（主）3D打印开启“精准医疗”新篇章

（副）——威海市中心医院3D打印工作室

(通讯员：余志平、田伟)

利用3D打印技术制作手术导板、“克隆”人体组织器官、戴上AR眼镜做手术……近日，一系列前沿“高科技”与临床医学相结合的精彩桥段，在威海市中心医院陆续上演，不断刷新着人们对“数字化”诊疗的认知，开启威海“精准诊疗”新篇章。

   传统的临床医学与高精尖的3D打印技术究竟是如何融汇贯通的呢？带着疑问，近日，记者走进市中心医院3D打印工作室，揭开3D打印技术的神秘面纱。

（小1）数据“制”模 多维度预判术中风险

患者膝关节粉碎性骨折，钢板如何安装最为合理？微小脑肿瘤，位置隐蔽，如何精准定位，减少组织损伤？与神经相连处出现肿瘤，如何绕开神经顺利切除肿瘤，但又不损伤机体？……

以往，医生遇到类似情况，首先想到便是依靠医学影像图判断病灶位置。但由于X光和CT等医学影像存在局限性，遇到复杂病因时，便需要医生发挥空间想象力，凭借临床经验，判断术中实施方案，在一定程度上，加大整体治疗难度。

而在市中心医院3D打印工作室，这些问题都可以迎刃而解。泰山学者特聘专家、市中心医院院长丛海波说：“现在，利用3D打印技术，医生可以对病灶部分预制模型，进行深入剖析，更好的制定术前方案，保证手术安全、高效。”

早在2016年，市中心医院3D打印工作室成立之初，便借助3D打印病灶部位预制模板，成功辅助一例复杂的椎体骨浆细胞瘤切除手术，在精准切除肿瘤的同时避免对正常椎体神经及血管的损伤，不仅刷新了人们对3D打印的认知，推动3D打印技术在多学科领域融合发展，也成为胶东地区首例运用3D打印技术辅助开展的骨科手术。

2018年10月底，威海市中心医院通过多学科合作，利用AR+3D打印技术，成功为骶骨前方肿瘤患者实施了切除手术，有效避免了骶前静脉丛出血等一系列手术风险。

经检查发现，患者王先生的骶骨前方有12×10cm左右大的肿瘤，考虑是从神经根底下出来的神经鞘膜瘤。“肿瘤位于骶骨前方，刚好将血管推挤到一旁，因此，手术时需要将血管剥离。”关节外科主治医师余志平介绍，骶骨前方有大量的静脉丛，手术时一不小心就容易碰到周围的静脉，导致大量出血，而一旦骶前静脉丛出血就很难止住，患者的生命可能受到威胁。

为最大限度降低手术风险，市中心医院3D打印工作室根据医学影像数据，利用3D打印技术制作出患者的肿瘤及周围重要血管模型。这个模型与患者的“病灶”部位形状完全相同，呈1:1比例。通过模型，手术团队可以直观立体地看到“病灶”周围的骨骼、血管情况，提高了手术精准性及安全性。

有了充分的术前准备与应急预案，借助AR技术，最终将肿瘤与髂内动静脉血管分离后，完整切除肿瘤。整个手术仅用时1个多小时便顺利完成，患者术后恢复良好。

据了解，近年来，市中心医院利用数据建模的方式，制作实体病变模板，辅助开展术前方案的讨论与制定，不仅开辟了3D打印技术在临床医学领域的先河。同时，在3D打印技术的辅助作用下，实现了医生在术前便可通过三维立体模型清楚地了解各组织间的关系，进行模拟手术操作，精准制定手术方案，进一步提高医疗质量，降低手术风险，加快“精准医学”建设。

（小2）“私人订制”模版 精准对接病灶

病灶出现在非常规位置，手术创伤大、风险高怎么办？……近年来，面对脑出血、椎管侧弯、多发骨折等复杂、危急的病症，病灶位置越发多样，如何通过精准化治疗，直击病灶，缓解患者病痛，成为市中心医院一直思考的问题。

“既然3D打印技术可以借助数据，对患病部位建模打印模板、制定手术方案，为啥不尝试用建模的方式，个性化制定手术导板，精准定位患病部位，降低术中风险呢？”谈及3D打印技术应用于手术导板制作的初衷时，丛海波吐露了心声。

不久前，市中心医院脊柱外科接收了一位患有寰枢椎脱位的患者，因病情复杂，急需进行复位与螺钉内固定处理。但由于患者寰枢椎处有椎动脉分布且椎体小，椎板面积小，肉眼直视下螺钉置入较困难，手法螺钉置入存在较高的脊髓损伤机率，术中又无法清晰透视定位。一时间，从何处“下钉”成为横在手术开展前的难题。

面对这种情况，市中心医院脊柱外科决定利用3D打印技术，提前设计制作颈椎定位手术导板，判断螺钉植入位置，确保植入的准确性，减少术中脊髓损伤的机率。

 “利用患者螺旋CT薄层扫描数据， 制成三维立体图像，可清楚展现寰枢椎和椎动脉的关系。再以此为依据，极短的时间内便设计打印出匹配患者颈椎特征的手术定位导板。”市中心医院相关负责人介绍，有了这个定位导板，脊柱外科的医生们成功地将螺钉植入固定，避开寰枢椎处重要的椎动脉及神经，顺利地完成了此次颈椎复位内固定手术。

