江苏省人民医院用3D打印技术辅助完成矫形手术

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打印出来的病足模型

    7月14日，江苏省人民医院二院院区骨科一位患先天性马蹄内翻足的患者，在3d打印技术的帮助和医护人员精准的手术下，成功 “走”出医院，康复回家。
    来自安徽的陈阿姨今年51岁了，由于先天性马蹄内翻足导致右脚畸形，成一个C的形状，走路只有脚外侧一小部分着地。由于出生在农村，家庭经济条件比较差，父母对此病也不了解，所以陈阿姨一直没有接受治疗。年轻时的陈阿姨平时除了跛脚走路，下地干农活也没什么问题，也就没太在意。9年前，她感觉走路时脚踝处开始疼痛，刚开始没管它，后来越来越疼。近一年来，陈阿姨的右脚只要行走时间超过半小时后，脚踝内侧就会钻心般的疼痛，为了减少右脚着地行走后带来的痛感，陈阿姨从药店买了止疼药，只要走路脚疼就吃一片，渐渐地止疼药效果也不明显，吃一颗只能管半天。陈阿姨只能尽量较少行走，甚至连家门都不敢出，严重影响了她的日常生活。
    陈阿姨的家人也很着急，打听到江苏省人民医院骨科开设足踝外科于是前来就医。由于无法行走，陈阿姨是被家人一路背到医院的。江苏省人民医院骨科主任医师、江苏省足踝学科副组长秦晓东查看了陈阿姨的病足后决定为她手术治疗。陈阿姨表示，因为走路时疼痛，她本来打算截肢安装假肢，但是听了秦主任对病情和手术的介绍后，她愿意手术治疗。

秦晓东主任医师（右二）拿着模型向患者及家属介绍手术情况

患者的病足和模型

    3D打印：模型不仅帮助医生还原疾病真相
    还能帮助医生提高手术效率、缩短手术时间
    住院后秦主任仔细察看了陈阿姨右侧脚的CT影像片，恰好此时，江苏省人民医院引进了一台3D打印机，秦主任看着陈阿姨的CT片突然想到，何不采用3D打印技术把陈阿姨的病足打印出来，然后先预手术一次。
    秦晓东告诉记者，此举是鉴于年初他在北京交流时看见某院骨科运用3D技术打印患者的盆骨开展手术，并且3D打印出来的盆骨结构与手术中看到的一模一样，非常有助于医生进行空间重构。
    众所周知，我们人类的足部是人体最精细的部位之一，结构复杂，仅骨头就有26块。何不用3D打印的方式将陈阿姨的病足打印出来，这样可以更加直观地帮助医生诊断和治疗患者。于是秦晓东医生找来助手，将陈阿姨的病足CT资料以3D打印机的格式输入打印机后，打印机就像吐蚕丝一般，经过6个小时的打印，陈阿姨的病足模型呈现在秦晓东的眼前。
    对医生来说，这种3D打印技术就像是“躲在医生身后的手术助手”。眼见为实的模型可以帮助医生设计高难手术，进行术前模拟，术中导航，在一些视野受限的手术中，能快速找到患处，降低手术风险。
    观察模型时，秦晓东发现，模型可以清晰的看到陈阿姨病足上，脚内侧的舟状骨发育不良，并与内踝形成了假性关节，而这个“假关节”正是导致陈阿姨行走疼痛的根源。通过模型，秦晓东还发现陈阿姨除了这个“假关节”外还有距骨畸形、内翻伴脱位的情况。而这些病况是普通CT检查无法直接显示的。如果要通过CT显示，就必须多次、多角度拍摄CT片才能发现。
    根据模型所表现出的情况，秦晓东决定为陈阿姨进行“跟距、距舟和跟骰三关节融合术”。但是具体截除多长的骨头，截除的角度是多少？则是对医生医术的考验。此类手术一般是开放式的，但是不可能完全暴露所有的脚部骨头，手术视野有限。为了减少患者的痛苦，医生只能在一个较小的切口去观察需要截除的骨头。如果没有模型，医生只能依靠以往的经验一点一点的截除骨头，一般需要手术时间为2到3个小时。但是有了这个模型后，秦晓东表示，他和手术组医生不仅可以预先在打印出的模型上进行模拟手术。还可以在手术时，对照这个模型，指导手术，帮助医生进行三维空间的构建，大大缩短手术时间，提高手术效率。在模型的帮助下，陈阿姨的此次手术只用了约一个小时便得以完成。

