马信龙:将3D打印技术融入骨科领域的践行者

2021-08-09   文章来源:骨科在线   作者:骨科在线 点击量:154 我要说

  “广”和“精”一直以来都是两种不同的选择。有的人追求广度,不断尝试新的领域,但往往浅尝辄止;有的人渴望精度,执着于一个领域,但容易深陷其中无法自拔。对于广度和深度的理解,有这样一位医者给出了近乎完美的答案:在广泛的领域拓展思考,在单一的领域深入研究,将3D打印技术融入到骨科领域,他就是天津医院马信龙院长。

  

获得优秀医院院长荣誉的马信龙院长

  高瞻远瞩筑就技术高地

  近些年来新材料、新技术不断涌现,利用3D打印技术实现术前规划,正在助力手术的精准高效,“这项技术可以根据个性化的需求定制人工假体,实现材料与病变部位的完全匹配。”在马院长看来,3D打印技术可以广泛应用于骨科领域,包括骨肿瘤切除后重建、复杂骨折、关节置换等。

  在谈及3D打印技术的价值时,马院长强调“3D打印技术基于数字医学的发展,通过数字化的设备,将其转换成立体的3D模型,使得一些特殊疾病的治疗更加有章可循。”以往,医生只能根据X影像、CT或MR扫描的图像确定截骨的位置、角度和方向,不能洞察病人的病理变化,而3D打印通过CT数据做三维方面的测量,在术前就能了解病人的病理变化及原因。这也是马院长研发并推广这项技术的初衷。

  其实早在六七年前,天津医院就成功应用3D打印技术完成了高难度的膝关节置换手术,那时候技术尚处于初级阶段,可谓是步履维艰。当时,为了尽快进行新技术的研发和推广,马院长及团队搜集了大量资料,甚至渗透到力学领域,将其运用到数字化骨科中。由于这一“跨领域的惊险试探”,马院长对每一个步骤的开展都会亲自监督,反复叮嘱。也正是在大量临床实践和研究的基础上,马院长逐渐开创了运用3D打印与数字导航技术治疗骨科疾病的先河。

  3D打印实现了手术的“前瞻性”

  3D打印技术助力术前规划以辅助手术操作,为疾病的认知、诊断以及治疗提供一种更精确化、个性化的思路方法。术前医生会利用患者的X光、CT图像,在计算机上提取数据,用来模拟手术的截骨位置和方向,再设计出矫形的角度、位置和方向,这样就能直观立体的将即将进行的手术的情况展现在眼前,为术前方案的制定和规划提供依据。

工作中的马信龙院长

  马院长在术前都会通过患者的3D模型制定出多种手术方案,并对其进行反复论证,以减少手术的风险和提高手术的效率,同时在术前向患者和家属介绍手术方案及风险,使患者及家属对手术有更直观的了解,减少患者术前的顾虑和担忧,真正实现了手术的“前瞻性”。

  马教授讲了这么一个病例。两年前,一位50岁双膝严重内翻畸形女性患者,对于此类畸形患者,是进行关节置换还是截骨保膝手术?马信龙教授团队通过低剂量CT重建及影像资料分析,患者膝关节外侧间室完好,且考虑到患者年龄及运动量需求决定通过截骨矫形恢复下肢力线,纠正内翻畸形。 

  为此,在术前影像上分析畸形来源,决定行右侧股骨外侧闭合+胫骨内侧撑开截骨,及左侧胫骨内侧撑开截骨。在术前经过数字技术反复模拟设计个性化手术方案,为了术中精准截骨矫形,专门设计了截骨矫形导向器分别完成股骨及胫骨的截骨、矫形。为应对双侧胫骨撑开截骨留下的骨缺损,分别设计髂骨导板,切取三皮质髂骨块完美填充骨缺损。术前通过3D打印技术等比例打印骨骼及导向器模型,并进行模拟手术。术中在截骨矫形导向器的辅助下完成精准截骨矫形,术后患者下肢畸形得到纠正,力线位置与预期相符,内侧间室恢复良好,保留了患者的自然关节,最大程度上保护了膝关节的功能。

  “基于术前的影像,再利用计算机辅助技术,我们做一个术前的规划,实际上这个手术已在计算机上完成。”马院长充分肯定了3D打印技术在术前规划的重要作用,因为提前做好了功课,医生驾轻就熟,在很短时间内就能顺利完成手术。

  3D打印让手术更微创

  以往骨科手术都有透视需求,比如胫骨平台关节面进针位置、方向、深度以及矫形角度等,都需要反复透视,而透视对患者和医生的伤害都很大,再加上手术和麻醉时间长,都会对患者造成不可避免的伤害。