  然而，利用3D打印技术，辅助脊柱外科进行术前定位只是市中心医院大力推动3D打印技术多领域融合的缩影。

今年8月，借助个性定制术前定位导板，成功实现颅内出血点的引流，是市中心医院在3D打印技术辅助医学方面的又一有力的验证。

 “颅内出血是神经外科的急危重症，准确而安全的穿刺是保证疗效和预防并发症的关键，但是临床上因为CT定位误差、术者操作偏差、患者个体差异等因素均可引起穿刺方向、距离等出现偏移，导致穿刺失败。”神经外科主任邹积典介绍，而针对颅内出血患者，借助数字化医学及3D打印技术,准确判定最佳穿刺位置，确保一针见血，真正满足了个体化的微创血肿穿刺手术需求。

如今，口腔种植技术也从以往单纯依靠医生的临床经验转向依靠数字化技术。凭借3D数字化牙种植技术，医生可根据颌骨CT和口腔扫描获得的数据对口腔软硬组织进行三维重建，在数字化模型上设计出最佳的种植体植入位置，并运用3D打印技术制作出个性化的手术导板。在医生进行种植时，可以通过导板精确控制种植体的角度和位置，降低了手术难度和风险，同时创伤小，手术时间大大缩短。

  目前，市中心医院在骨科、神经外科、口腔科等多学科的临床手术广泛应用数字化设计和3D打印技术研制个体化导板，进一步提高手术精确性，减少手术时长，为手术的成功保驾护航。

（小3）“克隆”置换 突破手术难题

 3D打印技术不仅能够辅助临床医学的教学、研讨、术前方案制定等工作，还能“克隆”组织器官，对病灶部位进行“置换”？乍一听，让人有些惊讶，3D打印的物品多为白色树脂材料，咋还能进行“克隆”，直接用于人体呢？

“其实，通过3D打印技术成型的物品，不仅有树脂材料，还有金属钛等材质，而金属钛就是手术中常见的钢板等工具的原料，因此通过3D打印技术，可以实现对患病部位组织进行置换。同时，将3D打印技术与临床数字化技术进行完美结合，有效突破了手术难题。”面对记者的疑惑，丛海波给出了答案。

 早在去年3月，市中心医院骨科的一则利用“AR（增强现实）” 和“3D打印技术”完成全国首例骶尾部巨大梭形细胞瘤切除及椎体置换手术的消息便刷爆朋友圈，将3D打印技术在医学领域的应用引向深入。

“进行置换的患者是66岁的林庆（化名），当初因浑身无力来医院检查，我们发现他腹部有一个皮球大小的肿块，经多学科会诊，结合CT、磁共振、穿刺取病理等检查结果，确定其为低恶性腰椎部肿瘤。发现时，肿瘤已侵蚀第五椎体且肿瘤巨大，若不及时治疗，随时都有生命危险。”脊柱外科特聘专家张恩忠介绍。

对于肿瘤侵犯腰椎体，手术切除是治疗的关键所在。考虑到患者的实际情况，主治医师与患者家属进行详细沟通，最终决定为林庆实施腰椎肿瘤切除3D打印椎体置换术，以医学影像数据为基础，利用3D打印技术定制人工椎体，并于术中植入到患者体内，建立腰椎新的稳定系统。

经过缜密的术前方案制定，历时4个多小时，在AR技术与3D打印技术的联合作用下，11厘米*9厘米*6厘米大小的肿瘤被顺利切除，3D打印出的金属椎体被顺利植入患者体内，并且手术全过程患者生命体征平稳，按计划完成手术。

“术前通过3D打印技术进行术前设计及个体化假体定制，能够精确计算出术中肿瘤切除范围，术中切除肿瘤后置入个性化打印的金属假体。” 张恩忠介绍。

     以前患者置换椎体的大小多为“均码”，医生只能根据手术情况进行现场打磨校正。而对比传统方式，通过3D打印提前个性化预制假体置换能够缩短手术时间，能解决传统骨科植入物由于几何形状与骨骼形状不够契合的难题。同时，有利于病人术后早期下床并减少术后并发症的发生，大大增加了手术的安全性，充分体现了个性化医疗及精准医疗。

    据了解，当前，3D打印技术应用于手术置换，在市中心医院已不罕见，大规模适用于髋臼骨折、颈部椎骨置换等手术，在重大肿瘤切除上的应用也已十分成熟。

     近年来，随着3D打印技术的日渐成熟，一个个成功置换手术实施的案例，一项项3D打印辅助医疗的研究成果，不断推动市中心医院在数字化微创技术领域走在前列，助力精准医疗落到实处，进一步惠及百姓，使老百姓在家门口就能得到优质、便利、“高科技”的医疗服务。