杭州誕生我國第一個3D打印人體器官是一個左心耳模型

  

  智慧醫(yī)療·杭州樣本

  在信息爆炸的年代，每個人有自己的信息庫。比如，你的銀行卡密碼，微信、微博等社交軟件的專屬賬號。

  你能想象，未來的我們也可以建立一個自己身體的器官信息庫嗎？

  家里的抽屜打開，一件件3D打印機打印出的器官拿出來。喏，這是我的盆骨模型，生孩子的時候，產(chǎn)科醫(yī)生借此評估我的順產(chǎn)率高不高；這是我的膝關(guān)節(jié)模型，我步入老年的時候，醫(yī)生你能不能按照我年輕時的骨頭樣子，給我置換一個新關(guān)節(jié)……

  這并非空想，在杭州，已經(jīng)有不少人擁有了自己打印的器官。60歲的房顫病人老嚴，是中國第一個擁有自己3D左心耳模型的人。這個3D左心耳模型，質(zhì)感硬硬的，半透明，拇指大小、菜花樣，精巧得可以做成項鏈墜子，令人感嘆科技的神奇。

  記者 張姝 攝影 朱丹陽

  杭州誕生第一個3D打印人體器官

  所謂3D打印，即運用粉末狀金屬或塑料等可黏合材料，通過逐層堆疊累積的方式來構(gòu)造物體。

  今年以來，國外已經(jīng)有醫(yī)院在嘗試將3D打印技術(shù)運用到醫(yī)療領域。

  今年7月22日，杭州師范大學附屬醫(yī)院（市二醫(yī)院）副院長、心血管內(nèi)科專家張邢煒教授在完成一次“左心耳封堵術(shù)”的模擬手術(shù)后思考，能不能也把3D打印技術(shù)結(jié)合醫(yī)學臨床？

  張教授找到了一家醫(yī)療器械公司的軟件專家。設想是，先用3D打印機打出病人的左心耳模型，然后根據(jù)這個模型制訂手術(shù)方案，在體外根據(jù)病人的左心耳模型做模擬手術(shù)，最后再進行微創(chuàng)介入手術(shù)。

  張邢煒教授之所以有這個設想，是因為“左心耳封堵術(shù)”是一個高難度的手術(shù)。

  這要從左心耳說起。左心耳是妊娠第3周形成的左心房原始胚芽的殘余物，呈狹長、彎曲的管狀形態(tài)，左心耳是一個盲端，像一個死胡同或死角，血流進入后容易停滯，引起心房顫動（房顫）風險，這是臨床上最常見的心律失常之一，在人群中總發(fā)病率約0.89%。

  房顫除有可能影響血流動力學、誘發(fā)或加重心力衰竭外，還可以引起腦卒中及其他嚴重的血栓栓塞事件,使心血管病死率增加2倍。要想降低房顫患者中風危險，辦法是把左心耳這個死角封堵起來，不讓血液跑進去。

  但麻煩的是，左心耳這個死角形狀很不規(guī)則，結(jié)構(gòu)因人而異，按照以前的手術(shù)思路，醫(yī)生需根據(jù)不同的左心耳開口大小、深度和心耳形狀選取適宜型號的治療器械并評估器械放置的位置，如果醫(yī)生經(jīng)驗不足，很可能是封不嚴堵不死，降低手術(shù)效果。

  “通過3D技術(shù)，將二維醫(yī)學影像數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成三維立體的影像或?qū)嵨锬Ｐ停瑸檫@一難題提供了解決方案。”張邢煒教授說，他請軟件專家一起來摸索、反復試驗，終于促成了3D技術(shù)首次在中國心血管微創(chuàng)介入領域開展臨床應用——

  首先，軟件專家到市二醫(yī)院的CT室采集了患者的左心耳數(shù)據(jù)，通過專業(yè)軟件的高速運算，建立每個患者不同的三維影像。

  第二步，鎖定目標左心耳這個部位，將三維影像做局部的放大和優(yōu)化。

  因為心臟里面有血液的充影，所以第三步要將血液去掉，這樣就可以清晰地看到左心耳內(nèi)部結(jié)構(gòu)，并且能夠幫助醫(yī)生準確地測量左心耳的開口大小以及深度。

  第四步是3D打印出左心耳模型（每個病人的模型都不同，是可以反映真實病例的）。

  通過3D模型，醫(yī)生可以看到整個結(jié)構(gòu)，以及可以做預測放置封堵器的位置。這對于尺寸如何把握都有非常好的輔助和指導的作用。在整個手術(shù)過程中，也能夠給到醫(yī)生一些信息，比如在哪個部位放置封堵器可以達到最佳的效果。

  第五步就是驗證手術(shù)效果。

  心耳建模國內(nèi)沒有經(jīng)驗，沒有教科書，經(jīng)過軟件專家與臨床醫(yī)生的反復交流，現(xiàn)在已經(jīng)把整個流程規(guī)范化了。整個3D模型建模和打印過程共五步，從第一次需要6小時完成，縮短到目前的15分鐘，極大地節(jié)約了時間成本。同時，用了這個技術(shù)能夠把整個手術(shù)的安全性大大提高，減少并發(fā)癥，并最終落實到病患得到的臨床治療效果中。

  張邢煒教授說，“對于病人來說，不需要為3D打印付出額外的費用，他只需要支付原本的手術(shù)費即可。更重要的是，有了3D打印技術(shù)，為很多患者帶來了希望�！�

