三维解剖建模实验室 概述

三维打印和患者治疗方面的创新

在妙佑医疗国际接受新型、不常见的或复杂手术的患者会受益于其在三维解剖模型方面的专业技能。这项技术有助于手术计划、患者教育和医学教育。

放射科的三维解剖建模实验室使用三维打印技术,帮助医生根据成人和儿童的确切解剖量身定制治疗方案。发表在同行评审医学期刊上的研究表明,三维打印模型的使用改善了手术结果。

妙佑医疗国际在亚利桑那州、佛罗里达州和明尼苏达州院区都设有解剖建模实验室。妙佑医疗国际率先将这项技术引入医院,造福所有患者。

三维打印患者解剖结构可辅助外科手术规划

Michael Slag,手术患者:黑色部分是肿瘤。白色部分是肿瘤周围的肋骨。

旁白:Michael Slag 在对一个肿瘤发出敬畏之感。这其实是长在他右肺顶部一个肿瘤的 3D 打印模型。妙佑医疗国际的外科医生通过微创手术将肿瘤切除。仅仅三天后,他就要回家了。

Slag 先生:嗯,这令人难以置信。事实上,手术后的第一个晚上我就能走路了。

旁白:令人难以置信,因为这个 3D 模型使他免于一场肯定会更具侵入性的手术以及随后时间更长也更痛苦的恢复。

Slag 先生:我确信,如果我被开胸做手术,我可能会住进 ICU,并且可能会有一场完全不同的经历。

Jane Matsumoto,医学博士,妙佑医疗国际放射科医生:这个肿瘤就在臂神经丛旁边。

旁白:这个生长物被称为肺上沟瘤,是一类非常罕见的肺癌,即使妙佑医疗国际在过去 20 年中也只见过 60 例。

Shanda Blackmon,医学博士,妙佑医疗国际胸外科医生:进行肺上沟瘤切除术时,我们的团队往往可能包括整形外科医生、骨外科医生、血管外科医生和我自己。在这种情况下,给整个团队做一个模型,用于会诊和规划病例,无疑是最好的方式。

旁白:胸外科医生 Shanda Blackmon 表示,3D 模型准确地展示了几条关键的神经和血管如何环布在 Michael 的大肿瘤周围,从而帮助团队避免了意外。

Blackmon 医生:显而易见,每个人的肿瘤都不同,而且总是位于不同的位置。

旁白:高科技 3D 打印机花了大约 70 个小时来创建这个模型。

Matsumoto 医生:臂丛。

旁白:但放射科医生在此之前花费了许多小时,综合使用 MRI 图像、CT 扫描和复杂的计算机软件,首先做出了 Michael 身体解剖结构的一个虚拟模型。

Matsumoto 医生:那些是从颈椎伸出的神经根……

旁白:……给每个特定的组织类型进行颜色编码。

Matsumoto 医生:在那里你可以看到静脉、主动脉、肺动脉,然后是臂丛和上面的肿瘤。

旁白:放射科医生 Jane Matsumoto 是妙佑医疗国际三维解剖建模实验室的联席主任。

Matsumoto 医生:放射科有大约 170 名员工,每个人都在骨骼、肺或神经等亚专科领域具备自己的专业技能。要知道,我们有能力把所有这些人吸引到一个领域,共同努力来创造它。

旁白:外科医生把这种技术用于骨科、心脏和血管修复、儿科和其他专科的复杂病例。这种方法恢复更快、侵入性较小、要求进行的切割也更少。此外,还有一个原因让 Michael 放心。您要了解,他的另一个身份是 Slag 医生,一位内分泌科医生,他自己也会操作一些精细的医疗程序。

Slag 先生:这个浅灰色区域是臂丛,它是控制手臂的一组复杂神经。知道我的手臂在手术后更可能保留正常功能,而不是事事力不从心,这真让我如释重负。

工作原理

准确的三维解剖模型基于患者的影像学检查结果,例如计算机断层或 MRI 扫描。在打印三维模型之前,放射科医生会使用复杂的软件处理扫描,以便先创建针对每种组织类型进行颜色编码的虚拟模型。然后,使用一种或多种打印机技术逐层打印患者解剖结构的真实尺寸三维模型。

由于一次可以构建一层结构,打印机的喷射技术将使用紫外线来硬化液态树脂薄层。大多数模型采用塑料印刷。有时采用柔性材料制成,因此外科医生可以在更逼真的模型上练习外科手术技术。

