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医生精准切瘤,3D打印肝脏帮助医生精确切除肿瘤

在国内尚属首例,昨日在广州完成 反复腹泻4年余,一直被当地医院当作“胃肠炎”治疗,最后确诊右肝有巨大肿瘤。4月22日,吴先生在南方医科大学珠江医院成功接受了肿瘤切除手术。手术负责医生方驰华教授介绍,这个手术复杂,难度非常大,若非借助3D打印的肝脏模型指导,切除手术无法完成。 据悉,利用3D打印指导完成复杂肝脏肿瘤切除手术,在国内尚属首例。 肿瘤“形似小西瓜” 吴先生肝脏的肿瘤体积大,长宽高均超过10厘米,南方医科大学珠江医院的医护人员形容“形似小西瓜”。不过,肿瘤体积大不是手术的最大难点,患者的肺部动脉和门静脉有三处变异,团队必须突破的是精准确定手术切除平面,在切除肿瘤的同时,保证不切断重要脉管。 如果使用常规的右肺切除方法,清除吴先生的肿瘤起码要切去肺部的59.24%。“这是行不通的,因为患者伴有肝硬化,肝硬化病人肝脏手术最少必须保留50%,少于50%必将术后发生肝脏衰竭,危及生命甚至导致死亡。”方驰华教授说。 模型能让医生直观识别 遇到这个高难度手术,方驰华教授带领的肝胆科数字医学团队采用3D打印技术,成功打印出这位肝癌患者的肝脏仿真立体模型。 团队把模型带进手术室,供手术医生实时对关键部位进行识别和定位,引导重要脉管的分离和肿瘤病灶的切除。经过5个多小时的手术,成功把巨型肿瘤切除,手术顺利完成。 方驰华教授表示,在3D打印技术的帮助下,他们制定和落实了最佳切除方案,避开重要血管,只切除了肝脏的42.75%。据手术医生介绍,尽可能多地保留肝组织对患者术后正常恢复有非常重要的作用,而且因为“下刀”精准巧妙,患者术中出血很少。 3D打印器官用途广泛 方驰华教授说,医学界把3D打印看作一场技术革命,它实现了从“人脑三维影像”、“电脑三维影像” 到“真实三维解剖实物”的转变。 方驰华教授描述,3D打印技术医学应用前景良好。现在不仅人体器官的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。 此外,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。 不过,3D打印指导手术临床推广方面目前仍有困难,首先是价格昂贵,而且由于打印材料原因,成品脆弱易损坏。据了解,为此次手术准备的3D模型每个造价3000多元,花了20多个小时才打印出来。

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3D打印出病人1∶1的肝脏供医生手术时参照。曾强胡琼珍摄

科技最前沿

3D打印技术正越来越多地被应用到医疗领域。日前,南方医科大学珠江医院肝胆一科数字医学团队采用3D打印技术,成功打印出患者的肝脏仿真立体模型,指导医生更快更准确地完成了一例复杂的肝脏肿瘤切除术。截至4月22日,国内该领域尚未见类似报道。

病例:肿瘤直径10厘米

35岁的患者吴先生反复拉肚子4年多,曾多次于当地医院就诊,被诊断为“胃肠炎”。后来,他到省城的大医院看病,才确诊为“右肝巨块型占位”,肿瘤直径有10厘米,俨然小西瓜。

“患者还患有肝硬化,经过初步检查,由于他肝脏血管畸形,而且肝脏右叶巨大的肿瘤病灶与肝内血管关系密切,手术难度也很大,更无法评估术后发生肝衰竭的风险。”中华医学会数字医学分会副主任委员、珠江医院肝胆一科主任方驰华教授说。

为了进一步诊断、做好术前评估,方驰华带领团队,将吴先生的原始影像数据导入腹部医学图像三维可视化系统进行分析,结果发现他的腹腔动脉系统和门静脉系统都存在变异,肝脏上长的肿瘤不但大,而且不规则。

助力:3D打印做参照

按常规方法测算,专家认为,需要切掉吴先生59.24%的肝脏,才能把肿瘤清除干净。但对肝硬化患者而言,必须保留50%的肝脏。

怎么办?方驰华想到了3D打印技术。3D打印可使肝胆胰脏器和相应的病变部位以1∶1比例的“实物”形式呈现在医生面前,术前即可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,极大地提高手术的精准性,最大限度地降低手术风险和并发症。

方驰华表示,此次他们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,最大限度保留了患者的好肝,“经过精心分析测算,我们只需要切除患者42.75%的肝”。

手术如期展开。在进行3D腹腔镜肝切除时,专家将模型带入手术室与术中实时手术进行比对,通过调整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;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,从而提高手术精准性,实现根治性切除,有效降低手术风险。

经过5小时的奋战,22日下午,吴先生的手术顺利完成。

未来:“激活”器官最棘手

如今,3D打印技术已在医学领域得到广泛应用。

“人们可以根据需要,打印出相应的器官,精准指导手术;不仅如此,还可用于术前讨论、培训以及与家属沟通。”方驰华说。

然而,人们更期盼的图景是通过3D打印技术,定制出与人体原来器官一样具有生物活性的人造器官。

“其实,骨骼作为相对较特殊的人体组织,最早实现了‘人工定制’。但眼下通过3D打印出来的骨骼基本还是高分子材质;至于生物性的人造器官,目前还在探索。”方驰华说,数字医学已能够为人体个性化器官定制提供接近实体的“图纸”,“要在体外重建一个实体器官模型并不难,大到器官的外形轮廓、小到内部的血管分布都能越来越接近实体”。

棘手的是如何“激活”器官,让它具有生物功能,能在人体身上正常运作。“这有赖于生物医学及材料学等多学科合作。如果细胞生物学、分子生物学以及材料科学等新技术的发展使我们能用可被身体吸收的仿生材料打印出器官框架,人工培养各部位的正常人体组织也就成为了可能,定制一个能更‘亲近’人体的活性器官,实现人体局部的修复和重建就不再只是梦想。”方驰华说。

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