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3D打印模型—微创神经手术的“训练法宝”

3D打印模型—微创神经手术的“训练法宝”

供稿人:王春娟、连芩、刘非   发布日期:2017-05-15
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“微创”是临床外科手术追求的最高境界,尤其在神经外科学,它对临床医生的操刀技艺提出了高标准严要求。3D打印技术(3DP,Three-Dimensional Printing)是一种基于数字化3D模型,精确逐层堆积离散材料的数字化成型技术。它为打破传统的微创神经手术训练模式提供了无限可能。

近日,美国波士顿儿童医院的Peter Weinstock博士所在研究团队与好莱坞特效制作团队Fractured FX进行创新性合作,共同开发出一款融合3D打印和特效技术的微创神经外科手术训练模型。具体研究方法如下:

  1. 获取患有脑积水的14岁青年头部核磁共振影像数据(MRI,Magnetic Resonance Imaging);
  2. 通过医学图像分割技术重构大脑的三维解剖模型,包括脑室、脑干、基底动脉、大脑皮层等;
  3. 应用3D打印技术打印个体化的1:1大脑实体模型(图1-a);
  4. 借助特效技术,对颅骨、皮肤、头发等外观相貌特征进行精心雕铸(图1-b)。
图 1 (a)3D打印的脑部解剖模型 (b)完整的神经手术训练模型

另一方面,研究小组邀请神经外科医师和研究员在上述打印模型上实施内窥镜第三脑室造瘘术(ETV, Endoscopic Third Ventriculostomy)(图2);同时,从ETV手术解剖结构的表征性(图2-c)、生理活动(脑脊髓液流入脑室、基底动脉的搏动等)的动律性以及操作过程的重现性等方面对训练模型展开详细问卷调查。统计结果显示,测评参与者普遍给出超过4.5分(5分制)的较高评价。

图 2(a)ETV手术训练 (b)真实大脑的局部解剖结构 (c)3D打印模型的解剖结构

3D打印技术为微创神经手术的训练另辟蹊径。3D打印模型未来可期发展成为新一代神经外科手术的“训练法宝”。

参考来源:

  • Weinstock P, Rehder R, Prabhu SP, et al. Creation of a novel simulator for minimally invasive neurosurgery: fusion of 3D printing and special effects[J]. Journal of Neurosurgery:Pediatrics,2017:1-9.
  • http://www.prnewswire.com/news-releases/boston-childrens-hospital-teams-with-hollywood-sfx-company-to-build-next-generation-patient-models-300174975.html