UHB與Stratasys合作開發(fā)定制3D打印醫(yī)用導板，最多可將手術(shù)時間縮短至三個小時

在顱頜面腫瘤手術(shù)實踐中，精準度是關(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板，它指導外科醫(yī)生進行精確的切口和骨骼改變。這些導板傳統(tǒng)上是手工制作的，很容易出現(xiàn)不準確的情況。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醫(yī)院 (UHB) 的研究人員采用 3D 打印定制手術(shù)導板，用于幫助完成高風險手術(shù)。通過將Stratasys 的 J5 MediJet 3D 打印機集成到其手術(shù)流程中，該醫(yī)院率先使用3D 打印切割指導顱頜面手術(shù)。這些定制導板是與 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)時間，最多可縮短三個小時。

△伯明翰大學醫(yī)院正在通過整合定制的 3D 打印手術(shù)導板來改善患者的治療效果并縮短手術(shù)時間。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)導板，分辨率達到 150 微米。這些導板采用生物相容性 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)計的透明且堅固的樹脂。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，這對于外科手術(shù)至關(guān)重要。

UHB 重建科學顧問臨床科學家Stefan Edmondson 說道：“除了節(jié)省長達三個小時的手術(shù)時間外，3D 打印還可以實現(xiàn)更好的手術(shù)規(guī)劃。使用患者掃描，該團隊能夠根據(jù)每位患者的獨特解剖結(jié)構(gòu)創(chuàng)建 3D 可視化，然后利用 3D 打印技術(shù)在實際手術(shù)之前生成解剖模型和個性化手術(shù)切割指南。這種能力意味著我們不僅可以在手術(shù)完成前準確預測手術(shù)，而且我們擁有工具來確保能夠以最精確的方式執(zhí)行細致的術(shù)前計劃。手術(shù)團隊也做好了更好的準備，患者也更加放松，因為我們可以在進入手術(shù)室之前討論整個過程和預期結(jié)果�！�

根據(jù) UHB 的說法，在這個手術(shù)過程中，外科醫(yī)生會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，有助于修復骨缺損。關(guān)鍵的挑戰(zhàn)在于準確塑造腓骨以適應(yīng)特定區(qū)域的形狀和大小，同時保持移植骨的活性（和功能）。3D 打印通過患者掃描制作準確的手術(shù)導板，從而實現(xiàn)更精確的骨骼塑造。這些導板的微米級精度對于良好的貼合以及最大限度地減少患者排斥和不適的風險至關(guān)重要，并且相對于較舊的、不太精確的方法來說這是一個很大的改進。

支持此應(yīng)用的是Stratasys 的GrabCAD 打印軟件，它進一步簡化了手術(shù)準備過程。該醫(yī)院憑借在 Stratasys 3D 打印機和技術(shù)方面多年的經(jīng)驗，最終購買了該品牌的多材料、全彩 J5 MediJet 3D 打印機。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 打印模型和導板對于成功的組織對齊和整合至關(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，這些定制導板提高了手術(shù)準確性，確保更好地對準和適合骨移植物。該技術(shù)不僅有利于復雜的外科手術(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)生和學生的寶貴培訓工具，使他們能夠提高復制天然骨骼觸覺反饋的精確模型的技能。事實證明，手術(shù)訓練中從尸體模型到 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)導板和模型，減少手術(shù)時間，改善手術(shù)效果，并徹底改變醫(yī)療培訓和規(guī)劃流程。