发布日期：2018-04-02
3D虚拟心脏在术野（指手术时视力所及的范围）上方导航
3D打印心脏带进了手术室
3D打印技术、虚拟现实技术、混合现实技术，三种3D技术与医学结合，黑科技“能打”吗？
广东省人民医院向媒体通报，院长庄建团队将混合现实技术辅助应用于近10例复杂先天性心脏病手术，在心脏灌木丛般的血管里“移花接木”，找狭窄“小靶点”。这是全球首创临床突破，更令人自豪的是，三种3D技术与设备全部源自国内。
3D术中导航“移花接木”
2月龄的宝宝小安（化名），一出生就呈现肺逐渐衰竭的样子，呼吸不畅，小脸憋得发紫，新生儿本应“迎风长”，出生体重达标的小安2个月只有3公斤重。他被送到广东省人民医院心儿科，证实罹患严重复杂先天性心脏病——肺动脉闭锁。
3月27日，小安成为全球首例在混合现实技术辅助下接受“心术”的患儿。
医生们借助黑科技MR技术，术前根据CT重建好的虚拟三维小安心脏影像，术中投射到手术台上方，开胸后将虚拟心脏“放到”小安胸腔，同实际心脏重合，接着根据影像指引，一条条把像灌木丛般混乱的侧支血管找到，然后“移花接木”到它们该在的位置。手术仅花了4个多小时，比常规缩短6个小时以上。
紧随小安之后，4岁男宝宝乐乐（化名）也得救了。乐乐也是肺动脉闭锁，还有大室隔缺损、动脉导管未闭、主肺侧支形成，长期脸色青白紫绀，呼吸又短又促，多次得肺炎。乐乐父母说，辗转多家医院，都说孩子心肺功能太差，还在不断衰竭中，建议放弃，省医庄建团队成了乐乐一家最后的希望了。
同样是在混合现实技术的辅助下，乐乐的肺动脉“树干”“树枝”修通了，心室隔也补好了，还闭合了导管，以后他将非常接近正常孩子一般成长。
解密 | MR技术解决找侧支血管难问题
省医心外小儿病区主任、省儿童心脏病中心副主任温树生说，以往肺动脉闭锁解除，算得上超大手术——需要左右胸各开一个切口，将一团乱麻般“灌木丛”侧支血管找到，分别游离，再在胸口正中开一个切口，把它们一一拼接到解锁的肺动脉上，一台手术至少超过10个小时。
“早上八九点上台，做到晚上八九点。”温树生说，最耗时又最难的是找侧支血管，不是找到就行，是要找到每一根的起源、走向、游离环境等。
混合MR技术就是解决这一难题的最关键辅助。
术前“走进”3D心脏直击“靶点”
5岁女童小冰（化名），也是复杂先天性心脏病患儿，2年前就接受过心脏手术，近期出现了心肌束肥厚、心内血流通道狭窄，这导致了她小小活动后就严重气促，生长发育也显著迟缓，甚至可能导致猝死。确诊后患儿需要第一时间手术。
医生团队首先将根据CT数据重建好的虚拟三维的小冰心脏3D打印出来，从而确诊是左心室流出道梗阻，这是肥厚肌束造成的；肺动脉与右心室流出通道的吻合处也狭窄了。
3月29日，手术中，团队将小冰的虚拟3D心脏影像投射到手术台上方，开胸后将虚拟心脏“放到”小冰的胸腔，同实际心脏重合，主刀医生岑坚正教授还戴上头戴式显示器（VR眼镜），“走进”小冰的虚拟心脏内部，沿着血管，找到畸形狭窄处，“摸”到血管梗阻长出的小肉环。
在三种3D技术的帮助下，团队形象而直观地摸清了肥厚肌束、狭窄处的解剖结构，精准找到病变部位，精准切除肥厚肌束，以术前规划好的补片加宽好狭窄处，小冰得救了。
解密 | 3D打印心脏建模探查 虚拟心脏精准“导航”
省医心外综合病区主任岑坚正说，像小冰这样的二次手术的最大难题在于，做过手术后的胸腔，那些原本层次分明的组织已经粘连成一团，导致病变部位寻找困难，周围结构多因而切多少、用多大材料等“雷区”就多，手术的风险极大。
