增材制造技術(shù)在獸醫(yī)外科手術(shù)中的應(yīng)用

來自德國,、加拿大和英國的專家在近日完成的一項(xiàng)國際性醫(yī)療合作項(xiàng)目中，共同參與救治了一只來自加拿大的家庭寵物犬,，而金屬3D打印則在其中發(fā)揮了重要作用,。手術(shù)在加拿大施行，醫(yī)生使用了一個由德國Voxelmed公司設(shè)計(jì)并由雷尼紹公司制造的植入體,，用于取代病犬頭部因腫瘤切除而缺失的上頜骨組織,。

犬類在年齡超過十歲后,，罹患腫瘤疾病的概率會增至50%以上。通常,，可以先利用化學(xué)療法來抑制腫瘤,，然后通過手術(shù)切除，這樣做一般不會帶來持久性的創(chuàng)傷,。

但在某些情況下,，由于腫瘤所處部位復(fù)雜，手術(shù)難度會很大,，并且會嚴(yán)重影響病犬的術(shù)后生存質(zhì)量,。
在人類外科領(lǐng)域，醫(yī)學(xué)界已經(jīng)取得了重大突破 — 越來越多的外科醫(yī)生使用定制的植入體來幫助改善手術(shù)效果并縮短患者的康復(fù)周期,。過去,，醫(yī)院只針對極為復(fù)雜的病例使用患者定制植入體 (PSI)，而現(xiàn)在,，由于技術(shù)的進(jìn)步,，PSI已經(jīng)成為標(biāo)準(zhǔn)醫(yī)療實(shí)踐的一部分。
生產(chǎn)PSI的最有效方法之一,，則是使用醫(yī)療專用CAD工具進(jìn)行定制設(shè)計(jì),，并使用增材制造 (AM) 技術(shù)完成加工。

挑戰(zhàn)
病犬是一只七歲的伯恩山犬,，它的左側(cè)上頜處長有一個腫瘤，醫(yī)生在診斷之后認(rèn)為,，除了首先徹底切除腫瘤,，然后實(shí)施面部修復(fù)之外，沒有更好的治療手段,。由于腫瘤所處部位的復(fù)雜性,，醫(yī)生選擇了定制的3D打印鈦合金植入體來支撐病犬術(shù)后的面部骨骼結(jié)構(gòu) — 這被認(rèn)為是最佳的治療方案，因?yàn)檫@種植入體可以具備高度復(fù)雜的自由形狀和特征,。

迄今為止,，PSI主要用于人類的治療病例，但工程和醫(yī)療技術(shù)領(lǐng)域的跨國公司雷尼紹,，以及3D設(shè)計(jì)專業(yè)公司Voxelmed,，則希望通過該案例凸顯增材制造技術(shù)在獸醫(yī)外科領(lǐng)域的應(yīng)用優(yōu)勢。

解決方案
這次手術(shù)由加拿大渥太華Alta Vista動物醫(yī)院的執(zhí)業(yè)獸醫(yī)Julius Liptak主刀,，術(shù)中使用了由德國Voxelmed公司設(shè)計(jì),、由雷尼紹采用增材制造技術(shù)制成的鈦合金頜面植入體。

參與該項(xiàng)目的專家們首先使用醫(yī)學(xué)數(shù)字成像和通信 (DICOM) 國際標(biāo)準(zhǔn),，對病犬的多份掃描診斷圖像進(jìn)行分析整合,，從而生成腫瘤部位的數(shù)字3D模型,。接下來，專家們使用該模型并結(jié)合Liptak醫(yī)生的指導(dǎo)意見來設(shè)計(jì)定制的植入體,。

在設(shè)計(jì)過程中,，Liptak醫(yī)生反復(fù)檢查了植入體的預(yù)期效果圖，并將其與病灶部位的3D掃描圖像和犬類的頭骨模型進(jìn)行比較,。設(shè)計(jì)階段的精益求精使得植入體的制造和術(shù)中放置過程變得更加簡單,，因?yàn)樗�符合Liptak醫(yī)生所要求的各項(xiàng)植入體技術(shù)規(guī)范。

Liptak醫(yī)生因此能夠提前規(guī)劃手術(shù)流程,、簡化相關(guān)準(zhǔn)備工作并縮短病犬處于麻醉狀態(tài)的時間,。

該植入體由位于加拿大安大略省倫敦市的醫(yī)療增材設(shè)計(jì)解決方案中心 (ADEISS) 制造。

治療該伯恩山犬時使用的植入體
ADEISS由加拿大西安大略大學(xué),、London Medical Network公司和雷尼紹公司合作創(chuàng)立,。該中心專注于增材制造醫(yī)療設(shè)備和醫(yī)療器械的研發(fā)和商業(yè)應(yīng)用，還協(xié)助其他公司開發(fā)增材制造醫(yī)療技術(shù),，以推動全球醫(yī)療方式的變革,。

“手術(shù)過程中，腫瘤連同邊緣的一部分組織被切除,，”執(zhí)業(yè)獸醫(yī),、Voxelmed公司3D設(shè)計(jì)師兼首席執(zhí)行官

Jan Klasen解釋道，“腫瘤生長在皮膚中,，而非生長在上頜骨中,，但我們?nèi)孕枰�進(jìn)行上頜骨切除術(shù)，以切除45 mm x 50 mm的腫塊和30 mm的側(cè)緣組織,。之后我們將植入體放置入位并使用手術(shù)螺釘固定,，同時制備面部軸型皮瓣用來覆蓋手術(shù)部位和植入體。由于鼻子的結(jié)構(gòu)不會因?yàn)橛步M織的缺失而變形,，因此這只伯恩山犬保留了正常的臉型效果,。

植入體的設(shè)計(jì)和制造過程只用了兩周的時間。在這個特殊的病例中,，病犬的腫瘤一直在持續(xù)生長,。因此，如果生產(chǎn)植入體所用的時間過長,，就會導(dǎo)致原來設(shè)計(jì)的植入體不再適合已經(jīng)增生的患處,。
結(jié)果

如果沒有增材制造技術(shù)，那么在切除腫瘤后,，我們便幾乎不可能重新修復(fù)病犬的上頜骨,，因?yàn)樵摬课坏膸缀谓Y(jié)構(gòu)極其復(fù)雜，植入體必須具有與病犬現(xiàn)有的骨骼結(jié)構(gòu)相似的形狀和功能。使用增材制造植入體來保持口腔和鼻腔原有的形狀和功能,，可確保病犬術(shù)后擁有較高的生存質(zhì)量,，就像自然生長的頭骨和上頜骨那樣，可以幫助它輕松呼吸和進(jìn)食,。
——Klasen

“據(jù)我所知,，這是第一個用于此類手術(shù)的植入體。在此病例之前,，大多數(shù)獸醫(yī)甚至都沒有意識到存在這種醫(yī)療技術(shù),。德國目前正在規(guī)劃進(jìn)行類似的創(chuàng)傷修復(fù)手術(shù)，并且人們正在研究如何使各種動物通過這類手術(shù)受益,�,！�

這只七歲的伯恩山犬在術(shù)后第二天便出院了。雖然它又服用了一小段時間的止痛藥和抗生素,，但是術(shù)后它便能夠通過鼻子正常呼吸,，最后更完全康復(fù)。如果沒有增材制造技術(shù)的進(jìn)步,，這名摯愛的家庭成員可能無法像現(xiàn)在這樣長久幸福地生存下去,。

來源： 國際工業(yè)自動化