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成功案例

南方医科大学珠江医院与人体解剖教研室合作完成国内首台肝脏3D打印指导复杂肝脏切除术
南方医科大学解剖学教研室3D打印工作室  发布时间:2015-4-25  标签:3D打印,肝脏;肿瘤  浏览量:869

南方医科大学医学3D打印工作室(@3D)与珠江医院肝胆一区方驰华教授合作打印肝肿瘤3D模型,实现肝胆精准手术。 肝脏可打印?手术部位有了直接参照物?4月22日,在肝脏三维重建及可视化仿真手术应用研究和临床转化应用基础上,珠江医院肝胆一科方驰华教授数字医学团队与南方医科大学解剖教研室医学3D打印团队合作采用3D打印技术,成功打印出巨大复杂肝癌患者的肝脏仿真立体模型,成功指导完成一例复杂肝脏肿瘤切除手术。据检索,在国内尚属首例。

南方医科大学医学3D打印工作室(@3D)与珠江医院肝胆一区方驰华教授合作打印肝肿瘤3D模型,实现肝胆精准手术。

肝脏可打印?手术部位有了直接参照物?4月22日,在肝脏三维重建及可视化仿真手术应用研究和临床转化应用基础上,珠江医院肝胆一科方驰华教授数字医学团队与南方医科大学解剖教研室医学3D打印团队合作,采用3D打印技术,成功打印出巨大复杂肝癌患者的肝脏仿真立体模型,成功指导完成一例复杂肝脏肿瘤切除手术。据检索,在国内尚属首例。



广东卫视《广东新闻联播》现场采访报道手术

肝脏长“西瓜”,摘除遇难关

35岁的患者吴先生反复腹泻4年余,曾多次于当地医院就诊,诊断为“胃肠炎”,后在省城多家大医院诊断为“右肝巨块型占位”,肿瘤巨大(10.6*11.7*12.4cm),形似一个小西瓜,肝中静脉、门静脉右支受压,伴肝硬化、脾大、肝内多发再生结节。因患者肝右叶巨块型肝癌与肝内血管关系密切,常规影像学检查方法不能提供血管变异诊断信息,医生无法评估大范围肝切除术后发生肝功能衰竭的风险,手术面临很大难度。


 为进一步精确诊断和术前评估,肝胆一科方驰华教授带领团队将患者CT原始数据导入腹部医学图像三维可视化系统(MI-3DVS),进行三维可视化研究。基于MI-3DVS的三维可视化诊断分析发现,患者腹腔动脉系统变异,门静脉系统变异,肝脏肿瘤大且不规则。手术中切除多少留多少?怎样最大限度减少肝脏血管损伤?怎样保证剩余肝脏的血供、降低患者术后肝功能衰竭发生风险?一连串的难题摆在面前。




手术中

肝脏3D打印实现现场实物参照



传统肝胆外科手术术前疾病的诊断和手术方案的制定,依靠的是CT和MRI等影像学资料。肝胆外科医师需具备良好的阅片基础和临床经验,才能精确进行疾病的定性和定位诊断,并据此制定手术规划。外科医师对患者腹部脏器立体解剖结构的认识依靠人脑的三维重建,正确与否受个人经验的影响,且无法实时呈现和永久保留在整个治疗团队面前,重建的结果不确定性,给手术带来一定的盲目性和误导性。
计算机三维重建和可视化仿真手术技术对人体结构三维立体重现起到了极大的促进作用,医生可以通过三维视频和图像的观察,有效提高疾病的诊治能力,省略了人脑三维重建的过程,并且纠正了可能出现的错误。但医务人员必须通过电脑观察三维图片和视频,仍然离不开电脑。而如今的3D打印技术,使得肝胆胰脏器和相应的病变部位可以1:1比例的“实物”形式呈现在医生和患者、家属面前,医生可以术前精确评估病变范围与临近脏器组织的三维空间关系,制定详细的手术规划,设计手术入路,极大的提高了手术的精准性,最大限度的降低手术风险和并发症。
“利用3D打印技术实现肝脏疾病的术前定位诊断,制定手术规划的想法由来已久,但受限于彩色打印材料的限制和打印成本的昂贵,临床上目前难以普及应用”,方驰华教授表示。早在2010年,方驰华教授团队就进行了肝脏3D打印及肝脏个体化分段、肝内解剖平面的研究。当时3D打印的彩色碳素粉末材料质地脆,打印的肝内血管三级分支易折断,而单一色彩的塑料材料无法区分肝内众多的血管类型,无法打印透明的的肝脏包膜。虽然当时的打印对于肝内血管解剖结构的研究帮助极大,但难以临床应用。随着各种彩色打印材料的丰富,肝脏内血管可以不同颜色加以区分,肝脏实质和包膜可采用如Tango或Vero透明材料打印,以及打印时间的缩短和成本的下降,3D打印技术实现了临床应用的可能。但采用三维可视化技术联合肝脏3D打印辅助复杂的肝切除术,目前国外报道较少,国内未见类似报道。




