廣州醫(yī)生首創(chuàng)將三種3D技術應用于心臟手術

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

突破一
3D術中導航“移花接木”

2月齡的寶寶小安(化名),，一出生就呈現(xiàn)肺逐漸衰竭的樣子，呼吸不暢,，小臉憋得發(fā)紫,，新生兒本應“迎風長”，出生體重達標的小安2個月卻仍然只得3公斤重,。他被送到廣東省人民醫(yī)院心兒科,，證實罹患嚴重復雜先天性心臟病——肺動脈閉鎖。

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

醫(yī)生們借助黑科技MR技術，術前根據(jù)CT重建好的虛擬三維小安心臟影像,，術中投射到手術臺上方,，開胸后將虛擬心臟“放到”小安胸腔，同實際心臟重合,，這樣就根據(jù)影像指引,，一條條把象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,。手術僅花了4個多小時順利結束,，這比常規(guī)縮短了6個小時以上。

緊隨小安之后,，4歲男寶寶樂樂(化名)也得救了,。樂樂也是肺動脈閉鎖，還有大室隔缺損,、動脈導管未閉,、主肺側支形成，長期臉色青白紫紺,，呼吸又短又促,，多次得肺炎，瘦小僅若兩歲,。樂樂父母說,，輾轉多家醫(yī)院，都說孩子心肺功能太差,，還在不斷衰竭中,，可能很快就生命垂危，建議放棄,，省醫(yī)莊建團隊是樂樂一家最后的希望了,。同樣是在混合現(xiàn)實技術的輔助下,，樂樂被修通了肺動脈的“樹干”“樹枝”，補好了心室隔,，閉合了導管,，以后他將非常接近正常孩子般成長發(fā)育。

解密：
省醫(yī)心外小兒病區(qū)主任,、省兒童心臟病中心副主任溫樹生指出,，像小安、樂樂這樣的肺動脈閉鎖,，是非常嚴重的先心病,。人體肺動護由右心室發(fā)出，就像樹干,，逐步分側支,，進入雙肺，負責把全身“用過”的低氧的靜脈血送到肺,，通過呼吸加氧并去二氧化碳,，成為鮮紅的動脈血后運行全身�,？梢姺蝿用}與其逐步分支何等重要!

然而肺動脈閉鎖的患兒,，等于沒了樹干，那些側分枝只能混亂象灌木叢,，逮著一處薄弱的血管就長,，血運脆弱且效率極低，也導致心臟血管亂了套,，這樣的病情不處理,，心肺逐漸衰竭，患兒往往很快夭折,。

以往肺動脈閉鎖解除,，算得上了超大手術——需要左右胸各開一個切口，將一團亂麻般“灌木叢”側支血管找到,，分別游離，再在胸口正中開一個切口,，把它們一一拼接到解鎖的肺動脈上,，一臺手術至少超過10個小時�,！霸缟习司劈c上臺,，做到晚上八九點”，溫樹生說,，最耗時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)境等等,。混合MR技術就是解決這點的最關鍵輔助,�,！�

突破二
術前“走進”3D心臟直擊“靶點”

5歲女童小冰(化名)，也是復雜先天性心臟病患兒,，2年前就接受過心臟手術,，近期出現(xiàn)了心肌束肥厚、心內(nèi)血流通道狹窄,，這導致了她小小活動后就嚴重氣促,，生長發(fā)育也顯著遲緩，甚至可能導致猝死,。省醫(yī)心外綜合病區(qū)團隊意識到,，確診后患兒要第一時間手術。

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

3月29日,，手術中,，團隊將小冰的虛擬3D心臟影像投射到手術臺上方，開胸后將虛擬心臟“放到”小冰的胸腔,，同實際心臟重合,，主刀醫(yī)生岑堅正教授還戴上頭戴式顯示器(VR眼鏡)，“走進”小冰的虛擬心臟內(nèi)部,，沿著血管,，找到畸形狹窄處，“摸”到血管梗阻長出的小肉環(huán),。就是在三種3D技術的幫助下,，團隊形象而直觀地摸清了肥厚肌束、狹窄處的解剖結構,，精準找到病變部位,，精準切除肥厚肌束，以術前規(guī)劃好的補片加寬好狹窄處,，小冰得救了,。

