3D打印医学应用|3D打印技术在各专科科室的治疗方案

3D打印技术与医学的第一次结合是为骨髓炎患者进行下领骨的置换，取得了令人满意的结果。目前，3D打印技术在骨科领域应用最为广泛，随着医学工作者对3D打印技术的认知度不断提高，在人体其他系统领域方面也逐渐得到应用，应用3D打印技术实施治疗方案也取得了令人瞩目的成效，这方面的代表企业如赛纳数字医疗。

一、肝胆系统

由于肝脏具有门静脉、肝静脉、肝动脉，且下腔静脉从肝内穿过，因此如何完整切除肿瘤，最大限度地保留正常肝组织，减少术中和术后并发症，一直是肝脏外科难题之一。肝胆外科专家将3D 打印技术应用于肝脏肿瘤的切除。3D 打印模型可以立体显示肝脏肿瘤和肝内脉管的空间关系，帮助界定肝预切除面，确保实际手术的精确施行。3D打印技术实现了从三维图像向立体物理模型的跨越式转变。在进行肝脏肿瘤切除时，3D打印技术有助于术前安全评估、关键解剖部位定位、实时导航手术和解剖性肝切除术。在术中随时通过调整3D 打印模型并置于最佳解剖位置与实时手术进行比对，可为手术关键步骤提供直观的实时导航。通过精确定位病灶并确定手术切除平面，实时引导重要脉管的分离和肿瘤病灶的切除，实现完整切除病灶和避免重要解剖结构的副损伤，从而提高手术的根治性降低手术风险，同时减少手术时间和并发症。

二、泌尿系统

在肾脏肿瘤临床治疗中，利用3D打印技术可制作高精度的3D模型，能够准确反映肿瘤和周围组织的关系，模拟操作复杂手术，协助术前拟定可靠和安全的手术路径，让医生掌握安全操作规范，完整地切除肿瘤，降低了手术风险和医源性损伤，提高了操作的安全性，使手术治疗能够达到预期的效果。有研究者利用MRI多序列、多参数成像对前列腺扫描成像，使用Mimics软件对数据进行建模，利用透明树脂材料打印模型，可以客观显示肿瘤位置、大小、形态。操作者术前对肿瘤3D打印模型进行多角度观察，辅助进行前列腺穿刺活检，可以提高医生术前的认知融合能力。对于前列腺体积相对较大的非外周带肿瘤，可调整穿刺针进针深度，突破包膜靠近可疑区域后再进行击发，避免肿瘤遗漏。对于位于前列腺尖部、靠近尿道部位等非典型区域的肿瘤，常规系统穿刺难以对可疑区域进行取材，可通过计算机模拟穿刺针进针角度、深度，制订个性化穿刺方案，提高穿刺成功率。

三、眼科领域

眼眶部位组织结构复杂，有精细的神经、血管和眼外肌，传统的二维CT、B超等图像很难区分微细组织结构之间的关系。利用影像学DICOM数据，建立CAD 模型，3D打印机可按l:1的比例打印出真实大小的器官、组织。依照手术设计的需要，3D打印技术还可以打印出辅助精准手术需要的数字化手术导板。依据CT扫描、CAD模型，利用3D打印技术可精确打印出手术所需要的植入物或假体。当眼眶骨折、眶壁塌陷、眼窝内容积增加、眼球凹陷时，需手术填充内容物，使眼球恢复正常位置。对填充内容物的大小规格，可以通过CT扫描眼部骨折情况，利用CAD模型、对侧好眼的镜像原理，借助3D打印机打印出合适的填充内容物，真正做到个性化治疗。

四、呼吸系统

利用3D打印技术可以打印肺组织，用不同的颜色标示肺气管、动脉和静脉。美国医生利用3D打印技术打印出支气管成功救治1例先天性支气管缺陷的患儿。我国XX医院利用数字医学技术，将经过螺旋CT扫描的非小细胞肺癌的DICOM数据采用多平面重组、容积再现、最大密度投影等方法，结合多角度旋转，调整窗宽、窗位，获得显示同一个人的肺血管和病灶的最佳三维图像，在三维重建的肺脏模型图像的导航下进行肿瘤切除，可合理、定量地制订个性化手术方案，这对选择最佳手术人路、减少手术损伤、避免对临近组织损害、提高病灶定位精度、执行复杂外科手术和提高手术成功率等十分有益。该医院还利用3D打印技术，根据患者的肺部影像信息，成功打印出类似白色珊瑚状的3D肺脏树脂模型，辅助完成复杂肺门肿瘤手术。

五、神经系统

3D打印模型既可观察到病变解剖情况，又可模拟手术入路。国内外神经学科的学者将颅内动静脉畸形(AVM)患者的MRI、CT 图像通过特定的计算机软件进行处理，使用3D打印技术制作多个模型，每个构造可以说明特殊病变的不同方面。术前可以缩短与患者的沟通时间，术中通过围手术期影像、手术录像和术中摄像的分析模型以验证模型的仿真度，提高AVM 被完整切除率或介人栓塞率，减少并发症的发生，缩短手术时间，降低额外的手术风险和麻醉风险。

六、心血管系统

目前，3D打印技术主要应用于建立个性化的血管模型，对于复杂的腹主动脉瘤，3D模型能立体显示肾动脉与瘤颈关系、扭曲的瘤颈以及瘤颈长度。通过全方位观察腹主动脉瘤的解剖条件，拉伸瘤颈演示支架展开后的瘤颈形态变化(图10-32)，指导治疗方案选择(如近端延长锚定区技术、开窗技术、分支技术或三明治技术等)，制订最佳的治疗措施，优化腹主动脉瘤腔内覆膜支架修复术(Endovascular vascular aneurysm repair，EVAR)方案，提高手术疗效和患者预后。

七、医学教育

当今医学解剖学的教育饱受争议，主要问题在于使用人类尸体进行解剖学教学面临着许多文化和伦理问题，而且人类尸体资源短缺以及长期处于福尔马林防腐剂环境中的学生和工作人员的健康问题也需要重视。而3D 打印技术可以在避免上述问题的基础上提供与人类尸体高厚相似的复制品和解剖样本，这些复制品具有高分辨率并能实现解剖结构真实颜色的再现。相比传统的人类尸体解剖教学，3D 打印技术有着无可比拟的优势。