方驰华教授接受媒体采访

珠江医院肝胆一科数字医学临床研究中心与南方医科大学人体解剖学教研室数字医学研究所3D打印中心合作,建立了联合研究团队,进一步将3D打印技术应用到肝胆外科疾病的临床诊治,实现数字医学技术的快速临床转化应用。为实现患者肿瘤实体三维物理模型辅助术前诊断和术中指导手术,方驰华教授团队将MI-3DVS重建的患者肝脏3D图像STL文件导入到快速成型软件ZEditTM3.21 (3D systems,美国)中,采用Spectrum ZTM 510 (3D systems,美国)打印机进行打印1:1 3D物理模型,再进行打印后处理,完成了患者肝脏3D打印模型制作。通过3D打印的患者肝脏模型,医生能够直观、真实、多维度了解肝动脉、门静脉、肝静脉变异,评估肿瘤与门静脉右前支、Ⅳ段分支,右后支的空间关系以及肿瘤与肝右静脉、肝中静脉的空间关系,了解右肝蒂解剖特点,评估解剖第一肝门,选择性半肝血流阻断的可行性。



看“瓜”下刀让手术更精准快捷

3D打印技术实现了从“人脑三维影像”、“电脑三维影像” 到“真实三维解剖实物”的跨越式转变。进行手术时,方驰华教授将患者的3D打印肝脏模型带入手术室与术中实时手术进行比对,调整3D打印模型并置于最佳解剖位置,为手术关键步骤提供直观的实时导航,对关键部位快速识别和定位。尤其是对于患者的门静脉Ⅳ段分支,通过精确定位病灶、血管并确定手术切除平面,实时引导重要脉管的分离和肿瘤病灶的切除,保护门静脉Ⅳ段分支,实现完整切除病灶、保证切缘阴性和避免重要解剖结构的副损伤,缩小右半肝切除面积,从而提高手术精准性,实现根治性切除肿瘤,有效降低了手术风险。
方驰华教授表示,患者吴先生的病情复杂,肿瘤巨大,肝硬化,肝脏血管、门静脉多处变异,如常规手术需切除70-80%的肝脏,而肝硬化病人肝脏切除手术最少必须保留50%肝脏组织,少于50%必将发生术后肝脏衰竭,危及生命甚至导致死亡。常规手术无法达到手术效果,3D打印数字医学技术来帮忙。方驰华教授采用3D打印肝脏立体模型指导手术精确切除病肝,术中将患者肝脏切除部分减少到42.8%,成功切除肿瘤并保留57.2%肝组织,对患者术后正常恢复起到非常重要的作用。手术进行了5个多小时,顺利结束,术中出血很少,吴先生目前状况良好。


医生术中参照3D打印的患者肝脏实体模型进行手术

    珠江医院肝胆一科为广东省医学会数字医学分会主委单位,也是广东省内和南方医科大学的数字医学临床研究中心。从事肝胆外科疾病的数字化医学诊断和外科治疗研究10余年,获得了十一五和十二五两项国家“863”项目和20余项国家及省部级科研项目、2000万余元的科研基金资助。中心在国内率先采用三维可视化技术进行肝胆外科疾病的数字化诊断,可视化仿真手术辅助术前规划和术中导航,极大的提高了肝胆外科疾病的诊治水平,研究成果达到国际先进水平,获得广东省科技奖一等奖和中国产学研创新成果奖。


 方驰华教授介绍,“3D打印技术医学应用前景良好,不仅器官的3D模型现用于术前规划和手术间接导航,而且已经有3D打印的器官组织如下颌骨、器官支架、颅骨,脊柱、骨盆等,均已经进入临床;未来将会实现活体组织和器官的3D打印,有助于人类疾病的深入研究。 3D打印模型同时还可以应用于术前讨论以及对年轻医生进行培训,同时方便患者及家属可以详细直观地了解病情,正确认识手术风险,从而形成良好的医患沟通,减少纠纷可能”。


 
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