笫腔颊呤芤娴膹?qiáng)大支撐，因此省醫(yī)很早就決定成為牽頭人，帶動(dòng)“黑科技”從體驗(yàn)走入醫(yī)學(xué)診斷與治療。

最早在虛擬技術(shù)落地到臨床的，是3D打印技術(shù)，至今省醫(yī)與珠海一家公司聯(lián)合成立的實(shí)驗(yàn)室，已經(jīng)打印了70多顆虛擬心臟，建模后實(shí)現(xiàn)術(shù)前、術(shù)中導(dǎo)航�！把�管者都是組織蓋著的，以前術(shù)中常常找到一半，記憶中的解剖結(jié)構(gòu)就對(duì)不上了，血管找不到，只好求助場(chǎng)外”，莊建說(shuō)，現(xiàn)在有了虛擬心臟導(dǎo)航，再不用擔(dān)心半途撤、轉(zhuǎn)體外循環(huán)，大大提升手術(shù)安全。

VR虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，則是與西安電子科技大學(xué)的合作，讓醫(yī)生可直接進(jìn)入虛擬病人“心臟”內(nèi)，查找觀察內(nèi)部復(fù)雜畸形，再也不用象以前那樣開(kāi)胸“這里切一口，那里開(kāi)一切”地術(shù)中探查，“復(fù)雜先心，絕大多數(shù)是心內(nèi)畸形”，莊建說(shuō)，這可太重要了，對(duì)患者心臟破壞少。

MR混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)，則是省醫(yī)與黑龍江一家公司的合作應(yīng)用，在增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的基礎(chǔ)上，可將患者心臟影像放到術(shù)野上方導(dǎo)航，甚至將虛擬心臟與實(shí)體心臟重合，哪怕找再細(xì)、再側(cè)支的血管，也不用到處分離組織了，定位非常精準(zhǔn)。

專訪團(tuán)隊(duì)
“黑科技”神勇卻不增患者一分錢

問(wèn)：“黑科技”入醫(yī)，患者需要埋單嗎?

莊建：三種虛擬技術(shù)應(yīng)用于臨床，大大提升手術(shù)安全性、精細(xì)度，縮短手術(shù)時(shí)間達(dá)1/3以上，目前手術(shù)費(fèi)用以時(shí)間計(jì)算，患者無(wú)疑是省錢又安全了。新技術(shù)應(yīng)用，除了3D打印是需要機(jī)器與材料成本外，VR設(shè)備約2萬(wàn)多元/套，MR設(shè)備約3萬(wàn)元/套，全部加起來(lái)都不到10萬(wàn)元，這樣的投入也不會(huì)轉(zhuǎn)嫁到患者身上。

更值得一提的是，術(shù)時(shí)大減，手術(shù)室輪轉(zhuǎn)速度加快，就有更多的患者得到更快的治療機(jī)會(huì)。

問(wèn)：業(yè)內(nèi)有“技術(shù)都是在病人身上練出來(lái)的”說(shuō)法，3D三項(xiàng)“黑科技”能否改變這一情況?

莊建：“技術(shù)都是在病人身上練出來(lái)的”，這是事實(shí)，尤其是在復(fù)雜先心領(lǐng)域，病變解剖學(xué)特別復(fù)雜，而手術(shù)治療需要無(wú)比精準(zhǔn)。以前，年輕醫(yī)生正常需要8-10年進(jìn)行反復(fù)的標(biāo)本模擬與訓(xùn)練才能練出來(lái)，偏偏心臟病的標(biāo)本異常缺乏;哪怕有機(jī)會(huì)上臺(tái)了，但心臟病專家都知道，一直以來(lái)手術(shù)非常依賴B超、CT、MR，造影等結(jié)果，其二維、斷層結(jié)構(gòu)等，無(wú)比考驗(yàn)醫(yī)生的解剖學(xué)才能、空間位置感，術(shù)前你在電腦里哪怕看好記熟三維重建圖，但10小時(shí)手術(shù)下來(lái)，人的記憶就不可靠了。

現(xiàn)在好了，3D打印虛擬心臟、AR虛擬心臟影像、MR混合現(xiàn)實(shí)影像，將心臟解剖一一在術(shù)者面前呈現(xiàn)，病灶大小、位置、與比鄰關(guān)系等等，一清二楚，不用全靠經(jīng)驗(yàn)與手感�？梢哉f(shuō)，只要年輕醫(yī)生夠勤奮，在標(biāo)本上練出來(lái)，完全沒(méi)問(wèn)題。

問(wèn)：下一步會(huì)有哪些新進(jìn)步可以期待?

