解剖分离手术器

数字科技的发展，正在不断改变医疗治疗手段。作为一种新兴的前沿技术，3D数字化为骨科医生新型治疗方式的实施提供了技术支撑，以其高效、准确的特征，助力开启骨科微创精准矫正手术“私人定制”时代。本期，小编将分享一则来自广州市第一人民医院的案例——在三维扫描和3D打印导板辅助下，实现胫骨后倾畸形微创三维精准矫正。该案例由丁焕文教授带领的医疗团队进行诊断及手术，树蚁医疗团队进行数字化设计，先临三维进行术前、术中、术后的下肢准确三维数据的获取。◆案例背景◆“医生伯伯，我老是被同学说腿怪怪的。”在广州第一人民医院9岁小李妹妹对医生这样说道。据患者家属描述，2016年9月小李妹妹因夹伤所致右下肢膝关节骨折，彼时当地医院对其进行了固定手术。但术后却逐步出现右下肢畸形，且越来越严重以致步态异常。小李妹妹的腿部状况；X线片在丁焕文教授的安排下小李妹妹进行X线片、CT、MR等传统影像检查，患儿X线片和CT扫描二维断面图像均发现患者右膝有严重后倾畸形改变。于是，拿到CT数据的树蚁智能数字精准外科云服务系统团队使用建模软件对患者的全下肢进行了精准分离式三维重建，对小李妹妹重建后的患处进行了解剖方位对齐和多方位的精准三维测量，发现小李妹妹因为骨骺外伤和多年肢体畸形原因，右下肢短缩明显，达41mm。临床诊断：右膝部畸形1. 矢状面畸形：胫骨平台后倾26.4736°2. 额状面畸形：内翻6°3. 右下肢短缩畸形（41mm）◆手术三维设计方案◆41mm不是一个很短的距离，在手术中，不能一次性撑开和简单的运用钢板解决问题。因此，树蚁团队第一时间为小李妹妹进行了手术三维规划，运用基于人体解剖学、树蚁Z字截骨新方案为基础，确定截骨位、截骨线。确定“Z”形截骨线，确定胫骨近端及远端辅助右胫骨截骨导板设计并匹配、3D虚拟场景构建与树蚁系统云端显示明确患情后，丁焕文教授带领广州市第一人民医院临床研究团队制定了以下治疗计划：选用数字化3D打印技术辅助下行右胫骨远端精准截骨矫形、外固定+术后缓慢撑开延长术。三维模拟手术效果（树蚁系统云端数据）◆3D数字化技术应用◆术前，为了手术可以准确无误的进行，丁教授使用先临三维白光三维扫描技术——EinScan Pro 2X Plus多功能手持三维扫描仪对患者腿部进行扫描，为截骨设计了专用的手术辅助Z字截骨导板，并使用CAD设计和3D打印技术，精准定制手术导板和个性化外固定架，让手术导板能够更准确的贴合患肢，提高外固定置钉精准度，防止截骨位置发生偏差，达成微创截骨，帮助患者避免再次手术。腿部3D扫描过程腿部彩色3D扫描数据高精度3D数字化技术的应用优势：EinScan Pro 2X Plus多功能手持三维扫描仪采用非接触式白光扫描技术，扫描幅面大，细节完善，精度高，单幅精度最高可达0.04mm，因此可以无创、快速高效地获取患者腿部表面的高品质数据，形成相应的3D文件，以进行CAD设计及数据存档。术中，为了将设计的置钉定位导板安装妥帖，丁教授利用扫描所获取的3D数据在电脑上进行畸形状态评估、辅助手术导板快速匹配和精准安放。同时，术后可将3D数据用于评估畸形矫形手术效果和引导术后矫形过程。辅助导板3D扫描术中皮外导板使用情况三维预后良好（树蚁系统云端数据）◆未来可期◆小李妹妹术后三天借助拐杖落地行走术后为了更加确保疗效，丁教授常规安排了小李妹妹进行了X线片、CT扫描等术后评估检测，证实小李妹妹右下肢的力线完全正常，手术效果良好。先临三维提供了下肢外观白光三维扫描，辅助术前导板定制设计、术中导板精准安放、术后评估效果及引导矫正。借助于高精度3D数字化技术，这样一台复杂疑难下肢畸形矫正手术得以精准、安全和轻松解决。丁焕文教授：现为华南理工大学医学院教授、人体解剖教研室主任，临床医学和生物医学工程专业硕士研究生导师，第二附属医院暨广州市第一人民医院骨科主任医师。现学术任职为SICOT数字骨科学会常委、中国生物材料学会生物材料临床试验研究分会副主任委员、中华医学会医学工程分会数字骨科学组委员、中国医师协会骨科医师分会3D打印骨科学组委员等。树蚁医疗：丁教授基于自身21年研究数字化精准骨科，依靠华南理工大学医学院虚拟应用解剖与外科手术虚拟仿真研究中心、国家人体组织功能重建工程技术研究中心，在积累了众多数字化手术使用案例后成立的一个技术转化型医疗服务公司。*图文信息来源于 广州市第一人民医院 丁焕文教授团队 树蚁医疗团队

