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    我院胸壁外科研究所聯合數字醫療3D打印聯合實驗室共同設計數字材料修復腫瘤侵襲的胸壁

    2020-08-26 11:27

    近日,廣東省第二人民醫院胸壁外科研究所聯合數字醫療3D打印聯合實驗室共同設計一種嶄新的修復材料——數字材料,可緊緊圍繞胸壁病灶的真實數據、胸廓的機體結構數據進行個性化設計。患有嚴重胸壁腫瘤的張明(化名),成了第一個“吃螃蟹的人”。


    一歲半幼兒發育遲緩

    原因竟是疑難疾病

    已經被胸壁腫瘤折磨4個月了的張明,近日終于成功切除了腫瘤。根據腫瘤范圍和手術特征設計制作的新修復材料,與她缺損的胸壁無縫對接,張明享受到了新修復材料帶來的好處。


    4個月前,張明感到前胸壁疼痛不適,一檢查發現胸骨腫瘤,不僅大面積侵犯胸壁組織,還向心臟方向擠壓,造成雙側多條肋軟骨受累,病情不僅復雜并且非常嚴重。



    數字三維(3D)成像,顯示病灶的精確位置與信息

    張明輾轉去了好幾家醫院,但是因腫瘤侵犯范圍廣且腫瘤切除及胸壁重建難度巨大而未得到治療。最后,她慕名找到廣東省第二人民醫院胸壁外科主任、主任醫師王文林,希望可以切除腫瘤、修復胸壁。


    了解到張明的情況,王文林主任表示:“由于腫瘤巨大,需要切除大部分胸骨及多根肋骨,如何將胸前的缺損進行完整有效的重建成為手術的關鍵。”


    經充分術前準備,王文林主任為她實施了腫瘤切除并胸壁重建術,先將巨大腫瘤完整切除,然后進行胸壁重建手術。術中,他用上了“黑科技”:新一代胸壁修復材料——數字材料進行胸壁重建。手術歷時3小時完成,獲得圓滿成功。


    王文林主任告訴記者:“此次手術使用了數字材料并獲得成功,當數字材料與胸壁完美契合的時候,意味著這是更理想的胸壁修復材料。目前,已經有5名患者用上了數字材料,修復效果都很好。”


    他介紹,數字材料是一個與以往所有材料概念完全不同的新概念,是針對患者胸壁結構數據進行分析模擬后,按照手術的具體要求,采用特殊工藝設計加工出來的修復材料。



    以數據為依據  

    數字材料直接來自患者

    數字材料的核心是數據,充分體現了數字化處理的特征。王文林主任表示,數字材料的整個制作過程都緊緊圍繞數據。所有尺寸、性狀、形狀均來自精準的、直接的數據。這些數據直接來自患者自身,不僅包括了病灶的數據,而且還有大量與之相關的機體結構數據,充分體現了數字化處理的特征。


    ▲數字材料制作流程圖


    數字材料也是直接對標手術操作進行設計。制作前直接進行手術模擬,模擬過程是真實手術的復制。在此過程中,修復材料直接瞄準手術的細節,比如固定部位的特性(形狀、大小)、固定的部位、固定的方式等,這使得修復材料更加精準。



    ▲依據病灶數據獲得的數字圖像


    “尤其是像張明這樣胸壁大面積缺損的患者,修復材料的形狀、大小、結構都需要嚴格的把握,數字材料可以說是完全為她定制的修復材料,它的誕生就是專門用于胸壁的重建與修復。”王文林主任說。



    ▲電腦模擬腫瘤切除范圍




    未來:胸壁重建手術中

    廣受歡迎的材料

    在各種胸壁外科手術中,胸壁重建往往是一項重要的內容。胸壁是一種特殊的結構,由于存在有骨性結構,而骨性結構的完整性不僅影響生理功能,而且影響術后胸部的外觀。


    以往用于重建的材料很多,有鋼板、鈦網、有機玻璃、骨水泥、各種合金材料等,這些材料各有特點,可以滿足不同手術的需要,但隨著進一步臨床實踐,材料的形狀、大小、結構等方面的缺陷,常常會制約胸壁手術的開展。


