虛擬仿真和3D打印的整合

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各個部門的專家都使用該技術來計劃,原型化和模擬外科手術,並培訓居民

虛擬仿真和3D打印在健康領域正變得越來越普遍。五年前,SJD巴塞羅那兒童醫院成為世界上第一個使用3D技術為兒科患者計劃癌症手術的中心。現在,該中心通過創建3D單元,進一步推進了該技術的實施,該單元負責引導和評估由醫院專業人員執行的3D模型的手術計劃,研究,原型設計和仿真的需求。

傳統上,必須執行手術的外科醫生會使用病變器官的掃描圖像來計劃干預。多年來,技術進步已使虛擬模擬介入的解剖部分成為可能,並且在必要時,可以在具有與所討論器官相似紋理的材料中打印出具有真人大小的3D量身定制的副本。 ,使他們能夠在進入手術室之前根據需要多次模擬干預,並為他們提供量身定制的支持工具,以指導他們在干預過程中的操作步驟。

SJD巴塞羅那兒童醫院的3D部門以多學科的方式組織,涵蓋了中心的所有部門,滿足了醫院專業人員提出的3D規劃要求。一個由來自各個領域的專業人員組成的委員會,包括醫生,放射科醫生和工程師,負責接收和評估專業人員的要求。

該中心目前擁有兩種3D打印機或增材製造技術:多虧了FundaciónPrivada MAR的捐贈,PolyJet打印機使用柔性,透明,可溶且具有生物相容性的材料製作副本,以及熔融沈積建模(FDM)打印機, SIGMA R19,得益於加泰羅尼亞政治大學FundacióCIM的捐贈。

現在,在SJD巴塞羅那兒童醫院,虛擬模擬和3D打印不僅用於計劃非常複雜的干預措施,還用於創建個性化的假肢,製造適合患者的手術工具並在教學活動中進行實踐模擬。

在研究領域,該醫院的外科醫生,放射線學家,工程師和研究人員正在參加一個由健康基金會(FundacióCIM-)領導的歐洲項目(ERDF),該項目由在健康領域中以增材製造領域聞名的十個實體組成的聯盟UPC。該項目旨在改善關鍵,重建和再生外科領域的增材製造系統和生物打印。

3D的好處

SJD巴塞羅那兒童醫院創新與研究部門的工程師Arnau Valls認為,過去幾年已經證實了3D計劃的許多好處。

借助虛擬仿真和3D打印,外科醫生可以以極其詳細的方式計劃干預措施,這使他們可以精確地研究和採取行動,並預期和減少潛在的手術並發症。

此外,“ 3D可以提高效率和功效,因為它有助於縮短干預時間,並且由於麻醉效果較差,這再次對患者產生了影響。關於費用,目前正在發表成本效益研究,其中當計劃以3D方式對某些疾病進行干預時,經濟利益已經顯而易見。”

輔助切除高度複雜的腫瘤

這是SJD巴塞羅那兒童醫院第一個使用3D打印的區域。在FundacióCIM-UPC的支持下,該醫院的外科手術團隊是世界上第一個使用3D打印計劃對小兒患者進行高度複雜腫瘤切除的計劃。該患者(一個五歲的男孩)患有神經母細胞瘤,這是一種在神經組織中形成的極具侵略性的腫瘤,由於被血管包圍而很難清除。

在外科醫生盧卡斯·克勞埃爾Lucas Krauel)的領導下,決定對腫瘤,所涉及的器官和血管進行3D複製,以仔細分析在不危害患者生命的情況下接近和清除腫瘤的最有效方法,並在手術前進行一次又一次的演練干預,確定腫瘤,血管和周圍器官的解剖關係。最終,孩子接受了手術,手術成功了。自2017年以來,自2017年以來,已在約100例外科手術中使用了3D,並已推廣到醫院的其他專業領域。

3D矯正面部畸形

在頜面部和正頜外科領域,外科醫生不僅計劃為糾正兒童面部畸形而進行的複雜而微妙的干預措施甚至還制定了執行手術所需的外科工具。多虧了3D虛擬手術,外科醫生Josep Rubio才在進入手術室前幾天研究了每種情況下哪種可能的干預最合適:在需要分心的嚴重畸形中,即切開骨頭在設備的幫助下每天延長切割時間,並根據患者的體貌使用3D創建切割指南,以確保在正確的位置進行切割。

3D在設計將安裝在兒童身上以延長骨骼的設備的精確尺寸方面也很有用,因為它允許我們製作一個副本並在患者頭骨的3D副本上一次又一次地對其進行測試。在過去的四年中,頜面外科部門使用3D計劃和執行了100多項干預措施。

對顱骨重建非常有用的資源

在神經外科領域,3D對於在進入手術室之前計劃詳細的干預措施以及創建一些必要的手術工具甚至量身定制的植入物非常有用,這些植入物因此非常適合患者。

神經外科小組使用3D計劃用於糾正顱骨畸形的手術。例如,顱骨融合症就是這種情況,這種疾病是由於組成顱骨的不同骨骼的關節過早閉合而導致頭部異常生長和發育時發生的。

“這種情況會產生不對稱性,要糾正這種情況,我們必須通過拆除一部分來重建頭骨。多虧了3D技術,我們才在干預之前獲得了頭骨的副本,用於計劃我們的工作,以及切割指南,有助於在手術過程中為我們提供指導,並提高精度”,Mariana Alamar解釋說。神經外科醫師指出,在減壓顱骨切開術或顱骨成形術中,如果患者沒有骨材料來矯正顱骨缺損或畸形,也可以採用3D技術。在這些情況下,它們使用多孔塑料或鈦等材料創建3D副本。在2017年期間,神經外科部門在大約15項手術中使用了3D。

用於耳朵重建的3D模型

整形外科醫生還發現了3D的多種可能性。外科醫生弗朗西斯科·帕里Francisco Parri)是矯正導致某些孩子出生時耳朵發育不佳的小耳畸形或先天畸形的專家,他用它創建了健康耳朵的3D鏡像副本,可作為重建患病耳朵的指南。借助3D副本(直到最近他們使用平面副本),外科醫生在耳的重建中獲得了相當高的精確度,鑑於該器官所產生的大量浮雕和褶皺,這是非常困難的手術。

具有多種可能性的工具

目前,SJD巴塞羅那兒童醫院使用3D打印來計劃極其複雜的手術程序,創建切割指南和手術工具,設計定制的假體和植入物,並在教學和模擬活動中進行實際工作。

大多數干預措施是在頜面外科,癌症外科,神經外科,創傷學,心髒病學和整形外科領域進行的。其他專業也開始測試3D,以支持其在復雜操作中的日常臨床實踐。例如,SJD巴塞羅那兒童醫院牙科和正畸科就是這種情況。