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3D打印器官模型能让外科医生更准确动刀

图为用3D打印的肝脏与实体肝脏的比较。Nizar Zein

许多医生正在进行复杂外科手术时利用3D打印人体器官进行事先演练。随著3D打印变得更便宜,在患者器官的3D打印复制品上演练手术可能成为常态而不是少数个案。而越来越逼真的3D打印器官将有助于外科医生准备更紧急的手术,例如时间有限的肿瘤切除手术。

根据Knowable Magazine及Futurism报导,克利夫兰诊所(Cleveland Clinic)胃肠病学家Nizar Zein于2012年首次考虑了印刷器官模型的想法。他想知道这种方法能否让活体捐赠者的肝脏移植更安全。

每个肝脏都有独特、复杂的动脉、静脉和胆管网。错位的切口可能导致捐赠者或接受者的并发症,甚至死亡。因此,Zein组建了由临床医生、成像专家、工程师和软件设计师组成的团队,用树脂打印每名患者的肝脏以指导手术过程。

研究显示,其模型在解剖学和形状上与活体器官相匹配。Zein及其团队的模型已被用于20多个手术中。Zein表示,在许多情况下,观察该模型会导致外科医生改变其切入器官的方式。

器官模型也有助于培训医生。罗切斯特大学(University of Rochester)的泌尿科医生Ahmed Ghazi受到启发,建立了逼真的肾脏模型,好让外科医生能在模拟手术中练习避开肾脏的许多血管。他说,肾脏外科医生经常面临从充满血管的器官中清除肿瘤,而且可能只有30分钟能动完手术。

为打造肾脏模型,Ghazi的团队模拟腹腔内的脂肪、肠和其它组织分层。Ghazi和其同事已制定了教学的一般模型以及针对个体患者扫描模拟特定手术的模型。Ghazi已与5名专家和10名新手外科医生一起测试该系统,这是常见但具有挑战性的分解大肾结石的方法。专家发现该模型很逼真,新手一致同意在手术前使用这些模型有助于实际动刀。

目前拥有设备和专业知识的医疗中心已能打印某些器官模型,硬塑料模型的价格不超过几百美元。Lazarus 3D和Materialize等公司现在提供从成像数据来打印器官模型的方案。

但监管机构和健康保险公司在这项技术上仍然落后。美国食品药物管理局(FDA)迄今仅批准1个由Materialise生产的3D器官软件套件,而医疗保险不支付此类患者器官模型的费用。

专家认为,未来3D打印的器官模型可能成为使用扩增实境(AR)的沉浸式模型的踏脚石,外科医生将使用AR头盔和其它工具来观察和操纵3D器官。

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