    實踐表明,數字材料的使用,使胸壁重建手術更加簡單、更加精細,尤其當涉及大面積、多種結構的復雜胸壁缺損時,數字材料更有其他材料無法比擬的效果。



    ▲聯合數字醫療3D打印聯合實驗室制造數字材料使胸壁重建手術更簡單、精細


    近年來,3D打印材料備受關注,能像打印機一樣制造出相當高精確度的所需材料,但仍不能滿足臨床對胸壁重建材料的需要。


    數字材料與之存在設計階段的相似性,因此聯合廣東省第二人民醫院數字醫療3D打印聯合實驗室,針對前端大量數據進行了處理,根據手術需要采用特殊工藝進行設計與加工,更能滿足手術的需要。


    王文林主任表示:“數字材料雖是一個嶄新的概念,但隨著對概念認識的加深,該材料將成為各種胸壁重建手術中廣受歡迎的材料。”


    專家介紹        



    王文林胸壁外科主任 主任醫師

    1985年考入第三軍醫大學,1990年獲學士學位;1994年就讀第一軍醫大學研究生,2000年獲得博士學位;2002年于中山大學附屬第一醫院完成博士后工作。


    國際微創心臟外科學會委員,廣東省心胸外科學會常委,廣東省創傷學會常委,廣東省發明家協會委員,廣東省自然基金評委。


    長期開展胸廓畸形的手術攻關,在各類復雜胸廓畸形的基礎研究和臨床治療方面積累了豐富的經驗。


    針對漏斗胸畸形設計了“改良胸骨翻轉術”、“改良NUSS手術”、“非胸腔鏡下漏斗胸矯治術”、“雙孔微創漏斗胸矯治術”、“劍突下漏斗胸微創矯治術”等術式,使漏斗胸手術難度明顯降低,費用明顯減少,安全系數大大提高,手術效果也明顯改善。


    針對各類雞胸畸形設計了“全微創雞胸矯治術”、“復雜雞胸的聯合微創手術”等術式,使雞胸手術徹底簡化。針對單側胸廓發育不良畸形設計了“單側胸廓畸形矯治術”,不但使此類畸形得到徹底治療,而且使多種不對稱的復雜胸廓畸形取得了滿意的療效。


    針對扁平胸畸形設計了“雙側畸形矯治術”,并首次提出了胸廓畸形雙側一期矯治的理念。針對桶狀胸以及鴿胸等復雜畸形設計了“改良胸骨沉降術”,使大批患者得到滿意的救治。


    此外,對先天性心臟病并患有漏斗胸畸形手術、先天性心臟病術后漏斗胸雞胸手術以及各種類型的二次畸形手術進行了大量的研究和嘗試,摸索出了一整套有效的處理此類復雜畸形的手術方法,獲得了滿意的手術效果。


    在從事本單位臨床工作的同時,積極進行胸廓畸形手術技術的推廣,先后前往國內近二十家單位進行技術指導和手術演示,為廣大胸廓畸形患者的康復做出了突出的貢獻。


    在認真完成臨床工作的同時,積極開展基礎研究,先后在國際國內重要學術期刊發表論文43篇,獲得國家省部級科研基金6項,獲得國家專利49項。


    2009年任廣東省第二人民醫院心胸外科主任以來,使學科建設發生了翻天覆地的變化,科室連年被評選為優秀科室。2012年,科室被評為“省直青年文明號”,并被國家衛生部、中醫藥管理局、人事部聯合授予“全國衛生系統先進集體”。2013年,科室被評為“廣東省重點醫學專科。


    由于在工作中的突出表現,2012年被評為“廣東省勞動模范”、“廣東省優秀管理干部”。


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