解密：
省醫(yī)心外綜合病區(qū)主任岑堅正指出，象小冰這樣的二次手術的患兒不少，最大問題是做過手術的胸腔,，那些原本層次分明的組織已經(jīng)粘連成一團,，患兒心臟本來就小，病變部位尋找困難,，周圍結構多因而切多少,、用多大材料等“雷區(qū)”就多，手術的風險極大,。

以往對于此類患兒,，無論是確認心血管異常走形、組織辨認,，還是手術具體細節(jié),，都只能等開胸后進行術中反復探查，一點點進行,，主刀醫(yī)生還得時刻擔心“看得不夠清楚”,。

“這樣的手術，以前我只能守在心導管室,，寸步不離”,，省醫(yī)心導管室主任黃美萍說，主刀醫(yī)生探查不清,，只好停下來,，緊張電話找她支援，CT,、MRI,、心臟彩超多數(shù)據(jù)交互印證，手術室內(nèi)外聯(lián)手,。

現(xiàn)在有了術前3D打印,、AR“走進心臟”、MR虛擬心臟與實際心臟“合體”,，全方位導航手術,，黃美萍終于放下“場外導航”的擔子。

突破三
3D組合全部實現(xiàn)國產(chǎn)
3D打印,、AR,、MR，在人們看來都是“黑科技”,，但在醫(yī)學臨床上應用,，可不是游戲般感受一下虛擬世界那么簡單。

中華醫(yī)學會胸心分會主任委員,、廣東省人民醫(yī)院院長莊建指出，虛擬技術應用于醫(yī)學臨床，今年1月有報道稱去年12月國際同行應用AR技術在一例簡單先心治療上,，而術前3D打印,、AR“走進心臟”、MR虛擬心臟與實際心臟“合體”三種虛擬技術組合出擊,，并且已經(jīng)應用接近10例復雜先心治療,，這是全球首創(chuàng)的領先臨床突破。

更讓莊建自豪的是,，這樣的全球首創(chuàng),，無論是技術還是設備，都是我國完全自主知識產(chǎn)權,。

他說,，心血管治療、先心治療領導,，新技術非常有價值,，因為背后是患者受益的強大支撐，因此省醫(yī)很早就決定成為牽頭人,，帶動“黑科技”從體驗走入醫(yī)學診斷與治療,。

最早在虛擬技術落地到臨床的，是3D打印技術,，至今省醫(yī)與珠海一家公司聯(lián)合成立的實驗室,，已經(jīng)打印了70多顆虛擬心臟，建模后實現(xiàn)術前,、術中導航,。“血管者都是組織蓋著的,，以前術中常常找到一半,，記憶中的解剖結構就對不上了，血管找不到,，只好求助場外”,，莊建說，現(xiàn)在有了虛擬心臟導航,，再不用擔心半途撤,、轉體外循環(huán)，大大提升手術安全,。

VR虛擬現(xiàn)實技術,，則是與西安電子科技大學的合作，讓醫(yī)生可直接進入虛擬病人“心臟”內(nèi),，查找觀察內(nèi)部復雜畸形,，再也不用象以前那樣開胸“這里切一口,，那里開一切”地術中探查，“復雜先心,，絕大多數(shù)是心內(nèi)畸形”,，莊建說，這可太重要了,，對患者心臟破壞少,。

MR混合現(xiàn)實技術，則是省醫(yī)與黑龍江一家公司的合作應用,，在增強現(xiàn)實的基礎上,，可將患者心臟影像放到術野上方導航，甚至將虛擬心臟與實體心臟重合,，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,。

專訪團隊
“黑科技”神勇卻不增患者一分錢

問：“黑科技”入醫(yī)，患者需要埋單嗎?

莊建：三種虛擬技術應用于臨床,，大大提升手術安全性,、精細度，縮短手術時間達1/3以上,，目前手術費用以時間計算,，患者無疑是省錢又安全了。新技術應用,，除了3D打印是需要機器與材料成本外,，VR設備約2萬多元/套，MR設備約3萬元/套,，全部加起來都不到10萬元,，這樣的投入也不會轉嫁到患者身上。

更值得一提的是,，術時大減,，手術室輪轉速度加快，就有更多的患者得到更快的治療機會,。

問：業(yè)內(nèi)有“技術都是在病人身上練出來的”說法,，3D三項“黑科技”能否改變這一情況?

