3D打印技術(shù)、虛擬現實(shí)技術(shù)、混合現實(shí)技術(shù)，三種3D技術(shù)與醫學(xué)結合，黑科技“能打”嗎？

廣東省人民醫院向媒體通報，院長(cháng)莊建團隊將混合現實(shí)技術(shù)輔助應用于近10例復雜先天性心臟病手術(shù)，在心臟灌木叢般的血管里“移花接木”，找狹窄“小靶點(diǎn)”。這是全球首創(chuàng )臨床突破，更令人自豪的是，三種3D技術(shù)與設備全部源自國內。

3D術(shù)中導航“移花接木”

2月齡的寶寶小安（化名），一出生就呈現肺逐漸衰竭的樣子，呼吸不暢，小臉憋得發(fā)紫，新生兒本應“迎風(fēng)長(cháng)”，出生體重達標的小安2個(gè)月只有3公斤重。他被送到廣東省人民醫院心兒科，證實(shí)罹患嚴重復雜先天性心臟病——肺動(dòng)脈閉鎖。

3月27日，小安成為全球首例在混合現實(shí)技術(shù)輔助下接受“心術(shù)”的患兒。

醫生們借助黑科技MR技術(shù)，術(shù)前根據CT重建好的虛擬三維小安心臟影像，術(shù)中投射到手術(shù)臺上方，開(kāi)胸后將虛擬心臟“放到”小安胸腔，同實(shí)際心臟重合，接著(zhù)根據影像指引，一條條把像灌木叢般混亂的側支血管找到，然后“移花接木”到它們該在的位置。手術(shù)僅花了4個(gè)多小時(shí)，比常規縮短6個(gè)小時(shí)以上。

緊隨小安之后，4歲男寶寶樂(lè )樂(lè )（化名）也得救了。樂(lè )樂(lè )也是肺動(dòng)脈閉鎖，還有大室隔缺損、動(dòng)脈導管未閉、主肺側支形成，長(cháng)期臉色青白紫紺，呼吸又短又促，多次得肺炎。樂(lè )樂(lè )父母說(shuō)，輾轉多家醫院，都說(shuō)孩子心肺功能太差，還在不斷衰竭中，建議放棄，省醫莊建團隊成了樂(lè )樂(lè )一家最后的希望了。

同樣是在混合現實(shí)技術(shù)的輔助下，樂(lè )樂(lè )的肺動(dòng)脈“樹(shù)干”“樹(shù)枝”修通了，心室隔也補好了，還閉合了導管，以后他將非常接近正常孩子一般成長(cháng)。

解密

MR技術(shù)解決找側支血管難問(wèn)題

省醫心外小兒病區主任、省兒童心臟病中心副主任溫樹(shù)生說(shuō)，以往肺動(dòng)脈閉鎖解除，算得上超大手術(shù)——需要左右胸各開(kāi)一個(gè)切口，將一團亂麻般“灌木叢”側支血管找到，分別游離，再在胸口正中開(kāi)一個(gè)切口，把它們一一拼接到解鎖的肺動(dòng)脈上，一臺手術(shù)至少超過(guò)10個(gè)小時(shí)。

“早上八九點(diǎn)上臺，做到晚上八九點(diǎn)。”溫樹(shù)生說(shuō)，最耗時(shí)又最難的是找側支血管，不是找到就行，是要找到每一根的起源、走向、游離環(huán)境等。

混合MR技術(shù)就是解決這一難題的最關(guān)鍵輔助。

術(shù)前“走進(jìn)”3D心臟直擊“靶點(diǎn)”

5歲女童小冰（化名），也是復雜先天性心臟病患兒，2年前就接受過(guò)心臟手術(shù)，近期出現了心肌束肥厚、心內血流通道狹窄，這導致了她小小活動(dòng)后就嚴重氣促，生長(cháng)發(fā)育也顯著(zhù)遲緩，甚至可能導致猝死。確診后患兒需要第一時(shí)間手術(shù)。

醫生團隊首先將根據CT數據重建好的虛擬三維的小冰心臟3D打印出來(lái)，從而確診是左心室流出道梗阻，這是肥厚肌束造成的；肺動(dòng)脈與右心室流出通道的吻合處也狹窄了。

3月29日，手術(shù)中，團隊將小冰的虛擬3D心臟影像投射到手術(shù)臺上方，開(kāi)胸后將虛擬心臟“放到”小冰的胸腔，同實(shí)際心臟重合，主刀醫生岑堅正教授還戴上頭戴式顯示器（VR眼鏡），“走進(jìn)”小冰的虛擬心臟內部，沿著(zhù)血管，找到畸形狹窄處，“摸”到血管梗阻長(cháng)出的小肉環(huán)。

在三種3D技術(shù)的幫助下，團隊形象而直觀(guān)地摸清了肥厚肌束、狹窄處的解剖結構，精準找到病變部位，精準切除肥厚肌束，以術(shù)前規劃好的補片加寬好狹窄處，小冰得救了。

解密

3D打印心臟建模探查虛擬心臟精準“導航”

省醫心外綜合病區主任岑堅正說(shuō)，像小冰這樣的二次手術(shù)的最大難題在于，做過(guò)手術(shù)后的胸腔，那些原本層次分明的組織已經(jīng)粘連成一團，導致病變部位尋找困難，周?chē)Y構多因而切多少、用多大材料等“雷區”就多，手術(shù)的風(fēng)險極大。

