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YACOO:3D打印可做的非常多,比如模拟小朋友的头骨
2015-01-30
来源:转载自第三方
约翰·米拉(John Meara)医生的两只手上各拿着一个透明的白色塑料眼窝,慢慢地将两个塑料眼窝分开,展示着维奥莱特·皮特洛克(Violet Pietrok)出生时的两眼间距。接着,他又把两个塑眼窝靠近,这是19个月大的皮特洛克接受手术后的两眼距离。
皮特洛克快2岁了,出生时就患有罕见的Tessier面裂疾病(头盖骨有较大裂缝),两只眼睛之间的距离很大,视力和视线与鸟类有些相似。她的鼻子下面没有软骨,形成胎儿面部的骨头没有正确地融合。
皮特洛克的父母爱丽西娅·泰勒(Alicia Taylor)和马特·皮特洛克(Matt Pietrok)不远千里从俄勒冈州来到了波士顿儿童医院,找到了米拉医生。因为在之前的三年,米拉医生已经进行了四起类似的手术。
在对皮特洛克进行手术前,米拉希望更精确地了解其骨骼结构。为此,他求助同事彼得·韦恩斯托克(Peter Weinstock)基于磁共振成像图片打印出皮特洛克头盖骨的3D模型。
韦恩斯托克帮助米拉打印了4个3D模型。第一个3D模型用来帮助米拉决定手术应该怎样做,然后与皮特洛克的父母讨论治疗计划。其他三个3D模型用来模拟实际的手术操作,米拉可以朝多个方向转动头盖骨的3D模型,而这是普通的二维图像所无法做到的。然后,米拉通过切割和调整3D模型来确定最佳的手术方案。
这样的3D打印模型为医疗市场带来了极大创新,不仅为医生提供了新视点和新的实践机会,同时也能让患者及其家人更深入地了解复杂的手术过程。另外,医院也能打印自己的培训工具和个性化的手术设备。最终,医生们还希望能打印出可移植的人体器官。
渥太华医院(Ottawa Hospital)医疗成像部门负责人弗兰克·雷比茨基(Frank J. Rybicki)称:“毫无疑问,3D打印将成为一项颠覆性医疗技术。它不仅能缩短手术时间,还能提高精确度。尤其是当生物打印真正到来时,将改变一切。”
3D打印机的原料是液态塑料,而不是墨水。第一层打印完毕后,接着是第二层,第三层,直至最终打印成完整的头盖骨或胸腔。该程序同样适用于打印人体细胞。到目前为止,研究人员已经打印出血管,简单的器官和一些骨骼。去年,密歇根大学的两位专家还利用3D打印成功挽救了一名气管软化婴儿的生命。
米拉医生的同事韦恩斯托克认为,3D打印模型能提高手术技术和效果。他说,包括波士顿儿童医院在内的全球10几家儿童医院已经利用3D打印模型开发出了手术模拟程序。这不仅能提升团队沟通和信任感,还能提升医护人员对复杂手术的信心。此外,它还能缩短患者的麻醉时间。
韦恩斯托克认为,如果这些手术模拟程序能阻止一起重大医疗事故,就能抵消价值40万美元的3D打印机成本。而事实上,韦恩斯托克认为这些程序能阻止许多重大医疗事故。
皮特洛克这些非同寻常的3D头盖骨模型能让米拉医生提前意识到,在真实的皮特洛克这张脸的背后会看到什么。
米拉医生之前也接到过别人打印的3D头盖骨模型,但打印一个模型需要数周,甚至几个月的时间,且每个模型价值数千美元。而韦恩斯托克的3D打印机则不同,数日内即可打印出4个相同的3D头盖骨模型,每个成本仅为1200美元,且精确度在一根头发丝范围内。
在对其中一个模型的手术试验中,米拉注意到在一个完美的位置上,两个眼窝骨骼会发生摩擦,影响皮特洛克的视力。于是,米拉又重新进行了手术以避免摩擦。
米拉说:“在这方面,3D打印模型的作用是巨大的。否则,你将是首次在手术室中这样做。”
去年10月初,也就是在皮特洛克接受手术的当天,米拉在手术室里又反复研究了其中一个3D模型。最终,手术按计划顺利完成。
布莱根妇女医院(Brigham and Women‘s Hospital)还拥有一台更高级的3D打印机,不但能打印肉体和骨骼,还能打印手术中要用到的医疗工具。
雷比茨基说:“到了手术时,你无需再反复折腾,因为万事具备。你拥有史无前例的手术计划,拥有前所未有的准确度。”雷比茨基还称,对比手术前后的3D模型,你还能找出为什么一些移植组织遭遇排斥的线索。
雷比茨基认为,随着3D打印机的日趋完善,手术结果也会更加完美。例如,在不久的将来,医生能将医用导管穿过打印的血管,利用3D模型绕过动脉瘤,甚至是感觉到肿瘤和健康组织之间的触觉差异。
韦恩斯托克利用3D打印机打印了许多手术工具,监视器,甚至是手术中渗出红色的液体,摆放在波士顿儿童医院的三楼,与旁边的真实工具几乎完全一样。他说,医院的神经外科医生、心脏病专家和其他科室医生经常来使用这些模拟工具练手。
对于3D打印和手术模拟,目前还很少有研究报告来证明其裨益。但美国退伍军人事务部(DVA)研究人员已经证明,手术室中的团队意识能在很大程度上降低患者死亡或受伤的几率。
韦恩斯托克说:“解决一个问题,避免一处错误,识别出一个潜在安全威胁,就能挽救一个生命。”此外,它还能降低成本。韦恩斯托克还称,对手术过程的模拟和演练,能使医生和护士对手术更具信心,尤其是对于像皮特洛克这样的复杂手术。
皮特洛克的父母也表示,他们感觉到米拉医生在手术前做了充分准备。皮特洛克的母亲泰勒说:“医生走出手术室后满脸笑容,他说手术很完美。”
虽然手术很成功,皮特洛克的完全康复还面临一些挑战。他头盖骨上的皮肤目前还不足以承受缝线,头盖骨裂缝还有可能开裂。第二次手术是要恢复正常的眼睑功能,但也只是局部的。皮特洛克将来还要接受多次手术,将两眼间的距离进一步拉近,并增加鼻软骨。总之,皮特洛克要恢复正常还需要很长一段时间。
但皮特洛克本人并没有意识到这一点。她与陌生人玩着躲猫猫游戏,用手推着一个能行走的粉色玩具。由于视线分散,她之前已经失去了走路的稳定性。而如今,她又可以稳定地站着了。当妈妈在后面逗她时,她也会回过头咯咯笑个不停。
母亲泰勒说:“刚刚发生在她身上的一切令人惊异。”
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