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加拿大首次将3D打印脑模型用于脑外科手术

2015-11-10 09:10
冷血の爱
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  如今,在治疗帕金森、震颤、极端强迫症和一些慢性疼痛等神经性疾病时,有时会使用一种被称为深度脑刺激(deep brain stimulation)的治疗手段来缓解患者的有关症状,这种手段通常需要将电极插入大脑内部。尽管实际的过程并不像听起来那么危险,但是还是相当复杂的,需要提前进行仔细的规划。不过,不幸的是,人类的大脑是一个非常复杂的器官,因此对于不同患者的脑组织来说,插入电极会得到什么样的反应并不总是那么容易预测的,尤其是医生根本看不到患者大脑内部的实际情况。就算现在已经有了更新的大脑成像软件经常进行手术前规划也无法预测哪里可能出现问题。

  深度脑刺激治疗术

  近日,加拿大萨斯喀彻温大学(University of Saskatchewan)的外科负责人Ivar Mendez博士就碰到了这样一个问题。他本来打算将电极插到病人脑部以抑制其过度放电的神经元,然而大脑成像软件未能给他以足够的支持。为了减少风险和手术时间,Mendez博士将一个电极迂回插入患者的大脑,所以它会刺激两个目标区域。但是他的患者大脑的复杂性和不规则结构阻止了软件为其提供安全和充分的手术路径影像。

  Ivar Mendez博士

  于是Mendez博士决定试试他是否能够生成大脑的计算机模型并将其3D打印出来,然后在这个3D打印模型上找出具体路径和目标区域。为此,他找到了该校工程学院寻求帮助,并且很快组织起了一支拥有工程师、MRI技师、神经心理学专家和放射科医生在内的完整团队来帮忙转换MRI数据。尽管如今的成像软件已经非常强大,但是要将这些数据转换成一种3D打印建模软件可以理解的语言还是非常困难。

  为此,Mendez博士和他的团队总共花了7个月的时间才得以成功3D打印出第一个人类大脑原型。尽管这个原型包括了Mendez博士所需要的所有复杂度,包括小核结构,但是他们使用的类似橡胶的材料仍然不够清晰透明,难以看穿。随后开发团队又测试了更多的材料,终于在两周前找到了正确的方法3D打印出精确的大脑复制品,使Mendez可以成功地找出深度闹刺治疗术的正确路径。

  “当一无所知的时候,你会真正的迷失。但是当你手上有模型,它能够让你看到你到底要去哪里时。你就可以很有信心地进行手术,并且把针放进患者的大脑里。”Mendez博士解释说。

  最终的大脑模型是用一种合成橡胶材料打印而成的,它几乎与真实的脑组织完全一致。这个3D打印的脑模型比您所想象的要大一些,很柔软,您可以轻轻挤压压缩它,它会很快弹回原来的形状。它也是完全透明的,并用不同的颜色对目标区域进行了标注,使医生更容易正确地规划手术路径规划。

  对于外科手术团队来说,3D打印器官模型是一个相对较新的工具,但是它们的价值已经在一些非常危险和困难的手术中得到了验证。尽管类似的技术已经用于人体的其它器官如心脏等,但是将3D打印大脑模型用于外科手术前规划还是第一次。而现在,Mendez博士得到了完善的新工艺,他凭着3D打印的病人大脑的复制品去最后规划他们的脑部手术。

声明: 本文由入驻维科号的作者撰写,观点仅代表作者本人,不代表OFweek立场。如有侵权或其他问题,请联系举报。

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