    目前，手术后一周过去了，陈阿姨已经可以借助器械下地走路。秦晓东表示，陈阿姨脚内有五颗钢钉帮助其固定，同时手术创面恢复还需要一段时间，加上功能康复锻炼，预计陈阿姨想要像正常人一样走路还需要3个月左右的时间。

3D打印机

    好奇：3D打印机长什么样？
    在江苏省人民医院骨科医生办公室，记者见到了这台3D打印机。它比普通的办公打印机显然大不少，大约相当于一台全自动洗衣机大小，打印头有120°左右的温度将直径1mm左右的打印材料融化成液态，就像吐蚕丝一般将材料一层层按电脑指令堆积起来，打印的速度非常慢，通过一层层精确的堆积，一个3D模型逐渐展现在眼前。
    因为是第一例病足的3D打印模型，秦晓东主任医师非常爱惜，除了手术前模拟用铅笔画了简单的记号外，依然完整的保存在秦晓东的工作台上。记者观察了一下这个足部模型。模型为乳白色，质地相对较硬，表面还有一些纹理和细小的空洞。而这个模型最大的特征就是“像真的一样”！
    秦晓东告诉记者，因为模型完全是根据病人的实际资料打印出来的，其实就是“复制”，因此从外观和结构来看就是真实的。但是这个模型因为也是医院第一次打印，所用的材料是聚乳酸，所以看上去有点粗糙。打印一个这样的模型费用估计需要2000元左右，但是考虑到陈阿姨家的情况，他们为陈阿姨免去了此次制作模型的费用。
    当记者问患者看到这个看到3D打印模型什么感受时，陈阿姨和老伴都摇头表示长这么大从来没听说过，看着3D模型才知道自己的脚弯曲的很厉害，感觉很新奇。陈阿姨的女儿女婿表示，作为年轻人，他们也是第一次看到，当他们看到秦主任拿着这个模型来给他们讲解病情时也觉得非常有意思。而这次手术很成功，也让他们全家切切实实的感受到高科技带来的好处。
    医生对3D技术的设想：部分治疗材料实现“私人定制”
    秦晓东主任医师表示，未来3D打印技术可以帮助医生为患者提供更多的帮助。例如对于一些骨缺损类的疾病，如各类骨折、骨肿瘤切除手术，医生可以通过软件及时把患者的相关数据录入打印机，采用钛粉一类的材料，直接定制个性化的、更加符合患者伤情的钢板。目前，个性化定制钢板已经在江苏省人民医院创伤骨科应用于临床；也许以后医生还可以采用人造骨（磷酸钙或羟基磷灰石）材料直接打印成需要的人骨对伤口进行修补或者移植到人体上，但是这个过程还需要进一步研发，并且打好的模型在进入人体前如何消毒，也是大家需要继续攻克的难题。
    国外目前还有人在研究细胞3D打印，也许不久的将来，通过3D技术还能打印出心肌组织，肺脏，动静脉血管等，虽然目前这一技术的应用尚处于试验阶段，但未来有望逐步应用于器官移植手术中。
    什么是“先天性马蹄内翻足”？
    据秦晓东介绍，先天性马蹄内翻足是常见的先天性足畸形。由足下垂、内翻、内收三个主要畸形综合而成。以后足马蹄、内翻、内旋，前足内收、内翻、高弓为主要表现的畸形疾病。畸形明显，一出生就能发现，因此疏忽的病例较少见，多能及早治疗，效果也较好，但病因尚不清楚。无特殊药物治疗。先天性马蹄内翻足的治疗原则，以矫正畸形为主，早期畸形矫正，足功能均可恢复。应根据患儿年龄、畸形程度选择治疗方法。开始可采用手法，要求坚持不懈，长期观察，并制订个体化的治疗计划。手术治疗应考虑到肢体的发育生长因素，手术矫正可分次进行，破坏性不宜太大。