p style="text-indent: 2em text-align: justify "今日，强生集团（Johnson & Johnson）宣布，将斥资34亿美元现金，以及额外可高达23.5亿美元的里程碑付款，收购拥有尖端手术机器人技术的医疗器械公司Auris Health。Auris致力于开发微创手术机器人，提高手术的精细化水平并减少手术创伤。本次收购将帮助强生加速进入手术机器人领域。/pp style="text-align:center"img src="https://img1.17img.cn/17img/images/201902/uepic/c93c723e-250b-44f3-8042-df3f34aacad4.jpg" title="201902141204388337.jpg" alt="201902141204388337.jpg" width="612" height="91" style="width: 612px height: 91px "//pp style="text-indent: 2em text-align: justify "肺癌是全球癌症死亡的主要原因。多数肺癌患者通常没有症状，往往确诊时为时已晚，因此生存率不高，目前虽有多种肺癌诊断方法，但这些方法在准确性、安全性或侵入性等方面都有限制，甚至影响结果的精确性或引起副作用，例如气胸和出血。其中，肺部结节一般较小，且位于肺部深处难以到达，增加了早期诊断和治疗困难。 /pp style="text-align:center"img src="https://img1.17img.cn/17img/images/201902/uepic/97bec22b-5462-451d-b21d-ad3700364ffc.jpg" title="201902141205024036.jpg" alt="201902141205024036.jpg" width="612" height="195" style="width: 612px height: 195px "//pp style="text-indent: 2em text-align: left "▲Monarch手术机器人平台（图片来源：Auris Health 官网）/pp style="text-indent: 2em text-align: justify "获得FDA许可的Monarch平台，可用于诊断和治疗的支气管镜手术，目前着眼于肺癌，未来将朝着治疗各类疾病为目标发展。Monarch平台以类似游戏遥控器的界面，使医生能更直接的操控；并集合机器人、软件、数据科学、视觉成像等先进技术，使内窥镜有更广泛的触及范围以及更广阔的视野。Monarch包括一个创新的柔性机器人内窥镜，可更容易地穿越曲折复杂的组织解剖结构。在患者肺部解剖结构的3D模型帮助下，通过内窥镜影像与计算机辅助导航系统的相结合，将柔性机器人内窥镜导航至肺部周边，并为整个手术过程提供连续的支气管镜影像，更能准确地抵达难以到达的肺部结节，进而通过机器人采集病灶组织切片进行诊断，以及通过低侵入式手术进行治疗。/pp style="text-indent: 2em text-align: justify "Auris的手术机器人技术将在肺癌的诊断和早期干预方面带来益处，这对于强生致力于开发预防，拦截和治愈肺癌这一致命疾病的解决方案至关重要。