杭州诞生我国第一个3D打印人体器官是一个左心耳模型

  

  智慧医疗·杭州样本

  在信息爆炸的年代，每个人有自己的信息库。比如，你的银行卡密码，微信、微博等社交软件的专属账号。

  你能想象，未来的我们也可以建立一个自己身体的器官信息库吗？

  家里的抽屉打开，一件件3D打印机打印出的器官拿出来。喏，这是我的盆骨模型，生孩子的时候，产科医生借此评估我的顺产率高不高；这是我的膝关节模型，我步入老年的时候，医生你能不能按照我年轻时的骨头样子，给我置换一个新关节……

  这并非空想，在杭州，已经有不少人拥有了自己打印的器官。60岁的房颤病人老严，是中国第一个拥有自己3D左心耳模型的人。这个3D左心耳模型，质感硬硬的，半透明，拇指大小、菜花样，精巧得可以做成项链坠子，令人感叹科技的神奇。

  记者 张姝 摄影 朱丹阳

  杭州诞生第一个3D打印人体器官

  所谓3D打印，即运用粉末状金属或塑料等可黏合材料，通过逐层堆叠累积的方式来构造物体。

  今年以来，国外已经有医院在尝试将3D打印技术运用到医疗领域。

  今年7月22日，杭州师范大学附属医院（市二医院）副院长、心血管内科专家张邢炜教授在完成一次“左心耳封堵术”的模拟手术后思考，能不能也把3D打印技术结合医学临床？

  张教授找到了一家医疗器械公司的软件专家。设想是，先用3D打印机打出病人的左心耳模型，然后根据这个模型制订手术方案，在体外根据病人的左心耳模型做模拟手术，最后再进行微创介入手术。

  张邢炜教授之所以有这个设想，是因为“左心耳封堵术”是一个高难度的手术。

  这要从左心耳说起。左心耳是妊娠第3周形成的左心房原始胚芽的残余物，呈狭长、弯曲的管状形态，左心耳是一个盲端，像一个死胡同或死角，血流进入后容易停滞，引起心房颤动（房颤）风险，这是临床上最常见的心律失常之一，在人群中总发病率约0.89%。

  房颤除有可能影响血流动力学、诱发或加重心力衰竭外，还可以引起脑卒中及其他严重的血栓栓塞事件,使心血管病死率增加2倍。要想降低房颤患者中风危险，办法是把左心耳这个死角封堵起来，不让血液跑进去。

  但麻烦的是，左心耳这个死角形状很不规则，结构因人而异，按照以前的手术思路，医生需根据不同的左心耳开口大小、深度和心耳形状选取适宜型号的治疗器械并评估器械放置的位置，如果医生经验不足，很可能是封不严堵不死，降低手术效果。

  “通过3D技术，将二维医学影像数据转化成三维立体的影像或实物模型，为这一难题提供了解决方案。”张邢炜教授说，他请软件专家一起来摸索、反复试验，终于促成了3D技术首次在中国心血管微创介入领域开展临床应用——

  首先，软件专家到市二医院的CT室采集了患者的左心耳数据，通过专业软件的高速运算，建立每个患者不同的三维影像。

  第二步，锁定目标左心耳这个部位，将三维影像做局部的放大和优化。

  因为心脏里面有血液的充影，所以第三步要将血液去掉，这样就可以清晰地看到左心耳内部结构，并且能够帮助医生准确地测量左心耳的开口大小以及深度。

  第四步是3D打印出左心耳模型（每个病人的模型都不同，是可以反映真实病例的）。

  通过3D模型，医生可以看到整个结构，以及可以做预测放置封堵器的位置。这对于尺寸如何把握都有非常好的辅助和指导的作用。在整个手术过程中，也能够给到医生一些信息，比如在哪个部位放置封堵器可以达到最佳的效果。

  第五步就是验证手术效果。

  心耳建模国内没有经验，没有教科书，经过软件专家与临床医生的反复交流，现在已经把整个流程规范化了。整个3D模型建模和打印过程共五步，从第一次需要6小时完成，缩短到目前的15分钟，极大地节约了时间成本。同时，用了这个技术能够把整个手术的安全性大大提高，减少并发症，并最终落实到病患得到的临床治疗效果中。