  老嚴成為張邢煒教授的第一個“3D病人”，9月30日，張邢煒教授在老嚴左心耳3D模型的基礎上，親自給他做了“左心耳封堵術(shù)”。

  “老嚴的左心耳像個菜花，開口大，心耳深度淺，按照以前的辦法，裝‘封堵傘’很容易掉到心耳外面。原本他很可能不敢冒險接受手術(shù)，只能時時擔心自己可能中風�，F(xiàn)在，手術(shù)前就可以在模型上預先計劃手術(shù)方案，醫(yī)生和病人的心里都有了底，也縮短了手術(shù)時間�！睆埿蠠樈淌谡f。

  

  3D打印器官模型

  讓手術(shù)醫(yī)生多雙“火眼金睛”

  將帶來手術(shù)方式的革命性變化

  記者看到了打印出老嚴左心耳的3D打印機。

  區(qū)別于傳統(tǒng)的打印機，這臺3D打印機是全密封的，數(shù)據(jù)輸進去，整體模型就打印出來了。它融合了高端快速成型機的精確性、多功能性，高水準的打印分辨率，可使用包括清晰透明的耐高溫材料在內(nèi)的7種不同的3D打印材料。

  張邢煒教授說，微創(chuàng)介入治療需要醫(yī)師對患者受病器官結(jié)構(gòu)有透徹的認識，但目前醫(yī)師僅能借助精確度有限的二維醫(yī)學影像，

  需要結(jié)合充分的手術(shù)經(jīng)驗、操作水平和空間想象能力，才能成功實施微創(chuàng)介入手術(shù)。

  不同于外科手術(shù)可通過開腹等方式直接且清晰地觀察患者的受病器官，微創(chuàng)介入治療醫(yī)師即使在術(shù)中也無法整體而直觀地看到患者的器官結(jié)構(gòu)。所以，在術(shù)前對患者的器官有全面且細致的立體化認識，可助力醫(yī)師制訂更周密的手術(shù)方案，提高精細度要求極高的介入手術(shù)的實施成功率和安全性。

  醫(yī)學影像的二維數(shù)據(jù)對醫(yī)師評估器官整體構(gòu)造和特性的幫助有限。應用3D技術(shù)等比例地、360度地呈現(xiàn)患者受病器官的立體模型，為醫(yī)師提供了更多新的視角，可更精準地評估患者器官構(gòu)造，為制訂更完備的手術(shù)方案提供了更多實際的數(shù)據(jù)參考。

  除輔助診斷外，3D技術(shù)還能幫助醫(yī)師直觀地學習復雜的和創(chuàng)新的術(shù)式，縮短醫(yī)師學習周期，加快新治療技能的掌握。

  張邢煒教授說，醫(yī)師經(jīng)驗對于成功實施微創(chuàng)介入治療至關(guān)重要，但是許多醫(yī)師接觸復雜和創(chuàng)新術(shù)式的機會有限，這在一定程度上限制了創(chuàng)新療法的普及面與普及速度。

  “以前我們的書本都是平面的，現(xiàn)在有了三維圖像。三維圖像使得物體就像實物展現(xiàn)在你的眼前，讓醫(yī)生通過三維的影像，并且進行互動的操作，能夠以最快速度掌握整個病變結(jié)構(gòu)，包括手術(shù)過程，大大縮短了對于新技術(shù)的學習曲線，提高整個手術(shù)新技術(shù)的推廣速度�！�

  借助3D技術(shù)生成的個性化病例模型，可幫助醫(yī)師身臨其境地模擬觀察和分析患者病例，更具象化地開展病例討論，從而為醫(yī)師提供更多接觸復雜病例和創(chuàng)新術(shù)式的機會，為醫(yī)師加強手術(shù)操作技能和經(jīng)驗累積提供了有力的輔助。  

  

  不同思維方式的跨界合作

  將會讓我們的醫(yī)學越來越智慧

  創(chuàng)新，是用不同的思維方式，引用不同的新技術(shù)進行跨界合作。3D技術(shù)屬于IT技術(shù)，用它來與臨床結(jié)合，使其變成真正對于醫(yī)療質(zhì)量有非常大提升的工具。

  張邢煒教授說，目前，首批應用3D技術(shù)的微創(chuàng)介入手術(shù)治療的“左心耳封堵術(shù)”除了在杭師大附屬醫(yī)院成功完成6例后，已被推廣到上海交通大學醫(yī)學院附屬仁濟醫(yī)院、四川大學華西臨床醫(yī)學院。接下來，他們還將3D影像建模和3D打印技術(shù)的價值放大，除了房顫治療外，還可能涉及其他結(jié)構(gòu)性的疾病。

  除結(jié)構(gòu)性心臟病領域外，3D技術(shù)推廣的領域還有很大的空間，比如應用于消化內(nèi)鏡、心衰、泌尿外科、腫瘤介入等更多疾病領域，為患者提供更多選擇的創(chuàng)新微創(chuàng)治療方案。

  業(yè)內(nèi)大咖談智慧醫(yī)療

  杭州師范大學附屬醫(yī)院（市二醫(yī)院）副院長張邢煒教授

  醫(yī)師經(jīng)驗對于成功實施微創(chuàng)介入治療至關(guān)重要，但是許多醫(yī)師接觸復雜和創(chuàng)新術(shù)式的機會有限，這在一定程度上限制了創(chuàng)新療法的普及面與普及速度。借助3D技術(shù)打印出的人體器官模型，可幫助醫(yī)師身臨其境地觀察和分析患者病例，更具象化地開展病例討論，從而為醫(yī)師提供更多接觸復雜病例和創(chuàng)新術(shù)式的機會，為醫(yī)師加強手術(shù)操作技能和經(jīng)驗累積提供了有力的輔助，這對患者來講是有好處的。