《感控时间》第二季第八期：3D打印技术在神经外科的应用
本帖最后由 nn快乐的宝宝 于 2018-5-2 08:25 编辑大家好！这里是《感控时间》第二季第八期！我是南昌大学第一附属医院院感科的周芸。 《感控时间》是SIFIC论坛继《带着问题学规范》、《周五课堂》、《每周一书》等栏目后，又推出的一项栏目。该栏目每周二准时在论坛《其他部位医院感染》版块与大家见面。拟推出十季，每季一个主题，分十期展现给大家，每期配有相关试题或讨论题，凡参与回答正确者奖励金币5枚，试题的答案会在下一期揭晓；另外，也面向广大会员征集当期相关内容的问题，参与提问者同样奖励金币5枚，参与解答者，答案被论坛采用，另奖励金币10枚，问题会在下一期解答。本期我们的探讨的内容是：3D打印技术在神经外科的应用 3D打印（3D Printing）技术，又称添加制造、增材制造或增量制造技术。根据美国材料与试验协会（ASTM）2009年成立的3D打印技术子委员会F42公布的定义，3D 打印是指一种与传统的材料去除加工方法相反的，基于三维数字模型的，通常采用逐层制造方式将材料结合起来的工艺。3D打印技术的内容涵盖了产品生命周期前端的“快速原型”到全生产周期的“快速制造”，以及其他所有相关的打印工艺、技术、设备类别和应用。它由计算机辅助设计数据及成型设备将成型材料以“分层制造，逐层叠加”的原理，快速制作所需物件三维实体的一种分层制造技术。 3D打印分为数据采集、数据处理和打印三个步骤。①数据采集。这是3D打印技术的第一步，也是关键的一步，只有获得了完整、准确的数据资料才能进行三维重建。目前有多种数据采集方式，在医学领域，随着CT和MRI技术的发展，放射学诊断以其创伤小、分辨率高，成像快等优点成为最理想的数据获取手段。②数据处理。将采集到的数据导入三维重建软件，现在三维重建软件有多种: Agisoft Photo Scan Professional，Visual SFM，Mimics等，其中Mimics 图像处理软件在医学领域得到广泛应用，通过该软件重建三维图像，导出保存为3D打印机能识别的文件格式。③通过软件将文件转换为打印机能读取的横截面信息，利用3D打印材料通过热融等方式逐层地打印出来，冷却后即成为一个整体。这种技术的特点是对需打印的物体形状无特殊要求，且打印的精度非常高。 目前3D打印技术在外科手术领域运用较为活跃，立体解剖模型速度快、精准度高，能帮助术者从术前规划、术前沟通到精准立体的模拟手术操作过程。其运用的领域包括颌面外科、口腔科、神经外科、整形外科、骨科、肝胆腹腔手术等方面。而神经系统解剖结构的复杂性，使得脑外科手术在所有外科系统中难度较大、要求较为精细。失之毫厘差之千里，根据患者个体情况选择最适合的手术路径和手术操作是非常必要的。因此，进行准确、直观和个体化的手术计划及模拟是神经外科发展的需要，而3D打印技术被寄予厚望。目前3D打印技术主要应用于以下神经外科以下方面：1. 用于神经外科教学培训、手术计划及医患沟通中枢神经系统结构复杂，低年资的神经外科年轻医师一般很难在短时间内理解并掌握，他们通过传统的解剖图谱、标本教学以及临床实践去学习并体会，即便是通过手术观摩，由于视角问题也不能很细致地看清一些解剖结构，在学习体会上可能造成困扰。而这些细微结构可使用3D打印机原比例地打印出来，立体的呈现在医师面前，可以提高学习效率。在制定手术计划时，3D打印出的病灶模型不仅能够给予医师直观的展示，进行准确严格的术前准备、完美精细的术中操作，亦可在与患者及其家属沟通显示出其优势，由于神经结构的精细性以及复杂性，医疗术语和专业词汇会让患者及其家属一头雾水甚至不知所云，使沟通难以继续。如果采用举例子、打比方等通俗易懂的方法去说明问题，患方就能够容易理解，并能够与医师进行交流、沟通，达到事半功倍的成效。若进一步能够拿出实体模型与患方进行沟通，则能够使交流更加融洽。用3D打印机打印出1∶1 的神经系统病变结构，则可以让患者以及家属能够直观了解病情，解决了信息的不对称性，有助于解释和沟通，使医患关系更加和谐。