莊建：首先是在精細(xì)度上虛擬技術(shù)會(huì)增強(qiáng)，現(xiàn)在已經(jīng)是虛擬與實(shí)體心血管基本吻合，下一步還將影像數(shù)據(jù)來(lái)源擴(kuò)大，不再僅靠CT數(shù)據(jù)三維重建，而是將超聲影像數(shù)據(jù)也整合入內(nèi)。

其次是建立一個(gè)病例標(biāo)本庫(kù)，像剛才所說(shuō)，復(fù)雜先心實(shí)體標(biāo)本難得，病例是關(guān)鍵，目前省醫(yī)的2萬(wàn)多例病例是存放于歐洲數(shù)據(jù)庫(kù)的，今后將爭(zhēng)取自建數(shù)據(jù)庫(kù)，病例做出來(lái)，收集起來(lái)，打印出虛擬實(shí)體標(biāo)本，可實(shí)現(xiàn)更快更有效的臨床醫(yī)生培訓(xùn)教學(xué)。目前還正探索復(fù)雜心臟病手術(shù)大數(shù)據(jù)評(píng)價(jià)系統(tǒng)，將來(lái)哪種病變可做什么手術(shù)、能達(dá)到什么效果，如何預(yù)防遠(yuǎn)期發(fā)生的問(wèn)題，都可以提供決策判斷，屆時(shí)年輕醫(yī)生也可以是老醫(yī)生。

此外，3D虛擬技術(shù)目前在心臟病、神經(jīng)外科、骨科、肺科等應(yīng)用嘗試中，下一步可望應(yīng)用于更多結(jié)構(gòu)性病變。

而在更長(zhǎng)遠(yuǎn)的將來(lái)，正在探索3D打印材料的逐漸擬人化，一方面可期待生物人工心臟，另一方面也在模擬手術(shù)訓(xùn)練上更加大顯身手。“我個(gè)人十分期望，擬人化仿真3D植入軟體材料，無(wú)論是金屬的，還是生物的，也是我們國(guó)家自主知識(shí)知權(quán)的�！�

名詞解釋
混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)(MR)：是通過(guò)特殊的頭戴顯示器把真實(shí)世界和虛擬世界混合在一起，來(lái)產(chǎn)生新的可視化環(huán)境，環(huán)境中同時(shí)包含了物理實(shí)體與虛擬信息，而且使用者可以實(shí)時(shí)同虛擬信息交互。

使用場(chǎng)景：只要戴上了混合現(xiàn)實(shí)眼鏡，就能隨時(shí)對(duì)三維模型進(jìn)行全方位的觀察，甚至可以觀察到虛擬心臟內(nèi)部，可以在手術(shù)臺(tái)上實(shí)時(shí)導(dǎo)航。并不會(huì)增加費(fèi)用，而縮短手術(shù)時(shí)間同時(shí)提高手術(shù)效果、減少并發(fā)癥，從這個(gè)意義上講可以減少費(fèi)用。


虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)(AR)：使用者佩戴頭戴式顯示器后，完全沉浸在頭戴式顯示器里的虛擬世界，并可以通過(guò)使用者自身移動(dòng)或使用配套的控制手柄等在虛擬世界中移動(dòng)、旋轉(zhuǎn)。

使用場(chǎng)景：可以無(wú)限放大，術(shù)者甚至能走進(jìn)心臟內(nèi)部觀察，對(duì)于心臟內(nèi)部的復(fù)雜畸形，通過(guò)放大并“走進(jìn)”心臟內(nèi)部，近距離觀察內(nèi)部的畸形，可以更深入地掌握解剖信息、制定手術(shù)方案。但不能同時(shí)觀察真實(shí)世界，故并不能實(shí)時(shí)在手術(shù)中使用，不增加費(fèi)用。

3D打印技術(shù)：通過(guò)將二維的斷層影像重新建模、上色，使用3D打印機(jī)一次成型制作出和實(shí)際情況一致的模型。

使用場(chǎng)景：得到一個(gè)真實(shí)模型，可以在模型上模擬手術(shù)操作，甚至可以把模擬手術(shù)之后的模型送去做實(shí)驗(yàn)，評(píng)價(jià)模擬手術(shù)效果，從而確定最優(yōu)的方案。但制作3D模型目前較昂貴。

來(lái)源：廣州參考·廣州日?qǐng)?bào)