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脑外科手术的数字化演进

返回列表来源:雷尼绍RENISHAW-比对仪代理厂家,供应商 发布日期: 2020.02.05 浏览:19

金 属 3 D 打 印

客户 :

医学博士、神经外科 医生Bartolomé Oliver

行业:

医疗保健

挑战:

患 者 需 要 进 行 开 颅 手 术 , 以 切 除 生 长 的 肿 瘤 , 并 进 行 颅 骨 成 形术,以重建颅骨。

解决方案:

在 雷 尼 绍 A M 250 金 属 3 D 打 印 系 统 上 制 造 钛 合 金 材 质 的 部 件 , 并 根 据 O liver 医 生 的 要求对表面做抛光处理。

受增材制造技术飞速发展的鼓舞,越来越多积极寻求 创新的 外科医 生将目 光转向 金属 3D 打印患 者专用 植入体 (PSI) 和切割导板,并将这些创新产品应用到各种直接和复 杂的手术中 — 从面部整形手术到骨科创伤和矫形手术。

层 出 不 穷 的 医 学 案 例 为 这 一 技术 应 用 提 供 了 强 有 力 的 证 据 : 采 用 3 D 打 印 植 入 体 的 外 科 医 生 普 遍 表 示 , 相 比 标 准 化 植 入 体 或 采 用 传 统 工 艺 制 造 的 植 入 体 , 新 技 术 无 论 在患 者 安 全 性 和 满 意 度 方 面 , 还 是 在 治 疗 效 率 和 经 济 效 益 方面,都能够带来geng好且可预测性更强的结果。

为了追求更高的品质和效率,英国国家医疗服务体系(NHS) 内的医院已经通过采用3D打印解剖模型、导板和植入体,来提高手术的可预测性、精确度、安全性和速度。

日 前 , 西 班 牙 当 地 的 一 家 医 院 与 英 国 专 家 通 力 协 作 , 共 同 完 成 了 这 项 医 疗 技 术 的 跨 国 应 用 — 它 必 将 成 为全球医疗技术转移的一个经典案例。

案例介绍

医 学 博 士 、 神 经 外 科 医 生 B artolomé Oliver 就 职 于 西班 牙巴塞 罗那 的Teknon 医疗 中心 ,并 曾在 加拿 大、 美 国和瑞典等地从事国际医疗培训工作。

各种 部件按 照计 划提 供, 这令 我们 能够轻 松准 备手 术。 手术 期 间 无 需 对 产 品 进 行 调 整 。 使 用 3 D 打 印 的 切 割 导 板 和 植 入 体 为 我 们 在此类手术中节省了大约30%的时间。

医学博士、神经外 科医生Bartolomé Oliver(西班牙)

前 不 久 , 他 所 在 的 科 室 迎 来 了 一 位 68 岁 的 女 性 患 者 , 该 患 者 的 左 侧 颅 骨 附 近 长 有 良 性 脑 膜 瘤 ( 源 于 脑 膜 的一种肿瘤,而脑膜是包围大脑和脊髓的薄膜)。

计算机断层扫描 (CT)显示肿瘤已向外扩散并进入颅骨 。 患 者 需 要 进 行 开 颅 手 术 , 以 切 除 生 长 的 肿 瘤 , 并 进 行颅骨成形术,以重建颅骨。

Oliver 医 生 制 定 了 开 颅 手 术 和 颅 骨 成 形 术 的 合 并 方 案 , 这 使 得 患 者 能 够 在 一 次 手 术 中 完 成 治 疗 。 他 知 道 这 个 手 术 应 该 不 会 遇 到 太 过 棘 手 的 难 题 , 但 他 更 关 心 的 是 确 保 手 术 结 果 能 够 令 患 者 和 医 院 都 感 到 满 意 。 他 选 择 与 英国 的3 D设计 和打印 专家进 行合作 ,因为 众多实 际案例 已 反 复 证 明 , 英 国 专 家 能 够 确 保 复 杂 的 面 部 整 形 手 术 具 有可预测的治疗结果。

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放置切割导板

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受损的脑膜(摄于开颅手 术后)