此外，该项技术还将帮助强生创建一个 “互联数字生态系统” ，即利用数据和机器人技术指导外科医生完成手术，以改善患者的治疗效果。/pp style="text-indent: 2em text-align: justify "强生集团医疗设备全球主席和执行副总裁Ashley McEvoy女士说道：“在这个新医疗保健时代，强生的目标是简化手术、提高效率、减少并发症，改善病人的手术预后，并最终使手术变得更加安全。强生相信，‘best-in-class’的机器人技术和先进的仪器设备，以及无与伦比的点对点连接的组合，将为患者的治疗效果带来真正意义上的改变。”/pp style="text-indent: 2em text-align: justify "Auris的创始人和首席执行官Frederic Moll博士表示：“Auris非常高兴能加入强生集团，共同推进医用机器人的研发和应用，以改善全球患者的生活。与强生一道，Auris将极大地加速两家公司的共同创新，而创新的疗法将为患者重新设定最佳的预后效果。本次收购也是对Monarch平台的技术以及Auris团队成员工作的认可。证明了Monarch平台是内窥镜技术的一步飞跃。”/ppbr style="text-indent: 2em text-align: left "//p

随着精准医疗相关技术成熟度的不断提升,以及公众对于精准治疗接受度的不断提高，医疗行业开始进入数字化、智能化转型升级的新阶段。3d数字化及3d打印技术目前在口腔修复、定制化假肢、手术导板、植入物等领域得到了广泛的应用。尤其在骨科这个细分医疗场景中，3d技术所扮演的角色也越来越重要，正慢慢融入骨科术前规划、制作手术导航定位模板、定制个性化假体与内植物、定制外固定支具等医疗环节。应用案例背景广东省肇庆市怀集县第一人民医院，近期接诊了一位前右足部扭伤史长达十年、55岁的患者黄女士。右足背疼痛、行走功能受限等症状的反复出现，给黄女士的健康及日常生活带来了明显不便。经怀集县人民医院进行x线片、ct、mr等传统影像检查，初步诊断为：1.右足舟骨坏死。2.右距舟关节骨关节炎。3.右跟骰关节骨关节炎。拟行右距舟关节、跟骰关节融合术。▼以下图片及视频均来源于国家人体组织功能重建工程技术研究中心、华南理工大学医学院人体解剖教研室、附属二院暨广州市第一人民医院骨科 丁焕文教授团队针对该患者病情，借助3d技术的三维设计手术治疗方案，由国家人体组织功能重建工程技术研究中心，华南理工大学医学院人体解剖教研室，附属二院暨广州市第一人民医院骨科丁焕文教授主导制定，怀集县人民医院骨科、树蚁智能数字化精准外科云服务系统以及先临三维共同参与设计及实施。丁焕文教授团队结合患者症状、体征临床诊断为muller-weiss病。通过3d精准定位确认患者病变部位为附横关节。通过会诊讨论，决定为患者实行“足内侧柱延长、距舟关节融合、距骨骰骨融合固定”手术。手术设计方案3d打印骨科手术导板是根据术中需要而采用计算机辅助设计、3d打印制备的一种个性化手术器械，用于术中准确定位点、线的位置、方向和深度，辅助术中精确建立孔道、截面、空间距离、相互成角关系及其他复杂空间结构等，3d打印定位导板的使用将比单纯依靠医生经验和手持工具操作更为精准。团队在本次手术方案设计中将采用3d打印定位导板，辅助医生准确定位螺钉入点与方向，将患者足部的距舟关节融合固定以及骰骨和距骨融合固定。手术导板辅助使内固定螺钉植入微创化，同时导板引导准确显露距舟关节，减少了手术创伤。另外导板引导精准置钉也减少术中“c”臂x光机使用次数，大大减少了患者和医护人员的x射线沾染。针对病人患部，在足部三维模型的基础上用cad设计软件，定制设计了导板三维模型，并利用3d打印设备将导板与足部模型打印出实物，用于术前模拟与手术使用。