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3D打印技术在医学教学、医学科研以及临床医学等方面的应用

更新时间: 2019-09-11 15:58:21  查看次数: 13    

       常用肺癌的早期诊断方法包括影像学技术,生物标志物,内镜检查以及痰液细胞学检测等。生物标志物和痰液细胞学取样方便,易于操作,无创伤,然而其灵敏度欠佳,内镜检查诊断的准确性高,然而价格昂贵,对机体有创伤。目前,CT是GGO肺癌的主要诊断手段,然而CT只能提供病灶某一解剖层面的二维信息,而且仅仅只是从冠状位或者矢状位以及横断位其中的一个单视角为基础获得序列图像。观察者需要根据各个连续层面的排序判断具体情况,这需要观察者有足够的经验和想象力,对观察者有非常高的专业要求,同时也缺乏准确性和直观性。已有研究表明,在肺癌诊断中,与二维图像相比,三维图像在精度上更高。

       医学三维重建是用计算机对有序的二维数字断层图像进行处理后产生的三维体数据,并将其转换为直观的立体结构图像来显示人体组织或器官。三维重建在医学多种领域如医学教学研究,医学诊断,模拟外科手术进行等方面有了广泛的应用。目前,医学三维重建图像的数据主要来自CT、正电子发射断层扫描、单光子辐射断层摄影、MRI和超声波扫描等,通过计算机处理这些设备生成的结构化的体数据后,再通过工作站构建三维模型,最后在计算机上显示。随着三维重建技术的不断发展,以此为基础的3D打印技术开始出现。3D打印技术也称快速成型技术,包括三维重建数字模型和打印出的实体模型,出现于20世纪80年代,它集材料学、数控、计算机辅助技术、机械工程和激光技术等多学科于一体,以三维重建数字模型为基础,通过计算机的操控快速打印出实体模型。

       相比于传统的制造工业,具有更快捷、更精确的明显优势,3D打印得以快速发展。近年来,3D打印技术与医学的关系越来越紧密。基于三维重建数字模型的3D打印技术在医学教学、医学科研以及临床医学等方面都有很大的应用,目前在术前规划、手术辅助器械的设计制造、个体化植入物及假体定制和医学培训的应用等领域都有不错的表现。

      随着胸腔镜微创外科的发展与普及,胸腔镜微创技术在胸外科得到了广泛的应用,精准切除的概念也随微创技术的发展被提出。早期肺肿瘤的切除手术选择肺段切除的疗效并不低于肺叶切除。由于肺段解剖变异较多,仅靠胸腔镜的二维成像难以精确估计肿瘤及肿瘤周围的形态、性质等特征,因此胸腔镜下精准切除手术对施术者提升了很大的操作难度和手术风险。传统的开胸手术中,手术的进行主要依靠施术者手术野的三维视觉和触觉;胸腔镜微创手术中,只能通过腔镜传导显示二维视野,无触觉反馈,施术者只能根据经验判断,无形之中增加了手术难度。3D打印技术的出现在一定程度上改善了此类问题。
      本研究回顾性分析对比术后病理为GGO早期肺癌的三维重建图像与二维图像在影像学上的表现,判断三维重建对肺内磨玻璃密度影早期肺癌的诊断价值。并以患者肺部三维数字模型为基础,打印获得患者肺部解剖实体模型,进行术前讨论及术中协助病灶切除。