精准医疗为脊柱手术保驾护航
——市人民医院脊柱外科开展精准脊柱外科技术纪实
2015年06月12日 来源：
齐鲁晚报
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本报记者 马媛媛
现代疾病诊疗过程中微创的概念早已深入人心,借助于现代医学、信息技术的不断发展创新,在开展脊柱外科疾病诊疗过程中,通过“微创技术”减少手术对患者正常生理结构及功能的影响,对患者的早日康复,恢复正常工作、生活状态起到了重要作用。但是在日常脊柱外科疾病诊疗过程中,还会经常碰到一些病人,他们病情复杂、手术难度高,一旦手术出现难以避免的意外将会危及病人生命安全。这就需要精准医疗技术来为手术保驾护航。
对此,潍坊市人民医院脊柱外科二区王炳武主任说,精准技术和微创技术从不同方面发展了脊柱外科治疗技术,其开展需要技术上的开发、支持以及高端设备的支撑。王炳武主任介绍,脊柱外科二区以“潍坊市人体脊柱生物力学学科重点实验室”为平台,探索开展脊柱精准医疗技术,正在从两方面展开:数字脊柱技术在脊柱外科精准医疗技术中的应用即3D打印技术、计算机导航与三维成像下的手术精准治疗技术即导航联合O型臂、三维C型臂等设施的手术技术。其中,3D打印手术导板技术已经应用于临床,计算机导航与三维成像设备已经通过医院论证,近期将投入使用。
3D打印:数字骨科的一项重要支持技术
据王炳武主任介绍,3D打印的思想起源于19世纪末的美国,20世纪80年代以来得以发展。在中国,3D打印研究已有约20年,但应用于临床医学还是近几年。目前,3D打印技术已经成为数字骨科的一项重要支持技术,主要应用在较复杂、精细的手术上,如人工关节置换,脊柱肿瘤、复杂脊柱畸形、复杂上颈椎手术、上下肢复杂关节内骨折等,具有使手术更精准、更具前瞻性,降低手术风险等优点。
那么,什么是3D打印?它将给医学界带来怎样的影响?王炳武主任讲,简单地说,3D打印技术预示着一场医学技术革命的来临,从仿真医疗模型、生物医疗器械,到更具个性化的移植组织或器官、更具潜力的生物高分子材料,都将聚拢于3D打印麾下。
3D打印其实是增材制造,其打印机与普通打印机工作原理相似,只是打印材料有些不同。普通打印机的打印材料是墨水和纸张,而3D打印机内装有金属、陶瓷、塑料等不同的“打印材料”,是实实在在的原材料。打印机与电脑连接后,通过电脑控制可以把“打印材料”一层层叠加起来,最终把计算机上的蓝图变成实物。
3D生物打印技术使打印材料变成了人体细胞,由3D生物打印机再将这些材料打印成具有活体特性的器官。这一被3D生物打印机创造的器官将被放入特定的培养箱里,在各类细胞生长因子的刺激下,实现组织结构和生理功能的完整,直至符合人体移植的要求。以3D打印为代表的生物打印技术,可让科研人员另辟途径制造人体替换器官,虽然将其应用于医疗领域还需很长一段时间,但是科学家相信随着3D生物打印技术以及再生医学的发展进步,将最终实现人体器官的个性化定制。
临床应用:比“量体裁衣”还要精确
3D打印是如何使手术更具精准性,如何降低手术风险的呢?
王炳武主任介绍说,3D打印技术出现之前,医生主要依靠患者术前CT或MRI图像来获得病人的解剖信息。虽然CT三维重建可以获得三维的静态图像,但角度变化有限,缺少解剖层,无法全方位显示病变情况,医生只能凭借空间想象力规划手术方案,手术质量很大程度上依赖于医生的临床经验,而脊柱位置深、结构复杂,且毗邻神经、血管等诸多重要结构,手术操作的毫厘之差,结果可能谬以千里。
“现在应用3D打印技术就较好地解决了这一问题。”王炳武拿着一个打印好的寰枢椎实体模型说:“我们利用CT图像三维建模,等比例打印出患者颈椎或脊柱骨骼全仿真模型。它有多精准呢?它可以精确到0.6mm,比我们理解的‘量体裁衣’还要准确。然后,医生可以在模型上规划好打孔的位置、角度和深度,设计出能够辅助手术的导板,再利用3D打印制作出导板,用于手术过程中,从而提高手术的准确性和科学性。”除了术前规划,3D打印应用在脊柱外科,还可以进行术后评估、个体化制作脊柱内植物及教学研究。
由3D打印机打印的医学模型具有良好的应用和科研前景,目前在我国少数有实力的医院正在开展此项技术。王炳武主任介绍,潍坊市人民医院在去年就已经将这种技术应用于临床,并取得了良好的临床效果。
据了解,2014年11月,潍坊市人民医院脊柱外科在医学新技术领域大胆尝试,由脊柱外科骨科修复工程技术研究中心应用3D打印技术成功打印出颈椎后路内固定术后患者颈椎模型,这是我市首例应用3D打印技术来验证术后效果的。
通过3D打印技术打印出的颈椎模型,可以判断内固定钉棒的位置,置钉位置、角度是否正确,重要的血管(椎动脉)、神经(脊髓)是否受到损伤,脊髓减压是否彻底等,从而对手术效果及手术的安全性做出评价。
科研同步:3D生物打印技术应用研究
王炳武主任介绍,3D打印在医疗领域将有着广泛的应用。借助潍坊市人体脊柱生物力学学科重点实验室这一平台,术前规划和手术导板技术已临床应用于科室寰枢椎疾病等患者的诊疗工作中,通过术前建模设计、内固定螺钉导板设计打印以及在手术中的应用,取得了满意的临床效果,在我市首次将3D打印手术导板技术应用于临床手术。个体化定制内植物的打印应用,科室已经做好了技术准备,在国家完成资质准入后便可应用于临床。
目前科室正在进行3D生物打印技术应用研究。因为骨骼相对于其它器官组织结构较为单一,专家预测未来3D生物打印技术临床应用有望在骨科领域率先取得突破。“由于3D生物打印技术所需要的材料非常特殊,是人体细胞,而打印出来的东西也比较特殊,是人体器官,所以,这项技术还一直在探索和研究之中。”王炳武说,
未来,科室将将在医院的大力支持下,通过潍坊市人体脊柱生物力学学科重点实验室研究平台,进行脊柱微创与精准治疗技术的一系列相关研究及临床应用。根据研究结果,改进脊柱外科疾病的传统诊疗模式,提高手术疗效,以更好的服务于广大患者。
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