莊建：“技術都是在病人身上練出來的”，這是事實,，尤其是在復雜先心領域,，病變解剖學特別復雜，而手術治療需要無比精準,。以前,，年輕醫(yī)生正常需要8-10年進行反復的標本模擬與訓練才能練出來,，偏偏心臟病的標本異常缺乏;哪怕有機會上臺了，但心臟病專家都知道,，一直以來手術非常依賴B超,、CT、MR,，造影等結果，其二維,、斷層結構等,，無比考驗醫(yī)生的解剖學才能、空間位置感,，術前你在電腦里哪怕看好記熟三維重建圖,，但10小時手術下來，人的記憶就不可靠了,。

現(xiàn)在好了,，3D打印虛擬心臟、AR虛擬心臟影像,、MR混合現(xiàn)實影像,，將心臟解剖一一在術者面前呈現(xiàn)，病灶大小,、位置,、與比鄰關系等等，一清二楚,，不用全靠經(jīng)驗與手感,。可以說,，只要年輕醫(yī)生夠勤奮,，在標本上練出來，完全沒問題,。

問：下一步會有哪些新進步可以期待?

莊建：首先是在精細度上虛擬技術會增強,，現(xiàn)在已經(jīng)是虛擬與實體心血管基本吻合，下一步還將影像數(shù)據(jù)來源擴大,，不再僅靠CT數(shù)據(jù)三維重建,，而是將超聲影像數(shù)據(jù)也整合入內(nèi)。

其次是建立一個病例標本庫,，像剛才所說,，復雜先心實體標本難得，病例是關鍵,，目前省醫(yī)的2萬多例病例是存放于歐洲數(shù)據(jù)庫的,，今后將爭取自建數(shù)據(jù)庫,，病例做出來，收集起來,，打印出虛擬實體標本,，可實現(xiàn)更快更有效的臨床醫(yī)生培訓教學。目前還正探索復雜心臟病手術大數(shù)據(jù)評價系統(tǒng),，將來哪種病變可做什么手術,、能達到什么效果，如何預防遠期發(fā)生的問題,，都可以提供決策判斷,，屆時年輕醫(yī)生也可以是老醫(yī)生。

此外,，3D虛擬技術目前在心臟病,、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。

而在更長遠的將來,，正在探索3D打印材料的逐漸擬人化,，一方面可期待生物人工心臟，另一方面也在模擬手術訓練上更加大顯身手,�,！拔覀�人十分期望，擬人化仿真3D植入軟體材料,，無論是金屬的,，還是生物的，也是我們國家自主知識知權的,�,！�

名詞解釋
混合現(xiàn)實技術(MR)：是通過特殊的頭戴顯示器把真實世界和虛擬世界混合在一起，來產(chǎn)生新的可視化環(huán)境,，環(huán)境中同時包含了物理實體與虛擬信息,，而且使用者可以實時同虛擬信息交互。

使用場景：只要戴上了混合現(xiàn)實眼鏡,，就能隨時對三維模型進行全方位的觀察,，甚至可以觀察到虛擬心臟內(nèi)部，可以在手術臺上實時導航,。并不會增加費用,，而縮短手術時間同時提高手術效果、減少并發(fā)癥,，從這個意義上講可以減少費用,。


虛擬現(xiàn)實技術(AR)：使用者佩戴頭戴式顯示器后,，完全沉浸在頭戴式顯示器里的虛擬世界，并可以通過使用者自身移動或使用配套的控制手柄等在虛擬世界中移動,、旋轉,。

使用場景：可以無限放大，術者甚至能走進心臟內(nèi)部觀察,，對于心臟內(nèi)部的復雜畸形,，通過放大并“走進”心臟內(nèi)部，近距離觀察內(nèi)部的畸形,，可以更深入地掌握解剖信息,、制定手術方案。但不能同時觀察真實世界,，故并不能實時在手術中使用，不增加費用,。

3D打印技術：通過將二維的斷層影像重新建模,、上色，使用3D打印機一次成型制作出和實際情況一致的模型,。

使用場景：得到一個真實模型,，可以在模型上模擬手術操作，甚至可以把模擬手術之后的模型送去做實驗,，評價模擬手術效果,，從而確定最優(yōu)的方案。但制作3D模型目前較昂貴,。

來源：廣州參考·廣州日報