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    我院胸壁外科研究所联合数字医疗3D打印联合实验室共同设计数字材料修复肿瘤侵袭的胸壁

    2020-08-26 11:27

    近日,广东省第二人民医院胸壁外科研究所联合数字医疗3D打印联合实验室共同设计一种崭新的修复材料——数字材料,可紧紧围绕胸壁病灶的真实数据、胸廓的机体结构数据进行个性化设计。患有严重胸壁肿瘤的张明(化名),成了第一个“吃螃蟹的人”。


    一岁半幼儿发育迟缓

    原因竟是疑难疾病

    已经被胸壁肿瘤折磨4个月了的张明,近日终于成功切除了肿瘤。根据肿瘤范围和手术特征设计制作的新修复材料,与她缺损的胸壁无缝对接,张明享受到了新修复材料带来的好处。


    4个月前,张明感到前胸壁疼痛不适,一检查发现胸骨肿瘤,不仅大面积侵犯胸壁组织,还向心脏方向挤压,造成双侧多条肋软骨受累,病情不仅复杂并且非常严重。



    数字三维(3D)成像,显示病灶的精确位置与信息

    张明辗转去了好几家医院,但是因肿瘤侵犯范围广且肿瘤切除及胸壁重建难度巨大而未得到治疗。最后,她慕名找到广东省第二人民医院胸壁外科主任、主任医师王文林,希望可以切除肿瘤、修复胸壁。


    了解到张明的情况,王文林主任表示:“由于肿瘤巨大,需要切除大部分胸骨及多根肋骨,如何将胸前的缺损进行完整有效的重建成为手术的关键。”


    经充分术前准备,王文林主任为她实施了肿瘤切除并胸壁重建术,先将巨大肿瘤完整切除,然后进行胸壁重建手术。术中,他用上了“黑科技”:新一代胸壁修复材料——数字材料进行胸壁重建。手术历时3小时完成,获得圆满成功。


    王文林主任告诉记者:“此次手术使用了数字材料并获得成功,当数字材料与胸壁完美契合的时候,意味着这是更理想的胸壁修复材料。目前,已经有5名患者用上了数字材料,修复效果都很好。”


    他介绍,数字材料是一个与以往所有材料概念完全不同的新概念,是针对患者胸壁结构数据进行分析模拟后,按照手术的具体要求,采用特殊工艺设计加工出来的修复材料。



    以数据为依据  

    数字材料直接来自患者

    数字材料的核心是数据,充分体现了数字化处理的特征。王文林主任表示,数字材料的整个制作过程都紧紧围绕数据。所有尺寸、性状、形状均来自精准的、直接的数据。这些数据直接来自患者自身,不仅包括了病灶的数据,而且还有大量与之相关的机体结构数据,充分体现了数字化处理的特征。


    ▲数字材料制作流程图


    数字材料也是直接对标手术操作进行设计。制作前直接进行手术模拟,模拟过程是真实手术的复制。在此过程中,修复材料直接瞄准手术的细节,比如固定部位的特性(形状、大小)、固定的部位、固定的方式等,这使得修复材料更加精准。



    ▲依据病灶数据获得的数字图像


    “尤其是像张明这样胸壁大面积缺损的患者,修复材料的形状、大小、结构都需要严格的把握,数字材料可以说是完全为她定制的修复材料,它的诞生就是专门用于胸壁的重建与修复。”王文林主任说。



    ▲电脑模拟肿瘤切除范围




    未来:胸壁重建手术中

    广受欢迎的材料

    在各种胸壁外科手术中,胸壁重建往往是一项重要的内容。胸壁是一种特殊的结构,由于存在有骨性结构,而骨性结构的完整性不仅影响生理功能,而且影响术后胸部的外观。


    以往用于重建的材料很多,有钢板、钛网、有机玻璃、骨水泥、各种合金材料等,这些材料各有特点,可以满足不同手术的需要,但随着进一步临床实践,材料的形状、大小、结构等方面的缺陷,常常会制约胸壁手术的开展。


    实践表明,数字材料的使用,使胸壁重建手术更加简单、更加精细,尤其当涉及大面积、多种结构的复杂胸壁缺损时,数字材料更有其他材料无法比拟的效果。



    ▲联合数字医疗3D打印联合实验室制造数字材料使胸壁重建手术更简单、精细


    近年来,3D打印材料备受关注,能像打印机一样制造出相当高精确度的所需材料,但仍不能满足临床对胸壁重建材料的需要。


    数字材料与之存在设计阶段的相似性,因此联合广东省第二人民医院数字医疗3D打印联合实验室,针对前端大量数据进行了处理,根据手术需要采用特殊工艺进行设计与加工,更能满足手术的需要。


    王文林主任表示:“数字材料虽是一个崭新的概念,但随着对概念认识的加深,该材料将成为各种胸壁重建手术中广受欢迎的材料。”


    专家介绍        



    王文林胸壁外科主任 主任医师

    1985年考入第三军医大学,1990年获学士学位;1994年就读第一军医大学研究生,2000年获得博士学位;2002年于中山大学附属第一医院完成博士后工作。


    国际微创心脏外科学会委员,广东省心胸外科学会常委,广东省创伤学会常委,广东省发明家协会委员,广东省自然基金评委。


    长期开展胸廓畸形的手术攻关,在各类复杂胸廓畸形的基础研究和临床治疗方面积累了丰富的经验。


    针对漏斗胸畸形设计了“改良胸骨翻转术”、“改良NUSS手术”、“非胸腔镜下漏斗胸矫治术”、“双孔微创漏斗胸矫治术”、“剑突下漏斗胸微创矫治术”等术式,使漏斗胸手术难度明显降低,费用明显减少,安全系数大大提高,手术效果也明显改善。


    针对各类鸡胸畸形设计了“全微创鸡胸矫治术”、“复杂鸡胸的联合微创手术”等术式,使鸡胸手术彻底简化。针对单侧胸廓发育不良畸形设计了“单侧胸廓畸形矫治术”,不但使此类畸形得到彻底治疗,而且使多种不对称的复杂胸廓畸形取得了满意的疗效。


    针对扁平胸畸形设计了“双侧畸形矫治术”,并首次提出了胸廓畸形双侧一期矫治的理念。针对桶状胸以及鸽胸等复杂畸形设计了“改良胸骨沉降术”,使大批患者得到满意的救治。


    此外,对先天性心脏病并患有漏斗胸畸形手术、先天性心脏病术后漏斗胸鸡胸手术以及各种类型的二次畸形手术进行了大量的研究和尝试,摸索出了一整套有效的处理此类复杂畸形的手术方法,获得了满意的手术效果。


    在从事本单位临床工作的同时,积极进行胸廓畸形手术技术的推广,先后前往国内近二十家单位进行技术指导和手术演示,为广大胸廓畸形患者的康复做出了突出的贡献。


    在认真完成临床工作的同时,积极开展基础研究,先后在国际国内重要学术期刊发表论文43篇,获得国家省部级科研基金6项,获得国家专利49项。


    2009年任广东省第二人民医院心胸外科主任以来,使学科建设发生了翻天覆地的变化,科室连年被评选为优秀科室。2012年,科室被评为“省直青年文明号”,并被国家卫生部、中医药管理局、人事部联合授予“全国卫生系统先进集体”。2013年,科室被评为“广东省重点医学专科。


    由于在工作中的突出表现,2012年被评为“广东省劳动模范”、“广东省优秀管理干部”。


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