将技术应用于个性化治疗

头颈部 3D 打印重建

Jonathan M. Morris,医学博士,妙佑医疗国际放射科:没有其他任何医院系统能像妙佑医疗这样,以 3D 打印技术为中心设立这么多的基础设施。我们在头颈癌领域、3D 打印技术领域以及二者如何互补方面做了大量研究。其中一些互补研究确实有助于在进入手术室之前更好地了解患者的特定解剖结构。依据针对患者具体情况制定的虚拟手术计划和切割导板,可以把手术时间缩短最多 2 个小时,这意味着减少患者处于麻醉状态的时间。由于所有设计都是提前进行,也会获得更好的结果。

我们发展了一项被称为“护理点制造”的专长。所有制造和医生一样,都属于医院内部,所以不需要转换。从 CT 扫描到三维建模,对于身体每个部位、特别是头颈部的复杂癌症,我们都能做到无缝衔接。我们把外科、生物医学工程学和放射学结合在一起,不仅创建 3D 打印模型,还制定虚拟手术计划。

我们对患者的身体解剖结构、肿瘤和血管进行成像,然后以实物大小的尺寸三维打印,提供给外科医生用作路线图。

Daniel L. Price,医学博士,妙佑医疗国际耳鼻喉科:我们都习惯于看患者 CT 扫描和 MRI 的二维图像。3D 建模将 2D 图像转换成可以握在手中的东西,可以真正了解患者的解剖结构。按照患者的下颌或者其他身体部位采集的骨骼来定制导板,进行重建,这样可以实现完美的骨骼连接,让患者回到癌症诊断之前的样子。

而且确实需要在第一次就做到完美。在进入手术室之前,我们有机会在电脑上练习、计划和完善。我们发现,使用 3D 建模治疗减少了患者的长期并发症。使用 3D 建模时,发生接骨板断裂的可能性较低,发生骨折或骨不连的可能性也较低。

Morris 医生:另一个优势是获取患者同意。让患者拿着他们自己的颅骨或下颌骨或肿瘤模型,就可以开始使用模型作为交流工具。妙佑医疗国际是一个综合性的多学科团队。所以我们的医护团队现在不再只是外科医生和神经放射科医生开会讨论病例,团队还有外科医生、神经放射科医生、生物医学工程师和 3D 打印能力。

Price 医生:我们擅长进行复杂的患者护理。我认为,这有效地体现了我们的效率以及所有同事在处理复杂患者方面的专业知识。

在妙佑医疗国际,放射科医生和外科医生会在手术前开展合作,尽可能发现复杂病例的每一个细节。使用虚拟模型和三维打印模型可帮助减轻患者的痛苦,缩短住院时间,并加速康复。

对于外科医生来说,三维打印是一种很有价值的工具,医生可以用特定患者的三维解剖模型来解释、计划甚至实施手术。在打印前的数字化准备阶段,医生可使用这些图像进行虚拟手术规划。在打印之后及手术开始之前,解剖模型可能有助于理解解剖异常或其他可能改变手术方法的信息。

Isaac Garcia 的故事:在妙佑医疗国际治疗骨癌

Sarah Garcia,Isaac 的太太:Isaac 是那种精力充沛的人,他喜欢和孩子们一起做事。他喜欢户外活动。而且,他就是很喜欢冒险而且特别有趣。我想这也是我当初爱上他的一个原因。

Isaac Garcia,癌症生存者/妙佑医疗国际患者:我是 Isaac Garcia。我 38 岁,住在新墨西哥州的里约兰町。我的太太是 Sarah Garcia,我们结婚已经 15 年了。2014 年末,我的腹股沟开始隐隐作痛。我在本地的初级护理医生把我转诊给一位泌尿科医生,这导致了误诊和一次不必要的手术。结果耽搁了找出真正问题的时间。然后,我被转诊给阿尔伯克基的一名骨科专科医生。这位骨科专家认为,由于我经常骑越野摩托车,很可能是在某次撞车事故中受了些伤,但没有什么大事,就是肌腱炎。让我们做个 MRI 检查,看看是什么情况,应该不是什么大问题。

Sarah Garcia:于是我们去看医生。他进来说:“我有个坏消息要告诉您。看起来是您的骨头里长了恶性肿瘤。您需要去看骨肿瘤科医生。我的秘书会把信息给您。” 然后他离开了房间。

