數(shù)字化人體：從“傳統(tǒng)解剖”到“3D打印”精準(zhǔn)醫(yī)療

數(shù)字醫(yī)學(xué),，一個(gè)來自于傳統(tǒng)學(xué)科“解剖”的新型研究方向,，用計(jì)算機(jī)數(shù)字化的手段來解決診斷和治療的種種問題。它的發(fā)展,，生動(dòng)詮釋了醫(yī)學(xué)“3D打印”的前世今生,。

借助3D打印做手術(shù)

不久前，60多歲的手術(shù)患者殷道榮回到第三軍醫(yī)大學(xué)西南醫(yī)院醫(yī)院復(fù)查,，結(jié)果顯示身體恢復(fù)良好,。這正是第三軍醫(yī)大學(xué)生物工程學(xué)院數(shù)字醫(yī)學(xué)研究所與西南醫(yī)院心胸外科合作，借助3D數(shù)字化導(dǎo)航,、3D打印技術(shù)和3D輔助設(shè)計(jì),，完成的一例胸腔巨大腫瘤切除加胸壁重建手術(shù)。

據(jù)悉,，患者的左側(cè)胸腔內(nèi)有一個(gè)巨大的腫瘤,，且腫瘤已經(jīng)嚴(yán)重壓迫肺葉。不僅腫瘤切除有一定難度,，巨大腫瘤切除后胸壁將出現(xiàn)嚴(yán)重的骨缺損,，影響患者術(shù)后的呼吸功能。第三軍醫(yī)大學(xué)數(shù)字醫(yī)學(xué)研究所將患者的CT數(shù)據(jù)導(dǎo)入專業(yè)醫(yī)學(xué)圖像處理系統(tǒng),，在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行了巨大腫瘤切除術(shù)手術(shù)方案的設(shè)計(jì),，并將打印出的3D模型進(jìn)行了手術(shù)預(yù)演,。在“數(shù)字醫(yī)學(xué)”的協(xié)助下，手術(shù)進(jìn)行得非常順利,，3D打印輔助制作的三維弧形鈦板與缺損胸壁斷端完全吻合,。

“鈦板通常是平面的，難與胸壁弧形相貼合,，隨著患者呼吸運(yùn)動(dòng),，常規(guī)鈦板容易出現(xiàn)移位等情況，治療效果有限,。而3D打印則相當(dāng)于對(duì)患者所需手術(shù)材料的一種私人定制,，打印物的大小、尺寸完全可以自行設(shè)計(jì),。3D打印技術(shù)將成為未來精準(zhǔn)醫(yī)療的重要手段,。”數(shù)字醫(yī)學(xué)研究所吳毅副教授介紹,。

讓解剖重新煥發(fā)活力

時(shí)間倒退到本世紀(jì)初,。山城重慶的酷暑，戶外近40攝氏度,，實(shí)驗(yàn)室卻是零下25攝氏度的酷暑,。第三軍醫(yī)大學(xué)數(shù)字醫(yī)學(xué)研究所所長(zhǎng)、我國(guó)數(shù)字醫(yī)學(xué)學(xué)科開拓者張紹祥教授,，帶著團(tuán)隊(duì)成員,，大衣、毛帽,、厚手套全副武裝,，正在緊張地進(jìn)行人體冰凍切片。 這可不是普通的“切片”,，他們把整個(gè)人體上千的切片圖像輸入計(jì)算機(jī),，經(jīng)過一系列復(fù)雜的處理，獲取數(shù)字化人體包括大腦,、心臟,、肝臟的全身數(shù)據(jù)集。

這是當(dāng)時(shí)世界上繼美國(guó),、韓國(guó)之后的第三例可視化人體數(shù)據(jù)集,，無論在切片層厚和圖像分辨率上都優(yōu)于前述。由于美國(guó)數(shù)字化人體切片是在常溫下進(jìn)行,，人體標(biāo)本會(huì)因“解凍”出現(xiàn)較大的誤差,。因此，張紹祥教授堅(jiān)持在零下25度的極寒條件下開展切片，最大可能減小誤差,。人在“極寒”實(shí)驗(yàn)室連續(xù)工作不能超過2個(gè)小時(shí),，而室內(nèi)外溫差最高可以達(dá)到60攝氏度。研究人員往往在外面抽上一根煙,，休息一會(huì)兒，又返回實(shí)驗(yàn)室,，工作到凌晨,。

解剖是一門古老的學(xué)科，數(shù)字化的引入讓它重新煥發(fā)活力,。從2001年至今,，研究所已獲取了8例可視化人體數(shù)據(jù)集，并構(gòu)建了男性,、女性全身臟器的分割數(shù)據(jù)集和三維重建模型,，完成了人體局部復(fù)雜、抽象器官的斷層解剖學(xué)與三維可視化研究,。開創(chuàng)了我國(guó)數(shù)字醫(yī)學(xué)研究領(lǐng)域,。

“3D打印很‘時(shí)髦’，但它的根基在數(shù)字醫(yī)學(xué),，沒有精確的數(shù)字化設(shè)計(jì),，就沒有‘漂亮’的3D打印。也可以說,，從2001年起,，我們勇敢跟蹤前沿，預(yù)見了精準(zhǔn)醫(yī)學(xué),、個(gè)性醫(yī)學(xué)時(shí)代的到來,。”研究所博士方彬吉說,。

全新認(rèn)識(shí)人體結(jié)構(gòu)

隨著薄層,、高精度數(shù)字化人體圖像和三維可視化模型的廣泛應(yīng)用，傳統(tǒng)解剖中“肉眼”所不理解的微小隱蔽結(jié)構(gòu)也不斷被發(fā)現(xiàn),。

傳統(tǒng)的解剖學(xué)認(rèn)為胸部與腹部并無多少交流,，而通過數(shù)字解剖學(xué)卻發(fā)現(xiàn)胸部與腹部之間實(shí)際上有10個(gè)“異常通道”，這就解釋了為什么胰腺炎患者的腹腔積液可以進(jìn)入胸腔,�,！禤LOS one》、《Journal of anatomy》等解剖類頂級(jí)雜志刊登了數(shù)字醫(yī)學(xué)研究所的一系列重大發(fā)現(xiàn),。

“目前,，我們與臨床的結(jié)合，主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面：一個(gè)方面是數(shù)字化診斷，比如巨大肝癌與周圍血管的毗鄰關(guān)系,、盆腔臟器脫垂的盆底結(jié)構(gòu)損傷分析,；另一個(gè)方面是數(shù)字化治療，它主要包括術(shù)前預(yù)演,、手術(shù)導(dǎo)航和3D定制,，主要為3D重建和3D打印技術(shù)的應(yīng)用�,！毖芯克���(jì)算機(jī)工程師李穎說,。

在第三軍醫(yī)大學(xué)，解剖的實(shí)驗(yàn)室,，也由人體標(biāo)本解剖教室延伸到數(shù)字解剖教室,，在那里，醫(yī)學(xué)生正熟練應(yīng)用數(shù)字研究所研發(fā)的“虛擬解剖教學(xué)平臺(tái)”,，在電腦上對(duì)“三維人體”開展各種手術(shù)操作,，作為實(shí)踐教學(xué)的重要補(bǔ)充，不用受到標(biāo)本稀缺,、動(dòng)手機(jī)會(huì)少的制約,。


來源:人民網(wǎng)