FDM 技術

FDM 又稱熔融沉積成型,是迄今為止使用廣泛的 3D 打印工藝之一

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重建年輕的心-Stratasys幫助外科醫生挽救更多兒童

重建年輕的心-Stratasys幫助外科醫生挽救更多兒童

2020-05-27 10:03
“我的團隊能在手術開始前直觀感受整個手術過程。 我們確定了最安全的方案,并且輕鬆將創口控制到最小。”
— Redmond Burke 醫生,Nicklaus 兒童醫院
 
Mia
 
Mia 患有主動脈雙弓缺陷,長期呼吸不暢。醫生利用 3D 列印心臟模型找到了最佳修復方案。
 
 
對于罕見疾病患者,Burke 醫生必須依據每個兒童的不同病況與身體結構來設計治療方案。 在 Mia Gonzalez 的病例中,醫生需要幫她解開糾纏在一起的雙層脈弓,這是一種結構性病癥,血管環纏繞在氣管和食道的四周,抑制空氣流動,并導致咳嗽和呼吸道反復感染。 前往 Nicklaus 兒童醫院之前 Mia 一直被誤診為哮喘,在其他醫院接受了長達 4 年的反復治療,飽受呼吸和吞咽困難之苦。
借助 Stratasys 解決方案,Nicklaus 兒童醫院參照 Mia 的 CT 掃描圖為她製作了 3D 列印心臟模型。 有了這個模型,Burke 和他的團隊便能確定脈弓需要分離的部位,以達到最佳的治療效果。
 
 
“我們利用極精密的成像系統、超聲心動描記術和 CT 血管造影術對 Mia 的心臟進行了研究,”Burke 醫生介紹說, “但是對外科醫生而言,能夠將精確的心臟複製品拿在手上,無疑更具說服力。 我的團隊能在手術開始前直觀感受整個手術過程。 我們確定了最安全的方案,并且輕鬆將創口控制到最小。 我曾見過好幾個類似 Mia 這樣罕見病癥手術的失敗案例。 有了 3D 心臟模型的説明,我對她的手術胸有成竹,因為我能事先充分瞭解她獨特的心臟結構。”
Burke 醫生還使用這個模型向 Mia 的家人解釋手術情況。 “我把模型放在他們面前說:‘就是這個東西阻礙了 Mia 的呼吸。 … 這就是孩子的心臟結構,我準備這樣來修復。’’ ”
 
 
“在將近四年半的時間裡,我們茫然無措;而突然間在短短兩個月的時間裡,Mia 就從手術中恢復過來,回歸正常生活,”Mia 的媽媽 Katherine Gonzalez 感慨萬千,“這是我們刻骨銘心的一次經歷。”
 
Adenelie
 
Redmond Burke 醫生使用 3D 列印模型與他的心臟危重病護理團隊討論 Adenelie 的手術方案。
Adenelie Gonzalez 出生時伴有嚴重的心臟缺陷,醫學上稱為完全性肺靜脈異位連接。 在剛出生和九個月大時,Adenelie 分別進行了手術,她的肺部被插入四根導管,但療效甚微。 她四歲時體重僅 12.7 公斤,健康狀況急劇惡化。 沒有醫生愿意為她進行如此高風險的手術。
 
 
“看過 Adenelie 的 X 光照片和肺部導管后,當時我覺得她的病沒什麼希望,”Burke 醫生回憶道, “她這種情況非常罕見。” 單憑電腦掃描照片無法進行治療。 “但是后來我考慮,如果有一個各方面與她的心臟結構完美匹配的 3D 心臟模型存在,也許我能夠為她制定一個大膽的手術方案。 我們可以針對她的心臟結構設計出完全互補的組件,彌補她的缺陷。”
 
 
接下來要解決的難題就是如何列印出一個與正常心臟一樣柔軟逼真的 3D 心臟模型。 Nicklaus 兒童醫院的心臟外科生物工程師 Chelsea Balli 經過反復驗證,確定邵氏 A 值為 60 的材料最接近真實的心臟。 Stratasys Connex3 3D 印表機符合這一要求,它具有光敏樹脂材料的一系列特點。
 
 
 
思考因感知而深刻
 
 
 
對于外科醫生而言,一個精確的 3D 模型比單純的先進成像技術更有價值。
 
 
Burke 隨身帶著這個心臟模型,一有空就從包裡拿出來,觸摸它,感受它,將它翻來覆去的研究,然后在腦海裡模擬各種修復方案。 他不斷在這個模型上試驗,撥弄上面的血管,研究各種修復方法的可行性,因為這正是他稍后要對 Adenelie 的心臟所做的事情。 在不斷的試驗探索中,他逐漸摸索出了一種可行的方法。
 
 
Burke 確定了待修復部分的實際大小和所處位置,如此一來他們就可以提前做好準備,儘量縮短 Adenelie 使用體外迴圈機的時間。 后來,這個模型被他用來向 Adenelie 的父母解釋手術原理,并且用于團隊的理論研究。
 
 
手術室內,Adenelie 的心臟被連接在體外迴圈機上,醫生把它降溫至冰點,避免在修復時造成損傷。 Burke 醫生主刀修復,手術后她的心臟恢復至正常溫度。 現在它重新開始正常跳動。 自出生以來,Adenelie 的心室內壓首次正常。

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