Isaac Garcia:我和妻子深受打击。我们哭了很久。您知道,这不是好消息。事实上,这消息很可怕。

Sarah Garcia:我很害怕骨癌的诊断意味着他可能会离开。那天我们开车四处寻找骨肿瘤科医生。哪怕只是和医生谈谈,等待时间都要六个多星期甚至更长。于是我打电话给老板,因为第二天我绝对没有办法去上班。他告诉我不要放弃,还有别的地方。无论要去哪里,尽管去试。于是我在谷歌上搜索“最好的骨癌医生”,结果出现了妙佑医疗的医院。

Isaac Garcia:所以我太太联系了妙佑医疗国际凤凰城院区,他们让我们把我的 MRI 报告和我的一些信息传真过去,他们会和我们联系。那天是星期一。他们第二天、也就是星期二就打回电话,让我们星期五过去。

Christopher Beauchamp,医学博士,妙佑医疗国际亚利桑那州院区骨外科顾问医生:在完成所有检查、研究并进行活检后,诊断结果为软骨肉瘤。这是一个恶性骨肿瘤,所在位置极具挑战性、难度极大,是在他的髋臼。软骨肉瘤完全是手术问题。没有任何医疗方式或任何其他治疗选项可供使用。对这个情况来说、对他而言,手术治疗要取出整个髋关节,即球窝关节。幸运的是,我们不需要切除髋部周围的任何重要肌肉,但这意味着给他进行重建将是个难题。

Isaac Garcia:基本上有三种选择,其中一项是只做移除,而不会放回任何东西。也就是说,他们会移除你的髋关节窝和股骨顶部,但什么都不会放回去。这被称为连枷髋。另一种是使用尸体的骨盆骨。然后,您知道,进行适配并希望身体能接受它。Beauchamp 医生其实也不喜欢这个主意。他说,最好是采用 3D 打印的钛植入物。

Beauchamp 医生:取出髋关节的后续治疗几乎已经成了骨科肿瘤学的“圣杯”。我们能比以前做得更好。我们能够进行切除、打印模型、设计植入物,已经有了这些技术。

Sarah Garcia:是的,Beauchamp 医生出来告诉我们,“这是一次全垒打。”这就是他用来描述手术的话。他说,“全部移除。边缘干净。全部搞定。癌症已经没有了。”

Isaac Garcia:由于妙佑医疗国际,我恢复了,您知道,恢复了正常、愉快的生活。不过我对人们通常认为理所当然的小事有了新的感悟,现在它们都意义重大。我对生活有了新的感悟。

Sarah Garcia:我想告诉 Beauchamp 医生,非常感谢您。感谢您对我丈夫的生活产生如此巨大的影响。也因此对我和孩子们的生活产生了巨大影响。他使用这种其他地方无法提供的出色技术,给出了这么好的结果。他做得真好。我会对他说:谢谢您。

基于团队的方法

一个团队正利用三维打印模型为手术做准备 使用三维解剖模型实现创新

外科医生可利用妙佑医疗国际的三维解剖建模实验室的护理点制造能力,在手术室旁进行手术排练。

在妙佑医疗国际,几乎所有的内科和外科专科都可以使用解剖建模实验室及其生成的三维模型并从中受益。这些专科包括小儿耳鼻喉科(耳、鼻和咽喉)、骨科外科、肿瘤外科和心血管外科。已证明三维打印的解剖模型对有些外科手术很有帮助,这些手术包括头部和颈部手术、复杂的面部或气道重建术、心脏手术、肺手术、关节重建术和肿瘤切除术。

这些三维模型在人才培养中也起着重要作用,妙佑医疗国际的医学生、住院医生、专科住院医和经验丰富的外科医生都会使用三维模型来学习新的或不常见的医学程序。

通过 3D 建模创新

解剖模型实验室:

  • 已制作 6,000 多个模型
  • 2006 年,制作了妙佑医疗国际的首个模型,帮助外科团队规划了一例分离连体双胞胎的复杂手术
  • 创建的模型已经成为多种用途护理的标准,包括指导了 100 多例颚骨切除术(下颚骨切除术)和 300 多例心脏手术

妙佑医疗国际的医生、科学家和工程师们不断推进 3D 建模在外科领域的研究和实践。

研究与创新

妙佑医疗国际的三维解剖建模专家开展研究,以开发可改善治疗效果的新解决方案。请参阅美国国家医学图书馆检索服务系统 PubMed 所收录的妙佑医疗国际医生发表的三维解剖建模文献列表

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June 28, 2024