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封闭前放置的植入体

设计

Oliver医生首先向PDR(一家总部设在英国卡迪夫的 世 界 一 流 的 设 计 咨 询 与 应 用 研 究 中 心 ) 简 要 介 绍 了 基 本 情况,请求他们设计用于颅骨成形术的PSI颅骨板,以及 用于开颅 手术的定 制化手术 切割导板 。PDR 的3 D金属打 印 合 作 伙 伴 是 雷 尼 绍 公 司 , 这 是 一 家 世 界 领 先 的 工 程 科 技公司,在精密测量和医疗保健领域拥有专业技术。

医 院 将 患 者 的 CT 扫 描 结 果 从 西 班 牙 传 送 到 英 国 , PDR 将 其 导 入 M IMICS® 软 件 程 序 中 , 然 后 转 换 成 可 供 PDR建模的.stl文件。

PDR 使 用 G eomagic® Freeform® Plus 软 件 , 通 过 对颅骨 健康侧 的镜像 反射制 作了颅 骨板的 3D 虚拟模 型, 以达到左右对称的美观效果。

PDR 还 制 作 了 切 割 导 板 的 模 型 , 该 导 板 将 放 置 到 颅 骨 上 , 用 于 标 记 开 颅 手 术 的 边 界 或 界 限 , 同 时 为 手 术 期 间 的 徒 手 切割 操 作提 供 辅 助。 PDR 将 初 步设 计 发 回 给 Oliver 医 生 进 行 第 一 次评 估。 Oliver 医生 借 助 Skype™ 软 件 , 与 P DR 和 雷尼 绍西 班 牙 分 公 司的 代 表进 行 了 一次 仅 用时40分钟的三方交流,便分享了他的设计修改意见。

制造

雷 尼 绍 收 到 经 zui 终 核 准 的 设 计 文 件 后 , 立 即 在 位 于 英国Stonehouse的加工中心通过3D打印制作出植入体和 切割导板,并在两周内将打印好的成品发回巴塞罗那。、

这些部件均为钛合金材质,在雷尼绍AM250金属3D 打印系统上进行制造,并根据Oliver医生的要求对表面做 了抛光 处理。 部件所 用材料 具体为 Ti MG1 ,经测 试符合 ISO 10993第1部分标准,之后利用雷尼绍的X-flex™技术 对 材 料 进 行 了 处 理 。 此 举 可 确 保 部 件 具 有 高 延 展 性 , 这 对于防止其在手术中发生破损非常重要 — 例如,当患者 脑 部 的 硬 组 织 出 现 意 外 变 化 时 , 可 能 需 要 调 整 植 入 体 , 而这可能导致其破损。

要 达 到 出 色 的 美 观 效 果 , 意 味 着 颅 骨 板 轮 廓 需 要 精 确匹配患者的颅骨轮廓。

虚 拟 建 模 技 术 可 实 现 精 确 设 计 : 颅 骨 板 需 要 足 够 薄 以 保 持 美 观 性 , 同 时 还 要 有 足 够 的 弹 性 , 以 满 足 所 有 其 他要求。颅骨板上应有额外螺钉孔,方便Oliver医生灵活 固定植入体,还应有孔眼,方便流体传输和组织生长。

植入 体边缘 超出切 割边 缘8 mm — 这一 超出 部分 是 为了考虑切割刀具半径和标准螺钉直径。植入体设计使用 1.55 mm直径的螺钉。这种设计自由度能够通过增材制造技 术来实现:螺钉孔周围的材料更厚一些,但植入体的总体厚 度只有0.5 mm ,以此满足Oliver 医生所要求 的 精 确 规 格 。

手术

Oliver 医 生 特 别 指 出 , 需 要 在 切 割 导 板 上 加 入 一 个 “ 手 柄 ” , 它 可 在 进 行 开 颅 手 术 期 间 帮 助 定 位 导 板 , 并 可 起 到 稳 固 导 板 和 改 进 该 导 板 人 体 工 程 学 使 用 的 效 果。导板上添加了一个箭头以指示方向。

Oliver医生决定使用切割导板标记开颅手术的边界, 然 后 移 开 导 板 并 沿 着 标 记 进 行 徒 手 切 割 。 这 种 方 法 使 他 能 够 轻 松 处 理 颞 区 周 围 形 状 复 杂 的 颅 骨 — 这 一 区 域 的 骨骼弯曲程度很大。