  而3D打印技术的应用大大减少了这个伤害。马院长举了一个例子,在骨肿瘤手术中,如何辨别是好组织和坏组织,以往靠的是肉眼和感觉。但是如果将3D打印技术与导向器相结合,通过导向器就可以知道哪里是正常组织范围。 


手术中的马信龙院长


  3D打印技术与导向器完美结合,使肿瘤切除更为精准。病灶椎体和相邻节段切除后需要进行椎体重建,以往前路有Cage,后路有椎弓根钉,但是Cage对应的型号和大小不一定可丁可卯地适合所有患者。

  3D打印技术的出现为定制化重建提供了可行方案。上下终板的形态利用CT数据即可还原,假体大小更加匹配,放置后受力均衡,不会形成对上下终板的切割,还能获得更好的稳定性和功能。

  不仅如此,在切除肿瘤后重建中,也完全可以按照术前的规划,用3D打印制定一个导向器放进去,这样就会大大缩短手术时间,而且不需要反复透视,降低了对患者的伤害,手术安全性更高,最重要的是手术方案以及移植的假体都是个体化的,所以手术更加精准化,达到了微创化治疗的效果。

  当被问及天津医院3D打印截骨矫形导向器的特点时,马院长笑答:“我们的3D打印截骨矫形导向器填补天津市技术空白,达到国内领先,国际先进水平。其他导向器功能的单一,匹配性差,而我们自主设计的截骨矫形一体化导向器兼具截骨与矫形的功能,不仅能够辅助引导截骨,更可以指导矫形、复位、固定等操作。”

  多措并举推动3D打印技术标准化和普及化

  在3D打印技术研发、标准以及普及方面,马院长及其团队下了很大的功夫,定期组织全国优秀专家团队进行技术交流和探讨。“我们通过中国医院协会临床新技术应用专业委员会组织全国一批专家,制定了《个性化精准化膝关节周围截骨保膝临床标准》。”马院长希望基层骨科医生在给病人做保膝手术时要做到个性化和精准化。

  除此之外,马院长还申请国家继教项目,成立教育中心。“授课中会讲授保关节的基础知识,以及利用这项技术如何使得我们学习曲线大大下降,并进行经典病例讨论,第二天便安排4-8台手术。”马院长认为学习和实践是分不开的“今天讲完,明天就要操作,还要进行深入探讨和交流。”不仅如此,马院长还特别注重学习效果,办班规模上不求大,每个班十几个人,目的就是希望每个人都有机会进手术室,并参与实践讨论。

  技术的推广需要一定的时间,但其前景依然是光明的。“3D打印与数字导航技术未来发展前景是非常好的,因为术前规划让手术时间缩短;术中不用反复透视,使得手术安全性会更高;导向器的使用令手术更精准更个性化,实现了微创的理念”马院长认为将来会有越来越多的医生接受这项技术。

  临床医学的进步离不开技术的革新,于马院长而言,3D打印技术的普及化应用正是所追求的目标。将一项技术做到精,需要浓厚的兴趣与执着的精神,在此基础上进行延展推广,则需要更多的热爱与责任。马院长便是将二者融合的完美实践者。

  助力骨科融入医工结合的新潮流

  随着精准医疗医学理念与智能医学工程技术的深度融合,个体化、精准化、智能化是医学领域发展的大势所趋。对于传统医学而言,这是一个以医学为基础、工程为支撑的医工结合新时代。医生与工程师的精诚合作是推动这一时代进步的核心要素。医生在传统手术领域所积累的丰富的临床经验将决定各种智能化设备在医学领域发展的广度与高度。在全球各种智能化设备竞相应用于临床的新阶段,对于兼具理工科背景的新型医学人才的培养已经提上日程。

  面对医工结合日益发展的现状,马院长强调,“我们骨科医生也应当转变传统思维模式,主动参与并融入到这种变化中去。”精准医疗医学理念与智能医学工程技术的结合,将彻底改变现有诊疗模式,为医学的发展带来一场变革。

  细微之处见风范,毫厘之优定乾坤。作为一个以手术为主的学科——骨科,马院长将微创、精准、个性化作为今后的发展目标。“微创是外科的发展趋势,精准是对手术操作的更高要求,个性化是为患者量身设计的最佳治疗方案。”他希望,未来在新理论、新技术、新材料、新器械的应用上,天津医院骨科能跟上国际发展趋势,培养和储备更多的人才,进一步合理规划学科,打造技术更加全面的团队,努力前行不掉队。

分享到: