UHB与Stratasys合作开发定制3D打印医用导板，最多可将手术时间缩短至三个小时

在颅颌面肿瘤手术实践中，精准度是关键。在处理头部、面部、颌骨和颈部肿瘤的专业领域，由于复杂的解剖结构和这些区域的关键功能而面临着一系列挑战。每年，成千上万的人接受这些手术，毫米级别的误差可以决定手术的成功与否。这些手术中的基本工具是切割导板，它指导外科医生进行精确的切口和骨骼改变。这些导板传统上是手工制作的，很容易出现不准确的情况。然而，随着3D打印的引入，精度有了显著的飞跃，可以根据个体患者的扫描结果定制适合的指南。

2023年12月17日，南极熊获悉，来自英国伯明翰大学医院 (UHB) 的研究人员采用 3D 打印定制手术导板，用于帮助完成高风险手术。通过将Stratasys 的 J5 MediJet 3D 打印机集成到其手术流程中，该医院率先使用3D 打印切割指导颅颌面手术。这些定制导板是与 Stratasys 共同开发的，可完美贴合每位患者的身体，提高精确度并大大缩短手术时间，最多可缩短三个小时。

△伯明翰大学医院正在通过整合定制的 3D 打印手术导板来改善患者的治疗效果并缩短手术时间。图片由 Stratasys 提供

简化手术流程

UHB 和 Stratasys 的合作者根据患者扫描开发出了高度精确的手术导板，分辨率达到 150 微米。这些导板采用生物相容性 PolyJet 材料生物相容性透明 MED610 制成，这是一种专为医疗和牙科应用而设计的透明且坚固的树脂。这种材料专为与皮肤安全相互作用以及与内部组织短期接触而设计，这对于外科手术至关重要。

UHB 重建科学顾问临床科学家Stefan Edmondson 说道：“除了节省长达三个小时的手术时间外，3D 打印还可以实现更好的手术规划。使用患者扫描，该团队能够根据每位患者的独特解剖结构创建 3D 可视化，然后利用 3D 打印技术在实际手术之前生成解剖模型和个性化手术切割指南。这种能力意味着我们不仅可以在手术完成前准确预测手术，而且我们拥有工具来确保能够以最精确的方式执行细致的术前计划。手术团队也做好了更好的准备，患者也更加放松，因为我们可以在进入手术室之前讨论整个过程和预期结果。”

根据 UHB 的说法，在这个手术过程中，外科医生会切除患者的一块腓骨（小腿骨），并将其重塑以用于头部或颈部。这称为骨移植，有助于修复骨缺损。关键的挑战在于准确塑造腓骨以适应特定区域的形状和大小，同时保持移植骨的活性（和功能）。3D 打印通过患者扫描制作准确的手术导板，从而实现更精确的骨骼塑造。这些导板的微米级精度对于良好的贴合以及最大限度地减少患者排斥和不适的风险至关重要，并且相对于较旧的、不太精确的方法来说这是一个很大的改进。

支持此应用的是Stratasys 的GrabCAD 打印软件，它进一步简化了手术准备过程。该医院凭借在 Stratasys 3D 打印机和技术方面多年的经验，最终购买了该品牌的多材料、全彩 J5 MediJet 3D 打印机。在硬件和软件的支撑下，医院的手术能力得到了提升。

△GrabCAD打印的屏幕截图。图片由 Stratasys 提供。

高端护理

这种手术应用的影响超出了 UHB 的范围。其他案例包括肿瘤切除后的重建手术，其中针对患者的指南显著提高了肿瘤切除和面部重建的精度。在面部同种异体移植中，3D 打印模型和导板对于成功的组织对齐和整合至关重要。此外，在涉及口腔颌面部肿瘤切除和骨重建的病例中，这些定制导板提高了手术准确性，确保更好地对准和适合骨移植物。该技术不仅有利于复杂的外科手术，而且有助于改善患者的治疗效果，展示了外科手术的重大进步。

此外，外科医生不仅使用 3D 打印模型来规划和执行手术，还用于其他应用。它们还可以作为临床医生和学生的宝贵培训工具，使他们能够提高复制天然骨骼触觉反馈的精确模型的技能。事实证明，手术训练中从尸体模型到 3D 打印模型的转变具有成本效益且具有教育意义。

总体而言，将 3D 打印技术集成到医疗手术中代表着患者护理的重大飞跃。该技术能够生产高精度、定制的手术导板和模型，减少手术时间，改善手术效果，并彻底改变医疗培训和规划流程。