利用额外的冗余螺钉孔设计,Oliver医生能够在手术 过 程 中 zui 大 限 度 地 灵 活 选 择 颅 骨 板 的 固 定 方 式 , 他 设 计 了更多的固定选项,以便在出现复杂情况时迅速调整。手 术过程伴随着yi定的风险,因此必须防范可能发生的各种 意外,植入体的这一设计给他又上了一道安全保险。

手 术 很 成 功 , 没 有 出 现 任 何 意 外 情 况 , 颅骨 板 安 全 精确地安装到位。

术后

患 者 四 天 后 出 院 , 并 在 十 五 天 后 进 行 了 复 查 , 之 后 每月检 查一次。 她未出 现任何 并发症 ,术后 CT 扫描显 示 植入体性能良好。

Oliver 医 生 在 描 述 3 D 打 印 植 入 体 给 患 者 带 来 的 好 处 时 指 出 “ 患 者 的 头 颅 外 形 非 常 美 观 ” , 并 补 充 说 “ 她 感 到非常满意”。

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PDR使用Geomagic® Freeform® Plus软件完成设计、

结论

一 台 常 规 的 肿 瘤 切 除 手 术 , 在 采 用 了 外 科 医 生 根 据 具体病例设计的PSI后,证明了其可带来三个主要好处: 操作更加安全、患者更加满意,以及手术用时更短。

安 全 始 终 是 zui 为 重 要 的 考 虑 因 素 , 提 供 预 先 精 心 制 作 的 切 割 导 板 和 相 应 的 植 入 体 , 有 助 于 消 除 因 手 术 中 的 徒 手 操 作 而 带 来 的 风 险 。 Oliver 医 生 的 结 论 : “ 它 确 保 了手术jue对安全,不会为患者带来任何风险。”

患 者 满 意 度 也 十 分 重 要 , PSI 的 精 确 设 计 有 助 于 外 科 医 生 保 证 术 后 患 者 身 体 的 美 观 性 。 正 如 其 他 更 为 复 杂 的 面 部 整 形 手 术 所 证 明 的 那 样 , 针 对 具 体 患 者 专 门 设 计 的植入体可进一步提高治疗效果的一致性和可预测性。

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向 Oliver医生提供的物品(从左至右):缺陷颅骨模型、切割导板、缺陷 部位切除后的颅骨模型、颅骨板

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左侧为包含缺陷部位的头颅模型,右侧为缺 陷部位已切除并放置有切割导板的头颅模型

第 三个 优点 是, 这种 高效 的手 术方 法节 省了 30 % 的 手 术 时 间 。 正 如 O liver 医 生 所 说 : “ 各 种 部 件 按 照 计 划 提 供 , 这 令 我 们 能 够 轻 松 准 备 手 术 。 手 术 期 间 无 需 对 产 品进行 调整。 使用 3D 打印的 切割导 板和植 入体 为我们 在 此类手术中节省了大约30%的时间。”

Oliver 医 生 相 信 他 的 方 法 给 世 界 各 地 的 同 行 提 供 了 一 个 优 秀 的 示 范 。 他 评 论 道 : “ 采 用 精 确 设 计 的 产 品 和 良 好 的 方 案 , 可 确 保 手 术 能 够 达 到 非 常 理 想 的 效 果 , 这 很值得推荐。”

由 于 手 术 室 时 间 管 理 是 医 院 提 效 降 本 的 关 键 , 因 此 节省 3 0 % 的时 间对 于医 院管 理方 和健 康经 济学 者而 言意 义 重 大 。 所 节 省 的 每 一 分 钟 手 术 时 间 都 能 够 为 医 疗 机 构 省下大量的成本。

此 外 , 缩 短 手 术 时 间 还 有 助 于 降 低 患 者 感 染 的 风 险、加速术后康复以及提高手术室的利用率。

这 一 将 设 计 专 家 、 外 科 医 生 和 制 造 商 联 系 起 来 的 数 字 化 工 作 流 程 , 展 示 了 全 球 技 术 转 移 和 跨 国 合 作 的 巨 大 力 量 。 它 所 蕴 含 的 潜 力 能 够 让 世 界 各 地 的 医 院 都 有 机 会 获 得 精 密 技 术 、 产 品 和 材 料 — zui 终 受 益 的 将 是 我 们 每 一个人。

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