走进数字医学   ----   主办方:湖北省数字医学会

当前位置: 主页 > 数字医疗工程 >

如今的外科医生该如何利用3D打印技术?

时间:2019-03-03 21:36来源:未知点击:
如今的外科医生该如何利用3D打印技术? Albert Woo 博士是儿童整形外科主任、儿童医院腭裂和颅面中心主任,以及布朗大学沃伦阿尔珀特医学院外科、儿科和神经外科副教授。 Albert 在

如今的外科医生该如何利用3D打印技术?

 

 

Albert Woo博士是儿童整形外科主任、儿童医院腭裂和颅面中心主任,以及布朗大学沃伦阿尔珀特医学院外科、儿科和神经外科副教授。 AlbertCMF(颅颌面)和小儿外科方面做了大量工作,包括在内窥镜颅缝早期手术和眼部面部手术等方面的大量研究和重要经验。此外,他还是Lifespan 3D打印实验室的主管。 Albert多年来一直在将3D打印引入医院和使用3D打印进行手术方面发挥了先锋作用。目前医院3D打印实验室的发展趋势已经由圣路易斯的Albert和现在的Lifespan部分开创。我发现在波士顿的Additive Manufacturing Strategies会见Albert非常鼓舞人心。我遇到过使用3D打印的优秀医生和那些试图将3D打印转化为医学的优秀工程师,但这里有人在理解我们的技术及其应用方式上弥合了差距。我们采访了他,并了解医院和外科医生该如何利用3D打印?

 

为什么外科医生对3D打印感到兴奋?

3D打印对我来说非常令人兴奋,因为它代表了医学的未来。特别是在我作为专业颅面畸形的整形外科医生的职业中,人们很清楚每个人都是不同的,每个人的脸都是独一无二的。在这方面,认为虽然每个人都不同,我们仍然可以对每个人执行完全相同的操作,这似乎是不合理的。 3D打印的承诺是它可以帮助我们理解每个人特有的细微差别,并设计或改变外科手术程序,以最好地满足每个人的需求。

除此之外,使用手术导向器和计算机设计的植入物有助于我们作为外科医生在我们的操作中提供一致性和准确性。通常,所有患者都希望他们的医生“有经验”。为什么?因为他们希望获得最好的结果,而经验的概念是准确性和可预测性的替代品。 3D打印的一个优点是,它可以为缺乏经验的外科医生提供精确计划毫米级程序的工具 - 实质上,帮助医生获得与具有数十年经验的硕士学位相当的结果。如果可以改善您的手术效果,难道您不希望您的医生使用这项技术吗?

 

在手术中阻碍3D打印的是什么?

每项技术都有障碍。通常,医学3D打印在很大程度上处于起步阶段。大多数医生一开始并不了解这项技术,无法使用3D打印,并且天生就对采用新的“未经证实”或“非传统”的想法持谨慎态度。几十年来,许多人一直以同样的方式做事,并且没有必要改变。事实上,当一个程序中的打嗝感到沮丧时,愤怒的外科医生会经常大喊:“我们每次都这样做!”3D打印威胁变化,并不是每个人都喜欢改变。

除此之外,根据我在增材制造行业的经验,似乎很清楚存在沟通障碍。 3D打印公司非常习惯于说出制造商的语言,但不知道如何与临床医生交谈。同样,设计材料的工程师也不了解那些对患者执行程序所面临的挑战。

最后,平稳的工作流程还有待解决。您今天不能只购买打印机,并在30分钟内开始打印医疗模型或植入物。打印机需要由不同公司提供的专业软件,这些软件经常不与原始供应商合作。此外,缺乏训练有素的专业人员来创建医疗模型(如果你想学习,甚至培训机会)。我们有多少人愿意从头开始构建计算机并分别购买所有部件和软件?这就是我们现在所处的领域,在戴尔这样的公司出现之前,我们将所有东西放在一起。在医疗3D打印成为主流之前,需要解决这些问题。

 

您是否认为患者具体程序前景光明,或者他们的申请会受到更多限制?

最后,我预测几乎所有程序都将成为患者特定的。技术变得更快,更普遍,这只是时间问题。当然,今天,有些领域需要尽早提高患者的特异性,而其他领域可能会延迟采用。例如,我的颅颌面重建领域对每个人都非常具体。对于小儿心脏异常也可以这说,每个异常都是高度可变的,几乎没有错误的余地。另一方面,髋关节手术可能不太关注患者的特异性,因为在大多数情况下可以说存在较大的错误空间。

 

您希望开发哪些3D打印材料?

