3D打印医疗器械样机对复杂脊柱肉瘤进行挽救生命的手术

术前计划对于一个成功的手术是至关重要的,这样病人就可以得到最好的结果。3D打印解剖模型的出现彻底改变了外科医生在进行复杂外科手术前获得所需关键见解的方式,从而为患者带来更好的治疗效果。


Owen是一名海外骨科顾问医生,在泰恩河畔纽卡斯尔的维多利亚皇家医院工作,该医院是英国仅有的四个脊柱肉瘤专科中心之一。欧文从事成人脊柱外科的各个方面的工作,并在脊柱肿瘤方面有着特殊的专长。


研究小组如何评估肿瘤。


纽卡斯尔医院每年约有10例脊柱肉瘤切除术。在百万分之一的情况下,一个来自英国纽卡斯尔的年轻女孩面临着一个极其罕见的和侵略性的癌症,正在迅速进展,从胸椎和胸壁到胸前间隙和纵隔。活检后诊断为间叶软骨肉瘤,这是一种产生软骨的肿瘤,能迅速破坏局部结构并造成损伤。


如果放任不管,它会造成灾难性的损害,如压迫重要的结构,如大静脉,动脉,甚至心脏,或者它可以开始压迫脊髓,导致受损的神经和运动功能。


脊柱肉瘤是罕见的,需要一个高度专业化的团队,包括专业的肿瘤学家,放射科医生,病理科医生和外科医生来照顾他们。在这个特殊的病例中,肿瘤的位置、大小和复杂性需要一个由整形外科、小儿外科、心胸外科、小儿心脏外科和脊柱外科医生组成的手术团队。由于其复杂性,规划和可视化所涉及的解剖部位是至关重要的。


这种特殊类型的肿瘤通常只能通过根治性手术治疗。然而,由于患者年龄小,肿瘤侵袭性强,在儿科肿瘤学家的护理下开始进行辅助化疗试验。但是,这种方法的治疗效果很差。


这就给专家团队留下了两个选择。由于肿瘤的大小和棘手的位置(就在心脏后面,靠近肺,支气管树,主动脉,奇静脉与脊柱相关),肿瘤被宣布为不可手术,或试图切除肿瘤。


这类肿瘤必须一步切除,因为如果将其切成块,很可能会重新长出来。因此,唯一安全的切除肿瘤的方法是一次性切除,在周围留下安全健康的组织,以确保成功切除整个肿瘤。


对于团队来说,目前最大的困难是准确地知道涉及到哪些结构。即使使用详细的MRI和CT成像以及经食管超声,研究小组也无法确定肿瘤是否侵犯了心脏或心房,或者是否侵犯了奇静脉和主动脉。


为了更好地评估解剖结构,一位心胸外科医生在病人的胸部放置了一个摄像头,以便更好地观察。然而,由于肿瘤的大小,他无法获得准确的解剖和结构,如心脏或主动脉。在没有完全了解肿瘤的情况下,试图切除肿瘤及其周围的解剖结构是非常危险的。



为什么手术团队正在转向3D打印。


手术团队、患者及其家属都知道这是一个高风险的大手术,约有50%的机会出现严重的神经损伤和瘫痪,约有50%的机会由于以下原因患者将不接受手术:主要术中并发症。如果该团队要继续进行手术,则需要获得完整的肿瘤原位解剖图。


解决3D打印问题。


3D建模软件不能给团队提供他们所需要的信心和细节水平,团队仍然无法理解如何进行切割。


该团队制作了一个物理3D打印模型,以增强2D扫描,并通过增强对患者解剖结构的洞察力来改进规划。重要的是,使用3D模型进行规划,外科医生可以切除心脏和主动脉等结构,以更好地了解其背后的区域,这在扫描中被证明是不可能的。


外科医生习惯于看扫描,然后在脑海中构建3D图像。这种情况下,外科医生使用三维模型来指导他们的决策,因此三维模型的准确性是非常重要的。


考虑到肿瘤的巨大尺寸和受影响的周围组织需要在一个3D打印机上进行可视化,团队决定使用3D打印机。打印机的容量是标准台式打印机的5倍以上,可以让团队打印患者的整个躯干和周围的解剖结构,为临床团队提供年轻患者解剖结构的准确而全面的表现。


排除术前计划中的猜测。


该模型成为帮助团队了解和计划哪些肋骨与肿瘤相交以及团队需要在肋骨或脊柱上进行切割的距离的关键工具。能够事先在模型上进行练习,使团队对患者的解剖结构有了坚实的了解,并有信心进行手术。


3D模型的价值。


“当然,在没有三维模型的情况下,你仍然想知道你要达到的目标和你的利润率,但是有模型在你面前会给你带来更多的信心。我们可以肯定地说,它减少了计划时间,使计划更准确”欧文说。“它易于使用,高效,快速。3D打印的模型非常漂亮,准确,易于使用。与其他类型的新服务相比,该服务是相当无缝和高效的,因为它可以是一个沉重的,复杂的,漫长的过程。这种情况下产生的模型非常直观,交互性很强,无缝衔接,这意味着我们可以快速解决问题。”

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