以往对于此类手术，无论是确认心血管异常走形、组织辨认，还是手术具体细节，都只能等开胸后进行术中反复探查，一点点进行，主刀医生还得时刻担心“看得不够清楚”。“这样的手术，以前我只能守在心导管室，寸步不离”，省医心导管室主任黄美萍说。现在有了术前3D打印、AR“走进心脏”、MR虚拟心脏与实际心脏“合体”，全方位导航手术，黄美萍终于放下“场外导航”的担子。
专访团队：“黑科技”神勇却不增患者一分钱
广州日报：“黑科技”入医，患者需要埋单吗？
庄建：三种虚拟技术应用于临床，大大提升手术安全性、精细度，缩短手术时间达1/3以上，目前手术费用以时间计算，患者无疑是省钱又安全了。新技术应用，除了3D打印需要机器与材料成本外，VR设备约2万多元／套，MR设备约3万元／套，全部加起来不到10万元，这样的投入并不会转嫁到患者身上。
更值得一提的是，术时大减，手术室轮转速度加快，就有更多的患者得到更快的治疗机会。
广州日报：业内有“技术都是在病人身上练出来的”说法，3D三项“黑科技”能否改变这一情况？
庄建：在复杂先心领域，病变解剖学特别复杂，而手术治疗需要无比精准。以前，年轻医生正常需要8~10年进行反复的标本模拟与训练才能练出来，偏偏心脏病的标本异常缺乏；哪怕有机台上台了，但手术非常依赖B超、CT、MR、造影等结果，其二维、断层结构等，无比考验医生的解剖学才能、空间位置感，术前你在电脑里哪怕看好记熟三维重建图，但10小时手术下来，人的记忆就不可靠了。
现在有了3D打印虚拟心脏、AR虚拟心脏影像、MR混合现实影像技术，将心脏解剖一一在术者面前呈现，病灶大小、位置、与比邻关系等，一清二楚，不用全靠经验与手感。可以说，只要年轻医生够勤奋，在标本上练出来，完全没问题。
广州日报：下一步会有哪些新进步可以期待？
庄建：首先是在精细度上虚拟技术会增强，现在已经是虚拟与实体心血管基本吻合，下一步还将影像数据来源扩大，不再仅靠CT数据三维重建，而是将超声影像数据也整合入内。
其次是建立一个病例标本库，通常复杂先心实体标本难得，病例是关键，目前省医的2万多病例存放在欧洲数据库，今后将争取自建数据库，可实现更快更有效的临床医生培训教学。
此外，3D虚拟技术目前在心脏病、神经外科、骨科、肺科等应用尝试中，下一步可望应用于更多结构性病变。
临床突破全球首创 3D组合技术中国造
中华医学会胸心分会主任委员、广东省人民医院院长庄建表示，虚拟技术应用于医学临床，今年1月有报道称去年12月国际同行应用AR技术在一例简单先心治疗上，而术前3D打印、AR“走进心脏”、MR虚拟心脏与实际心脏“合体”三种虚拟技术组合出击，并且已经应用接近10例复杂先心治疗，这是全球首创的领先临床突破。
更让庄建自豪的是，这样的全球首创，无论是技术还是设备，我国全都拥有完全自主知识产权。
据介绍，最早应用到临床的虚拟技术是3D打印技术，省医与珠海一家公司联合成立的实验室，已经打印了70多颗虚拟心脏，建模后实现术前、术中导航。“血管都是组织盖着的，以前术中常常找到一半，记忆中的解剖结构就对不上了，血管找不到，只好求助场外。”庄建说，现在有了虚拟心脏导航，再不用担心半途撤、转体外循环，大大提升手术安全。
VR虚拟现实技术，则是与西安电子科技大学的合作，让医生可直接进入虚拟病人“心脏”内，查找观察内部复杂畸形，再也不用像以前那样开胸“这里切一口，那里切一口”地术中探查，“复杂先心，绝大多数是心内畸形。”庄建说，对患者心脏破坏少，这点非常重要。
MR混合现实技术，则是省医与黑龙江一家公司的合作应用，在增强现实的基础上，可将患者心脏影像放到术野上方导航，甚至将虚拟心脏与实体心脏重合，哪怕找再细、再侧支的血管，也不用到处分离组织了，定位非常精准。
来源：广州日报
