全國首例應用3D列印+AR增強現實的骨科手術

2020-12-05 健康界

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3月21日，威海市中心醫院通過「AR（增強現實）技術」和「3D列印技術」高科技手段，順利完成了一例骶尾部巨大梭形細胞瘤切除及椎體置換手術，這是該院3D列印技術在骨科手術上的一次成功嘗試。在此次手術過程中，把AR技術與3D列印技術完美應用到骨科領域，在全國尚屬首例。

尖端醫術：「AR技術＋3D列印」 切除腫瘤、置換椎體

不久前，家住文登區、今年66歲的林慶（化名）因渾身無力到威海市中心醫院檢查，醫生意外發現他腹部有一個皮球大小的腫塊，經多學科會診，結合CT、磁共振、穿刺取病理等檢查結果，確定為低惡性腰椎部腫瘤。因腫瘤侵蝕第五椎體且巨大，若不及時治療，患者隨時都有生命危險。

目前，對於腫瘤侵犯腰椎體，手術切除仍然是治療的關鍵。考慮到患者的實際情況，主治醫師與患者家屬進行了詳細溝通，最終決定為林慶實施腰椎腫瘤切除3D列印椎體置換術，以醫學影像數據為基礎，利用3D列印技術製作個性化人工椎體，術中植入到患者體內，建立腰椎新的穩定系統。

叢海波（左）和專家們通過AR技術實施3D列印椎體置換手術

21日早8時50分，緊張的手術正式開始，泰山學者特聘專家、威海市中心醫院院長叢海波，脊柱外科資深專家張恩忠，創傷骨外科主任馬兆強等專家共同進行手術，血管介入外科、泌尿外科、麻醉科、影像科、輸血科、手術室等多學科專家共同配合，藉助上海霖晏科技提供的AR技術，患者腹部11釐米×9釐米×6釐米大小的腫瘤被完整切除，並順利植入3D列印的金屬椎體，歷時4個多小時，手術全過程患者生命體徵平穩，按計劃完成手術。

醫生佩戴AR眼鏡進行手術的同時，記者通過外接屏幕進行了觀摩。通過AR眼鏡傳輸的畫面，記者感覺自己仿佛置身於手術臺上，醫生通過語音和手勢控制AR眼鏡所示畫面，在術中對動脈、靜脈、骨骼進行切換顯示及拖拉平移等操作，記者可以通過外接屏幕，以主刀醫生的視野來觀看這場精細的手術。

據了解，3D列印技術應用於骨科手術，在威海市中心醫院已不罕見。不僅大規模用於髖臼骨折手術，在骨科重大腫瘤切除上的應用也已十分成熟。此次AR技術的應用，使患者的血管、組織、病灶部位360度呈現在醫生眼前，大大增加了手術的安全性，提高了手術的精準度。

外接屏幕上的影像與AR眼鏡中的同步

看到這裡，大家是不是對各種科技詞彙理解並不透徹？術後，叢海波作了詳細解釋。

第一步：用3D列印技術，「克隆」人體組織器官

叢海波說，實施手術之前，患者和家屬多有忐忑。因為現在大多數的CT、核磁共振影像檢查結果，看起來也就是黑白光影，非專業人士無法辨識。病灶具體多大，精準位置在哪，從何處著手切除，會不會對身體有不良影響？這些都是患者的疑慮。

對於這個困惑， 3D列印技術就能解決。術前，臨床骨科、影像科、普外科醫師及計算機工程師，通過三維重建技術將腫瘤、骨骼及周圍重要神經血管組織等進行重建，利用計算機模擬合成三維立體影像。這樣一來，根據這個立體影像，用特質材料和技術，列印出一個形狀完全相同的、內部結構層次分明的腰椎部模型，病灶的部位也能一清二楚。醫生拿著模型放在患者面前，給患者講解，方便很多，醫生也更加心中有數。醫患交流實現了形象化，提高了醫患之間的理解。

第二步：用增強現實（AR）技術，讓患者變成「透明人」

現如今，AR技術已不僅僅是個「看上去很美」的概念，更不是像普通人想的看看視頻、打打遊戲這麼簡單。事實上， AR技術正與傳統醫學發生「親密接觸」。這次手術，利用CT、核磁共振多角度拍攝的片子，計算機還原出一個虛擬卻又無比逼真的患者人體構造，病人和醫生可以更加清楚手術要如何實施。

醫生戴上AR眼鏡後，通過聲控和手勢指令，虛擬的病灶就完全可以剝離出來，醫生可以在這樣生動逼真的世界裡，模擬手術全過程。

第三步：臨場應用增強現實技術「透視」手術部位

叢海波介紹，這個過程是最為重要的，就是將增強現實（AR）技術，與真實手術無縫對接。在手術中，如果碰到棘手的部位，可以戴上眼鏡，眼睛掃過的地方，視野裡就會出現一個逼真的虛擬場景，真實的環境和虛擬的物體實時出現在同一個畫面或空間，兩種信息相互補充，患者病灶整個部位的構造也就一清二楚了。術者就像長了「透視眼」，可以直接透過皮膚看見腫瘤的位置、大小、深度，避開重要血管、神經、組織，提高手術安全性。

總之，3D技術椎體腫瘤切除＋ AR技術的應用，實現了術前、術中全過程的精準可視，患者得到了最佳的治療效果，手術的安全性和精準性大大提高。

即將植入人體的金屬3D列印椎體

未來可期：高科技技術會更廣泛應用

「這次AR技術的成功應用，既是一次嘗試更是一次偉大的突破。」叢海波告訴記者，接下來，威海市中心醫院將更加深入對於數位化醫療和精準醫療的探索，促進「3D列印」技術、「AR」技術的從骨科領域向更廣闊的醫學領域拓展，緊跟醫學發展前沿步伐，全面造福百姓。

「3D列印很『時髦』，AR技術很高端，但它們的根基在數字醫學，沒有精確的數位化設計，就沒有『漂亮』的3D列印和完美的虛擬實境技術。」叢海波介紹，2016年，威海市中心醫院就成立了數位化醫療中心，勇敢跟蹤醫學前沿，迎接精準醫學、個性醫學時代的到來。

據介紹，中心實驗研究室開展的基因測序、藥物基因敏感性檢測等項目均處於國際領先水平，同時介入技術、胸腹腔鏡、腦室鏡、椎間孔鏡、關節鏡等技術已非常成熟，為臨床數位化醫療的全面開展夯實了基礎。今後，威海市中心醫院將繼續重科研、重創新，廣泛吸納人才、提升醫護人員的基礎研究能力，追尋前沿醫學的腳步，確保數位化、精準化診療在全院落地開花。

（原標題：我國首次藉助3D列印+AR技術做手術）

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