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人工智能3D打印技术 解决骨科手术“看不见、打不准、拿不稳”难题

来源:科技日报2021-09-23 10:23

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  人工智能3D打印技术目前已在骨科手术中得到了较为广泛的应用。解决了骨科手术“看不见、打不准、拿不稳”的难题,术前医生可以根据3D打印出的全真模型进行手术入路的精准定位,合理规划手术方案,在手术过程中操作轻松、得心应手。

  彭昊

  武汉大学人民医院骨外科主任

  髂骨是髋关节重要的组成部分,56岁的张阿姨由于患了髂骨肿瘤,连最爱的广场舞也跳不动了。近日,武汉大学人民医院骨关节外科副教授周建林团队利用人工智能3D打印技术,打印出张阿姨的髋臼髂骨缺损全真定位模型,并通过定制导板“导航”手术,为她精准实施了肿瘤切除。术后5天,张阿姨已能下地行走。

  传统的骨科手术仅仅根据影像学结果及手术医生的临床经验实施,不仅操作不够精准,而且创伤大、手术时间长,操作稍有不当就可能引起并发症。而且医生凭经验判断骨肿瘤边界,过多切除会增大损伤关节正常骨组织的风险,造成不必要的伤害;切除不够则无法彻底清除肿瘤,导致骨病变组织残留,致使骨强度降低,病人除了会继续疼痛外,二次手术治疗也将加大医生的操作难度。此外,传统手术过程中需要反复进行影像透视以判断切除程度,而高频次的射线照射会对病人身体造成损害。

  周建林表示,国内有医生通过对股骨远端肿瘤患者进行术前CT扫描采集数据,将数据导入计算机中,利用计算机CAD软件建模,在模型上模拟手术,再依据肿瘤的边界利用3D打印制作的手术切除模板,在术中引导骨肿瘤切除。术后患者随访数据显示,病灶处无复发、感染及断裂等现象发生。运用这一方法,不仅可以提高手术的精确性,还可以让手术时长减少一多半。

  此次,周建林团队也采用了同样的方法。他们在手术前对张阿姨的髋臼髂骨按照1∶1的比例进行重建,并借助人工智能3D打印技术打印出全真定位模型,设计好肿瘤刮除路径方案,并成功实施髋臼骨质病损切除+髋臼修补术,在空腔内植入人工骨材料同种异体骨。

  术后X光片显示,髂骨肿瘤全部被精准刮除,术后检查髋关节活动度无异常,手术效果达到预期目标。

  周建林团队此次运用的人工智能3D打印技术在打印过程中可以进行自主学习,分析打印问题,改善模型质量,缩短打印时间,更快捷地创建出更精确、真实的模型。目前这种技术已经开始运用于医疗器械、医疗模型、康复器械等的制造。

  武汉大学人民医院骨外科主任彭昊指出,人工智能3D打印技术目前已在骨科手术中得到了较为广泛的应用。解决了骨科手术“看不见、打不准、拿不稳”的难题,术前医生可以根据全真定位模型进行手术入路的精准定位,合理规划手术方案,在手术过程中操作轻松、得心应手。

  刘志伟

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