  张邢炜教授说，“对于病人来说，不需要为3D打印付出额外的费用，他只需要支付原本的手术费即可。更重要的是，有了3D打印技术，为很多患者带来了希望。”

  老严成为张邢炜教授的第一个“3D病人”，9月30日，张邢炜教授在老严左心耳3D模型的基础上，亲自给他做了“左心耳封堵术”。

  “老严的左心耳像个菜花，开口大，心耳深度浅，按照以前的办法，装‘封堵伞’很容易掉到心耳外面。原本他很可能不敢冒险接受手术，只能时时担心自己可能中风。现在，手术前就可以在模型上预先计划手术方案，医生和病人的心里都有了底，也缩短了手术时间。”张邢炜教授说。

  

  3D打印器官模型

  让手术医生多双“火眼金睛”

  将带来手术方式的革命性变化

  记者看到了打印出老严左心耳的3D打印机。

  区别于传统的打印机，这台3D打印机是全密封的，数据输进去，整体模型就打印出来了。它融合了高端快速成型机的精确性、多功能性，高水准的打印分辨率，可使用包括清晰透明的耐高温材料在内的7种不同的3D打印材料。

  张邢炜教授说，微创介入治疗需要医师对患者受病器官结构有透彻的认识，但目前医师仅能借助精确度有限的二维医学影像，

  需要结合充分的手术经验、操作水平和空间想象能力，才能成功实施微创介入手术。

  不同于外科手术可通过开腹等方式直接且清晰地观察患者的受病器官，微创介入治疗医师即使在术中也无法整体而直观地看到患者的器官结构。所以，在术前对患者的器官有全面且细致的立体化认识，可助力医师制订更周密的手术方案，提高精细度要求极高的介入手术的实施成功率和安全性。

  医学影像的二维数据对医师评估器官整体构造和特性的帮助有限。应用3D技术等比例地、360度地呈现患者受病器官的立体模型，为医师提供了更多新的视角，可更精准地评估患者器官构造，为制订更完备的手术方案提供了更多实际的数据参考。

  除辅助诊断外，3D技术还能帮助医师直观地学习复杂的和创新的术式，缩短医师学习周期，加快新治疗技能的掌握。

  张邢炜教授说，医师经验对于成功实施微创介入治疗至关重要，但是许多医师接触复杂和创新术式的机会有限，这在一定程度上限制了创新疗法的普及面与普及速度。

  “以前我们的书本都是平面的，现在有了三维图像。三维图像使得物体就像实物展现在你的眼前，让医生通过三维的影像，并且进行互动的操作，能够以最快速度掌握整个病变结构，包括手术过程，大大缩短了对于新技术的学习曲线，提高整个手术新技术的推广速度。”

  借助3D技术生成的个性化病例模型，可帮助医师身临其境地模拟观察和分析患者病例，更具象化地开展病例讨论，从而为医师提供更多接触复杂病例和创新术式的机会，为医师加强手术操作技能和经验累积提供了有力的辅助。  

  

  不同思维方式的跨界合作

  将会让我们的医学越来越智慧

  创新，是用不同的思维方式，引用不同的新技术进行跨界合作。3D技术属于IT技术，用它来与临床结合，使其变成真正对于医疗质量有非常大提升的工具。

  张邢炜教授说，目前，首批应用3D技术的微创介入手术治疗的“左心耳封堵术”除了在杭师大附属医院成功完成6例后，已被推广到上海交通大学医学院附属仁济医院、四川大学华西临床医学院。接下来，他们还将3D影像建模和3D打印技术的价值放大，除了房颤治疗外，还可能涉及其他结构性的疾病。

  除结构性心脏病领域外，3D技术推广的领域还有很大的空间，比如应用于消化内镜、心衰、泌尿外科、肿瘤介入等更多疾病领域，为患者提供更多选择的创新微创治疗方案。

  业内大咖谈智慧医疗

  杭州师范大学附属医院（市二医院）副院长张邢炜教授

  医师经验对于成功实施微创介入治疗至关重要，但是许多医师接触复杂和创新术式的机会有限，这在一定程度上限制了创新疗法的普及面与普及速度。借助3D技术打印出的人体器官模型，可帮助医师身临其境地观察和分析患者病例，更具象化地开展病例讨论，从而为医师提供更多接触复杂病例和创新术式的机会，为医师加强手术操作技能和经验累积提供了有力的辅助，这对患者来讲是有好处的。