导板设计术前模拟（导板：尼龙打印；足部模型：stratasys j750 3d打印）三维扫描辅助导板定位导板定位相较于传统方式，在术中更利于精准定位。但是，如果导板的佩戴位置有偏差，对于手术的成功与否就有很大的影响。如何让定位的工具位置更准确，就是此次手持3d扫描仪einscan pro 2x plus的任务。术前，丁焕文教授团队将3d打印定位导板戴在患者右足上，然后利用einscan pro 2x plus多功能手持3d扫描仪对佩戴导板的手术部位进行扫描。用扫描数据与原始重建数据做对比，再次确认导板位置是否准确。术中，丁焕文教授团队将消毒后的3d打印定位导板再次戴在患者右足背上，然后利用einscan pro 2x plus多功能手持3d扫描仪扫描患者小腿与足部。了解手术导板安放位置有无偏差、引导位置调整，使手术导板安放准确，然后引导精准置钉和距舟关节切开融合。在新技术辅助下顺利完成手术。国家人体组织功能重建工程技术研究中心具有国际领先的生物材料研究基础和精准修复技术，华南理工大学医学院人体解剖教研室具有良好的虚拟解剖临床应用研究基础，附属二院暨广州市第一人民医院骨科自建科以来，救治了数以百万计骨骼/肌肉运动系统病损的患者，在广州和华南地区享有较高的声誉。随着3d技术与临床医学的深度融合发展，丁焕文教授带领的虚拟应用解剖研究团队、骨科团队在数字骨科领域走在了前沿，所开展的精准修复重建的方案在创伤、关节、脊柱、肿瘤和畸形矫正等方面均颇有建树。研究团队自2005年开展第一例精准骨科手术以来，现已完成2000余例，在产学研联盟医院进行了广泛推广和应用，促进了联盟医院的诊疗工作创新和医疗水平提高，造福了众多疑难杂症患者。团队利用新型生物材料、3d数字化、3d虚拟模型、3d打印、虚拟仿真等技术建立了华南理工大学特色的精准外科技术和精准修复技术，让患者享受到精准医疗带来的福利，获得了良好康复。国家相关政策近年来，国内各省市政府部门也逐步推动关于3d打印医疗服务项目的政策。其中，在2019年广东省新增医疗项目（三）250类中，约20类与三维扫描、计算机设计和3d打印相关。▲图片来源：广东省医疗保障局官网今年7月，广东省医疗保障局在发布的《广东省医疗保障局关于部分医疗服务价格项目公开征求意见》公示项目中，个体化3d模型重建、个体化3d模型制备、个体化3d手术导板制备、个体化3d可视化手术模型四项医疗3d打印的费用被纳入市场调节价医疗服务价格项目，未来或纳入医保系统，为患者带来更多福音。专家介绍丁焕文主任医师、教授、研究生导师国家人体组织功能重建工程技术研究中心教授、华南理工大学医学院教授人体解剖教研室主任、第二附属医院暨广州市第一人民医院骨科主任医师，生物医学工程和临床医学硕士研究生导师。原中国人民解放军广州总医院骨科主任医师，华侨楼骨科病区主任，专业技术5级、文职二级专家，服役期间立三等功一次。现为国际创伤与矫形外科学会（sicot）数字骨科分会常委和广东省数字骨科分会常委兼青年委员会副组长、中华医学会医学工程分会数字骨科学组委员、中国研究型医院学会常委和数字骨科学组副主任委员、中国医药生物技术协会3d打印技术分会数字骨科学组常务副组长、广东省医学3d打印创新联盟副理事长、广东省转化医学学会理事、广州市医师学会骨科医师分会常委、广东省骨质疏松协会委员、中国医疗器械协会3d打印医疗器械专业委员会专家。以第一作者两次获军队科技进步二等奖，以第五作者获得广东省科学技术奖励二等奖1项，获得军队科技进步三等奖3项，广东省科技进步三等奖2项，2020年新冠疫情期间开创人体解剖学远程智能教学法。近期获得：1.获得校级优秀在线教学案例。2.广东省疫情期间在线教学优秀案例一等奖。3.教育部高校教育技术专业教学指导分委员会授予高等教育类优秀成果奖。