目前,太多的3D打印公司拥有自己的专有材料,这是其中一些高端打印机唯一可用的材料。不幸的是,专有信息虽然对个别公司有利可图,但总体上可能会限制该领域的增长。

我们需要对FDA批准用于体内的材料进行更多的工作。有机硅是一个明显的选择,因为我们有数十年的经验将其植入人类。目前大量的植入物包含有机硅作为一个组件(包括人工关节,面部植入物/假肢甚至乳房植入物,不仅用于增强,而且有助于在乳腺癌手术后重建女性),与其他专有材料相比更容易采用。

3D打印的人造骨替代品也是一种很好的材料。理想情况下,我们希望材料能够融入人体,组织内生长,而不是金属或塑料分开。这种“非自体”材料比活体人体组织具有更高的感染和失败机会。此外,身体具有令人难以置信的自愈能力。另一方面,金属植入物在预期失效之前具有有限的保质期。这就是为什么许多人对生物打印和再生医学领域如此兴奋。

 

3D打印手术模型如何帮助您?

我将3D模型用于多种用途。解剖模型帮助我们理解复杂的3D几何结构,远远超过我们在屏幕上看到的任何东西。然后,外科医生能够使用更多的感官来直观地理解复杂的空间关系。我们还可以切割模型并进行手术或使用模型进行定制设计或适合患者特定的植入物或假体。

这些模型有时也很重要,可以帮助患者及其家人了解正在发生的事情,以便他们做出明智的医疗决策。此外,3D模型具有令人难以置信的医学教育潜力。有时,独特的畸形在多年内只出现一次。显然,医学生和实习生将不会从事这些操作。但想象一下,如果他们可以 - 在一个模型上。

我们经常说2D图片胜过千言万语。如果是这样,3D模型值多少钱?毫无疑问,为什么在过去十年中进行的几乎所有联合双胞胎分离和面部移植手术都以某种方式利用3D打印来帮助手术。

 

我们看到的关于定制术后牙箍和类似的工作相对较少?

是的,这主要是由于成本和材料。虽然3D打印的“机器人”手有了巨大的兴趣和进步,但是下肢假肢的工作量却少了很多。这是因为人造腿部施加在3D打印结构上的极端负荷。虽然标准的消费者FDM材料可以处理手上的负荷,但它们无法为腿部提供合理的支撑。因此,那些拥有在这个领域提供帮助的资源的人数要少得多。在金属打印机或更高等级材料的可访问性已经民主化之前,这可能不会改善。

 

我们也看到3D打印手术工具的一些发展。对于很多种类它没有意义,但你会看到需要更多的定制手术工具吗?

你提到这个很有趣,因为我与业界合作开发了一些这些工具。我的一个项目是定制骨弯曲仪器,在用不锈钢制造功能性仪器之前,在FDM机器上打印多次迭代。不幸的是,创建专业工具的市场很少,因为这些工具不能使公司赚钱。你买了一个工具,并拥有它十年。然而,植入物每天都被放入。因此,许多公司并没有看到专业工具开发的巨大投资回报率,只有当他们认为保持他们目前自己销售植入物的业务至关重要时才会这样做。

 

我们如何最好地指导医院3D打印能做什么和不能做什么?

这是个有趣的问题。我建议3D打印公司必须让实际执行相关程序的医生。当公司没有这样做时,我已经看到许多努力失败,因为经常没有人将3D打印的世界转化为医疗环境。另一方面,医生因与公司代表或销售人员交谈而臭名昭着。就个人而言,我把它们等同于二手车销售员的水平。没有人能够理解独特的医院环境和外科医生所面临的挑战,而不是另一位外科医生。因此,我认为医生冠军对于在医学中进一步采用3D打印至关重要。

 

如果我是一名医生,并希望在我的练习中学习如何使用3D打印,我该怎样才能了解这一点?

这可能是一项非常困难和令人沮丧的努力。虽然公司和个人拥有丰富的资源,每年可以获得数万美元的定制软件许可证,但很少有选择可供发烧友或那些只想用有限资源学习更多资源的人选择。值得庆幸的是,一个出色的软件包是3D Slicer,这是一个免费的开源平台,用于分析医学图像数据,部分是通过美国国立卫生研究院(NIH)的资金开发的。培训也非常困难。关于3D打印程序的开发,我建议的最好的方法是联系那些已成功完成这项工作的人,以寻求建议。不幸的是,这样做的活化能量仍然很高。

------分隔线----------------------------
栏目列表
推荐内容