以往對于此類(lèi)手術(shù)，無(wú)論是確認心血管異常走形、組織辨認，還是手術(shù)具體細節，都只能等開(kāi)胸后進(jìn)行術(shù)中反復探查，一點(diǎn)點(diǎn)進(jìn)行，主刀醫生還得時(shí)刻擔心“看得不夠清楚”。“這樣的手術(shù)，以前我只能守在心導管室，寸步不離”，省醫心導管室主任黃美萍說(shuō)?，F在有了術(shù)前3D打印、AR“走進(jìn)心臟”、MR虛擬心臟與實(shí)際心臟“合體”，全方位導航手術(shù)，黃美萍終于放下“場(chǎng)外導航”的擔子。

專(zhuān)訪(fǎng)團隊

“黑科技”神勇卻不增患者一分錢(qián)

廣州日報：“黑科技”入醫，患者需要埋單嗎？

莊建：三種虛擬技術(shù)應用于臨床，大大提升手術(shù)安全性、精細度，縮短手術(shù)時(shí)間達1/3以上，目前手術(shù)費用以時(shí)間計算，患者無(wú)疑是省錢(qián)又安全了。新技術(shù)應用，除了3D打印需要機器與材料成本外，VR設備約2萬(wàn)多元／套，MR設備約3萬(wàn)元／套，全部加起來(lái)不到10萬(wàn)元，這樣的投入并不會(huì )轉嫁到患者身上。

更值得一提的是，術(shù)時(shí)大減，手術(shù)室輪轉速度加快，就有更多的患者得到更快的治療機會(huì )。

廣州日報：業(yè)內有“技術(shù)都是在病人身上練出來(lái)的”說(shuō)法，3D三項“黑科技”能否改變這一情況？

莊建：在復雜先心領(lǐng)域，病變解剖學(xué)特別復雜，而手術(shù)治療需要無(wú)比精準。以前，年輕醫生正常需要8~10年進(jìn)行反復的標本模擬與訓練才能練出來(lái)，偏偏心臟病的標本異常缺乏；哪怕有機臺上臺了，但手術(shù)非常依賴(lài)B超、CT、MR、造影等結果，其二維、斷層結構等，無(wú)比考驗醫生的解剖學(xué)才能、空間位置感，術(shù)前你在電腦里哪怕看好記熟三維重建圖，但10小時(shí)手術(shù)下來(lái)，人的記憶就不可靠了。

現在有了3D打印虛擬心臟、AR虛擬心臟影像、MR混合現實(shí)影像技術(shù)，將心臟解剖一一在術(shù)者面前呈現，病灶大小、位置、與比鄰關(guān)系等，一清二楚，不用全靠經(jīng)驗與手感?？梢哉f(shuō)，只要年輕醫生夠勤奮，在標本上練出來(lái)，完全沒(méi)問(wèn)題。

廣州日報：下一步會(huì )有哪些新進(jìn)步可以期待？

莊建：首先是在精細度上虛擬技術(shù)會(huì )增強，現在已經(jīng)是虛擬與實(shí)體心血管基本吻合，下一步還將影像數據來(lái)源擴大，不再僅靠CT數據三維重建，而是將超聲影像數據也整合入內。

其次是建立一個(gè)病例標本庫，通常復雜先心實(shí)體標本難得，病例是關(guān)鍵，目前省醫的2萬(wàn)多病例存放在歐洲數據庫，今后將爭取自建數據庫，可實(shí)現更快更有效的臨床醫生培訓教學(xué)。

此外，3D虛擬技術(shù)目前在心臟病、神經(jīng)外科、骨科、肺科等應用嘗試中，下一步可望應用于更多結構性病變。

臨床突破全球首創(chuàng )3D組合技術(shù)中國造

中華醫學(xué)會(huì )胸心分會(huì )主任委員、廣東省人民醫院院長(cháng)莊建表示，虛擬技術(shù)應用于醫學(xué)臨床，今年1月有報道稱(chēng)去年12月國際同行應用AR技術(shù)在一例簡(jiǎn)單先心治療上，而術(shù)前3D打印、AR“走進(jìn)心臟”、MR虛擬心臟與實(shí)際心臟“合體”三種虛擬技術(shù)組合出擊，并且已經(jīng)應用接近10例復雜先心治療，這是全球首創(chuàng )的領(lǐng)先臨床突破。

更讓莊建自豪的是，這樣的全球首創(chuàng )，無(wú)論是技術(shù)還是設備，我國全都擁有完全自主知識產(chǎn)權。

據介紹，最早應用到臨床的虛擬技術(shù)是3D打印技術(shù)，省醫與珠海一家公司聯(lián)合成立的實(shí)驗室，已經(jīng)打印了70多顆虛擬心臟，建模后實(shí)現術(shù)前、術(shù)中導航。“血管都是組織蓋著(zhù)的，以前術(shù)中常常找到一半，記憶中的解剖結構就對不上了，血管找不到，只好求助場(chǎng)外。”莊建說(shuō)，現在有了虛擬心臟導航，再不用擔心半途撤、轉體外循環(huán)，大大提升手術(shù)安全。

VR虛擬現實(shí)技術(shù)，則是與西安電子科技大學(xué)的合作，讓醫生可直接進(jìn)入虛擬病人“心臟”內，查找觀(guān)察內部復雜畸形，再也不用像以前那樣開(kāi)胸“這里切一口，那里切一口”地術(shù)中探查，“復雜先心，絕大多數是心內畸形。”莊建說(shuō)，對患者心臟破壞少，這點(diǎn)非常重要。

MR混合現實(shí)技術(shù)，則是省醫與黑龍江一家公司的合作應用，在增強現實(shí)的基礎上，可將患者心臟影像放到術(shù)野上方導航，甚至將虛擬心臟與實(shí)體心臟重合，哪怕找再細、再側支的血管，也不用到處分離組織了，定位非常精準。