FDM 技术

FDM 又称熔融沉积成型,是迄今为止使用广泛的 3D 打印工艺之一

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重建年轻的心-Stratasys帮助外科医生挽救更多儿童

重建年轻的心-Stratasys帮助外科医生挽救更多儿童

2020-05-27 10:03
“我的团队能在手术开始前直观感受整个手术过程。 我们确定了最安全的方案,并且轻鬆将创口控制到最小。”
— Redmond Burke 医生,Nicklaus 儿童医院
 
Mia
 
Mia 患有主动脉双弓缺陷,长期呼吸不畅。医生利用 3D 列印心脏模型找到了最佳修复方案。
 
 
对于罕见疾病患者,Burke 医生必须依据每个儿童的不同病况与身体结构来设计治疗方案。 在 Mia Gonzalez 的病例中,医生需要帮她解开纠缠在一起的双层脉弓,这是一种结构性病症,血管环缠绕在气管和食道的四周,抑制空气流动,并导致咳嗽和呼吸道反复感染。 前往 Nicklaus 儿童医院之前 Mia 一直被误诊为哮喘,在其他医院接受了长达 4 年的反复治疗,饱受呼吸和吞咽困难之苦。
借助 Stratasys 解决方案,Nicklaus 儿童医院参照 Mia 的 CT 扫描图为她製作了 3D 列印心脏模型。 有了这个模型,Burke 和他的团队便能确定脉弓需要分离的部位,以达到最佳的治疗效果。
 
 
“我们利用极精密的成像系统、超声心动描记术和 CT 血管造影术对 Mia 的心脏进行了研究,”Burke 医生介绍说, “但是对外科医生而言,能够将精确的心脏複製品拿在手上,无疑更具说服力。 我的团队能在手术开始前直观感受整个手术过程。 我们确定了最安全的方案,并且轻鬆将创口控制到最小。 我曾见过好几个类似 Mia 这样罕见病症手术的失败案例。 有了 3D 心脏模型的説明,我对她的手术胸有成竹,因为我能事先充分瞭解她独特的心脏结构。”
Burke 医生还使用这个模型向 Mia 的家人解释手术情况。 “我把模型放在他们面前说:‘就是这个东西阻碍了 Mia 的呼吸。 … 这就是孩子的心脏结构,我准备这样来修复。’’ ”
 
 
“在将近四年半的时间裡,我们茫然无措;而突然间在短短两个月的时间裡,Mia 就从手术中恢复过来,回归正常生活,”Mia 的妈妈 Katherine Gonzalez 感慨万千,“这是我们刻骨铭心的一次经历。”
 
Adenelie
 
Redmond Burke 医生使用 3D 列印模型与他的心脏危重病护理团队讨论 Adenelie 的手术方案。
Adenelie Gonzalez 出生时伴有严重的心脏缺陷,医学上称为完全性肺静脉异位连接。 在刚出生和九个月大时,Adenelie 分别进行了手术,她的肺部被插入四根导管,但疗效甚微。 她四岁时体重仅 12.7 公斤,健康状况急剧恶化。 没有医生愿意为她进行如此高风险的手术。
 
 
“看过 Adenelie 的 X 光照片和肺部导管后,当时我觉得她的病没什麽希望,”Burke 医生回忆道, “她这种情况非常罕见。” 单凭电脑扫描照片无法进行治疗。 “但是后来我考虑,如果有一个各方面与她的心脏结构完美匹配的 3D 心脏模型存在,也许我能够为她制定一个大胆的手术方案。 我们可以针对她的心脏结构设计出完全互补的组件,弥补她的缺陷。”
 
 
接下来要解决的难题就是如何列印出一个与正常心脏一样柔软逼真的 3D 心脏模型。 Nicklaus 儿童医院的心脏外科生物工程师 Chelsea Balli 经过反复验证,确定邵氏 A 值为 60 的材料最接近真实的心脏。 Stratasys Connex3 3D 印表机符合这一要求,它具有光敏树脂材料的一系列特点。
 
 
 
思考因感知而深刻
 
 
 
对于外科医生而言,一个精确的 3D 模型比单纯的先进成像技术更有价值。
 
 
Burke 随身带著这个心脏模型,一有空就从包裡拿出来,触摸它,感受它,将它翻来覆去的研究,然后在脑海裡模拟各种修复方案。 他不断在这个模型上试验,拨弄上面的血管,研究各种修复方法的可行性,因为这正是他稍后要对 Adenelie 的心脏所做的事情。 在不断的试验探索中,他逐渐摸索出了一种可行的方法。
 
 
Burke 确定了待修复部分的实际大小和所处位置,如此一来他们就可以提前做好准备,儘量缩短 Adenelie 使用体外迴圈机的时间。 后来,这个模型被他用来向 Adenelie 的父母解释手术原理,并且用于团队的理论研究。
 
 
手术室内,Adenelie 的心脏被连接在体外迴圈机上,医生把它降温至冰点,避免在修复时造成损伤。 Burke 医生主刀修复,手术后她的心脏恢复至正常温度。 现在它重新开始正常跳动。 自出生以来,Adenelie 的心室内压首次正常。

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