我国首次借助3D打印+AR技术做手术

    3月21日，威海市中心医院通过“AR（增强现实）技术”和“3D打印技术”高科技手段，顺利完成了一例骶尾部巨大梭形细胞瘤切除及椎体置换手术，这是该院3D打印技术在骨科手术上的一次成功尝试。在此次手术过程中，把AR技术与3D打印技术完美应用到骨科领域，在全国尚属首例。
尖端医术：“AR技术＋3D打印” 切除肿瘤、置换椎体
    不久前，家住文登区、今年66岁的林庆（化名）因浑身无力到威海市中心医院检查，医生意外发现他腹部有一个皮球大小的肿块，经多学科会诊，结合CT、磁共振、穿刺取病理等检查结果，确定为低恶性腰椎部肿瘤。因肿瘤侵蚀第五椎体且巨大，若不及时治疗，患者随时都有生命危险。
目前，对于肿瘤侵犯腰椎体，手术切除仍然是治疗的关键。考虑到患者的实际情况，主治医师与患者家属进行了详细沟通，最终决定为林庆实施腰椎肿瘤切除3D打印椎体置换术，以医学影像数据为基础，利用3D打印技术制作个性化人工椎体，术中植入到患者体内，建立腰椎新的稳定系统。


丛海波（左）和专家们通过AR技术实施3D打印椎体置换手术
21日早8时50分，紧张的手术正式开始，泰山学者特聘专家、威海市中心医院院长丛海波，脊柱外科资深专家张恩忠，创伤骨外科主任马兆强等专家共同进行手术，血管介入外科、泌尿外科、麻醉科、影像科、输血科、手术室等多学科专家共同配合，借助上海霖晏科技提供的AR技术，患者腹部11厘米×9厘米×6厘米大小的肿瘤被完整切除，并顺利植入3D打印的金属椎体，历时4个多小时，手术全过程患者生命体征平稳，按计划完成手术。
医生佩戴AR眼镜进行手术的同时，记者通过外接屏幕进行了观摩。通过AR眼镜传输的画面，记者感觉自己仿佛置身于手术台上，医生通过语音和手势控制AR眼镜所示画面，在术中对动脉、静脉、骨骼进行切换显示及拖拉平移等操作，记者可以通过外接屏幕，以主刀医生的视野来观看这场精细的手术。
据了解，3D打印技术应用于骨科手术，在威海市中心医院已不罕见。不仅大规模用于髋臼骨折手术，在骨科重大肿瘤切除上的应用也已十分成熟。此次AR技术的应用，使患者的血管、组织、病灶部位360度呈现在医生眼前，大大增加了手术的安全性，提高了手术的精准度。


外接屏幕上的影像与AR眼镜中的同步
看到这里，大家是不是对各种科技词汇理解并不透彻？术后，丛海波作了详细解释。
第一步：用3D打印技术，“克隆”人体组织器官
丛海波说，实施手术之前，患者和家属多有忐忑。因为现在大多数的CT、核磁共振影像检查结果，看起来也就是黑白光影，非专业人士无法辨识。病灶具体多大，精准位置在哪，从何处着手切除，会不会对身体有不良影响？这些都是患者的疑虑。
对于这个困惑， 3D打印技术就能解决。术前，临床骨科、影像科、普外科医师及计算机工程师，通过三维重建技术将肿瘤、骨骼及周围重要神经血管组织等进行重建，利用计算机模拟合成三维立体影像。这样一来，根据这个立体影像，用特质材料和技术，打印出一个形状完全相同的、内部结构层次分明的腰椎部模型，病灶的部位也能一清二楚。医生拿着模型放在患者面前，给患者讲解，方便很多，医生也更加心中有数。医患交流实现了形象化，提高了医患之间的理解。
第二步：用增强现实（AR）技术，让患者变成“透明人”
现如今，AR技术已不仅仅是个“看上去很美”的概念，更不是像普通人想的看看视频、打打游戏这么简单。事实上， AR技术正与传统医学发生“亲密接触”。这次手术，利用CT、核磁共振多角度拍摄的片子，计算机还原出一个虚拟却又无比逼真的患者人体构造，病人和医生可以更加清楚手术要如何实施。
医生戴上AR眼镜后，通过声控和手势指令，虚拟的病灶就完全可以剥离出来，医生可以在这样生动逼真的世界里，模拟手术全过程。
第三步：临场应用增强现实技术“透视”手术部位
丛海波介绍，这个过程是最为重要的，就是将增强现实（AR）技术，与真实手术无缝对接。在手术中，如果碰到棘手的部位，可以戴上眼镜，眼睛扫过的地方，视野里就会出现一个逼真的虚拟场景，真实的环境和虚拟的物体实时出现在同一个画面或空间，两种信息相互补充，患者病灶整个部位的构造也就一清二楚了。术者就像长了“透视眼”，可以直接透过皮肤看见肿瘤的位置、大小、深度，避开重要血管、神经、组织，提高手术安全性。
总之，3D技术椎体肿瘤切除＋ AR技术的应用，实现了术前、术中全过程的精准可视，患者得到了最佳的治疗效果，手术的安全性和精准性大大提高。


即将植入人体的金属3D打印椎体
未来可期：高科技技术会更广泛应用
“这次AR技术的成功应用，既是一次尝试更是一次伟大的突破。”丛海波告诉记者，接下来，威海市中心医院将更加深入对于数字化医疗和精准医疗的探索，促进“3D打印”技术、“AR”技术的从骨科领域向更广阔的医学领域拓展，紧跟医学发展前沿步伐，全面造福百姓。
“3D打印很‘时髦’，AR技术很高端，但它们的根基在数字医学，没有精确的数字化设计，就没有‘漂亮’的3D打印和完美的虚拟现实技术。”丛海波介绍，2016年，威海市中心医院就成立了数字化医疗中心，勇敢跟踪医学前沿，迎接精准医学、个性医学时代的到来。
据介绍，中心实验研究室开展的基因测序、药物基因敏感性检测等项目均处于国际领先水平，同时介入技术、胸腹腔镜、脑室镜、椎间孔镜、关节镜等技术已非常成熟，为临床数字化医疗的全面开展夯实了基础。今后，威海市中心医院将继续重科研、重创新，广泛吸纳人才、提升医护人员的基础研究能力，追寻前沿医学的脚步，确保数字化、精准化诊疗在全院落地开花。