或许你在电视上,新闻中已经看到过关于3D打印的报道,对于3D打印枪支、汽车、模型等等这一高科技新生事物充满了好奇。不用太惊奇,因为,目前医院就可以进行真实的医学3D打印啦!
1什么是医学3D打印?全球3D打印医疗器械市场将从年到年以25.3%的年复合率增长,到年将达到96亿美元。在医疗行业中,应用3D打印技术设计和制造个性化医疗产品已得到广泛认可,例如设计和制造三维解剖模型、手术规划模型、手术导板、个性化内植物、定制化假肢等。相较于传统制造方式,3D打印技术更适合制作形状和结构较为复杂的个性化产品,医生迫切希望借此为患者提供精准、高效、个性化的诊疗方案。国家和政府层面对医学3D打印技术高度重视,国内和国际的权威专家也在纷纷大力推进和倡导3D打印在临床上的应用。
3D打印是一项非常热门的技术,但是在医学领域的应用还方兴未艾。医学3D打印是一个非常大的概念,并不是像打印机打印文件一样简单,在医学领域分非常多的方向。
2医学3D打印有哪些优势:●力医学3D打印既可以解决常规方法无法解决的临床问题,又可以让常规的手术更加精准,让每个患者都有跟自己完全匹配的个性化器械和内植物假体。
假肢模型
●医学3D打印技术能够大幅提高手术准确度、有效缩短手术时间、减轻患者痛苦,同时能够带来巨大的社会和经济效益。
3医学3D打印在临床上的应用:(1)恶性脑膜瘤解剖建模和打印
该患者是一名青年女性,恶性肿瘤侵犯眼眶、颞骨等区域,与脑内大动脉紧紧相邻。院方分别使用CT和MRI扫描得到薄层数据和血管造影数据,本项目团队使用Medraw工作站分别进行了建模设计,并且独创算法解决了关键性的CT和MR不同模态图像配准融合问题,最终实现了肿瘤侵犯边界和骨质缺损边界的精确判定,并且将颅骨、肿瘤、血管等不同解剖特征融合在同一模型之中,为医生的术前规划和术中精确切除肿瘤提供了直观、可靠的三维模型依据。
(2)血管畸形建模和打印
对于需要3D打印的畸形管脉,DSA血管成像数据含有大量伪影和噪声,在西门子影像工作站中无法准确提取血管末梢,对于静脉的显示效果也不能达到医生要求。本项目团队使用Medraw工作站首先在不同阈值范围内将畸形团(绿色)和颈动脉及其分支(红色)进行了分割,准确显示管脉畸形边界。三级以上血管末梢的建模和打印是一个难点,由于造影剂的渗透能力有限,通常在分支血管中的密度较小,直径小于2mm分支结构在打印时也容易断裂。本项目团队独创了动态阈值图像分割方法有效分割了四级血管,清晰展现了动脉分支的完整形态,并且根据打印经验为动脉分支创新设计了整体包壳结构,既充分显示了血管的真实直径大小,又解决了打印成型时的断裂问题。
(3)先天性心脏发育畸形建模和打印
法洛四联症是最常见的青紫型先天性心脏病,其主要病理改变有肺动脉狭窄、心室间隔缺损、升主动脉开口向右侧偏移和右心室向心性肥厚。医生希望通过3D打印技术设计准确的实体模型,充分展示各类畸形特征。本项目研究团队应用Medraw工作站建立了心脏整体模型,包括左心房、右心房、左右心室、主动脉、肺动脉等重要结构,并且针对各类畸形特征设计了特殊的支撑和造型,获得了医生和患者的高度评价。
(4)肝脏、肾脏等重要器官建模和打印
Medraw工作站已经可以实现人体各类重要器官的建模、病变的分析和三维化,大量独创算法已经经过实践检验并成熟,成为解决临床问题的有效工具。
(5)个性化接骨板建模和手术规划
在复杂骨折复位手术中,需要钢板作为连接固定件。当前标准钢板需要在术中进行手工造型,在形态上无法与患者局部骨性结构匹配,也难以达到优良的力学性能。本项目研究团队独创了表面模板建模算法,在Medraw工作站中可以非常轻松地进行板型轮廓的选择和定位,并且一键生成均匀、等厚、定宽的表面模板模型,完全抛弃了传统CAD的复杂设计过程,实现了更加符合临床要求的方案设计。
上述若干典型案例,每一个案例都包含了多项关键技术的独创和突破。3D打印引领了制造业流程的变革,正逐渐改变世界;3D打印技术在医疗领域的应用,更是颠覆了人们对现有医疗的认知。众多发达国家都投入了足够的人力及资金,以期将此作为保障人类健康的全球战略,引领我们进一步迈向智能医疗,造福广大患者。
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