2. 用于颅内动脉瘤的诊断治疗颅内动脉瘤是指颅内动脉血管壁囊性膨出性病变，其容易在血压突然升高甚至无明显诱因的情况下破裂出血，常见于Willis环的动脉分叉处，是自发性颅内出血，特别是蛛网膜下腔出血的最常见原因。其瘤壁薄，随时可能破裂，一旦破 裂出血，治疗相当棘手，预后差，而且有相当一部分还会再次破裂出血，因此早期诊断，早期治疗是必要的。目前的检查方法有多种: 颅脑CTA、MＲA、DSA等，各种检查方法虽可发现大部分动脉瘤，且DSA还能提供血流动力学方面的信息，但因其拍摄角度的差别，特别是对于微小动脉瘤，更容易漏诊或误诊。通过CTA 建立的模型允许利用计算机软件在三维空间任意旋转，从不同角度观察动脉瘤 大小、与周围血管神经的关系、瘤颈的直径及与动脉瘤的位置关系，具有更直观的效果，能把动脉瘤的属性更真实地展现出来，可以确诊直径大于3mm 的颅内动脉瘤，还可以协助诊断小于3mm的动脉瘤，因此对颅内动脉瘤诊断具有重要的应用价值。进一步将三维图像通过3D打印机打印出来，还可为动脉瘤栓塞、夹闭等高难度手术设计提供正确合理的指导。3. 用于颅脑肿瘤手术通过三维影像重建扫描技术可较为直观地显示颅脑肿瘤的位置、大小及邻近重要血管、神经、颅骨的组织解剖关系，使术者获得更丰富的空间立体图像信息，更加熟悉手术操作流程，包括体位摆放、颅颈屈曲旋转角度、手术入路、皮肤切口、钻孔深浅、肿瘤暴露方法、切除程度以及应急预案等详细的手术计划。利用3D打印技术模拟出的肿瘤实体模型，尤其对颅内深部或靠近大血管的肿瘤，能将矢状窦、乙状窦、横窦、重要血管以及肿瘤等结构投射到颅骨或头皮上，可与神经导航结合，接受DICOM格式和光固化立体造型术（STL）格式数据，术时通过做好的3D虚拟模型数据复制到神经导航上直接使用，提高效率，对手术实施更有指导意义。4. 用于颅骨创伤及修补外力作用下（各种外伤、撞击等）头部运动状态突然变化，脑组织与颅骨之间，不同的脑结构之间发生碰撞、剪切，颅骨损伤部位和程度均有不同表现，其中创伤性颅脑损伤（traumatic brain injury，TBI）合并颅骨骨折会增加脑卒中的发生概率，故尽早明确是否合并存在骨折及损伤的具体情况尤为重要。其中颅底骨折并不少见，普通平片显示骨折线的概率不超过50%，而多层螺旋CT在空间解剖方面的显示存在局限，对于复杂骨折的骨折线走向、累及范围难于明确。而颅骨3D图像弥补了前者的不足，通过图像的三维重建，能立体、直观地显示骨折的位置、骨折线走向、长短和累及范围，包括是否影响静脉窦、脑膜中动脉、脑皮质等重要功能区，对于术式的选择路径具有重要意义。颅骨缺损会导致患者颅骨的保护功能受损，从而引发患者的各种神经系统症状。医学发展日新月异，患者对手术效果要求更高，除了达到外形和功能的修复，还要兼顾外形美观。3D打印技术可以帮助外科医生根据患者颅骨缺损的实际情况进行个性化的数字化精确修复，最大程度地接近自然外观的效果。5. 用于颅脑血管病3D打印技术对颅脑血管有较好的模拟度，通过3D模型对术前影像进行三维实物重现，了解血管畸形团空间构筑学特征，制定手术方案，同时实时监测血管内介入治疗或显微外科手术中病灶栓塞或切除的程度，残留畸形团的位置及其与供血动脉与引流静脉间的关系，以及病变与周围组织结构的关系，帮助实现精准医疗。6. 用于支架修复神经组织为了促进组织愈合和再生，桥接组织空腔和限制胶质瘢痕形成是十分必要的。研究发现，宏观与微观均被精确控制的 3D打印仿生支架可通过调节损伤周围炎性反应，减少瘢痕组织的形成。支架还可通过桥接组织空腔，促进轴突再生并延伸至损伤侧。
本期问题：多选题：1. 3D打印分为哪三个步骤（ ）？A. 数据采集B. 数据处理C. 模型塑造D. 打印2.目前3D打印技术主要应用于神经外科以下哪些方面？（ ）A. 用于神经外科教学培训、手术计划及医患沟通B. 用于颅脑肿瘤手术C. 用于颅骨创伤及修补D. 用于颅脑血管病第二季第七期正确答案：第1题正确答案：AB；第2题正确答案：ABCD往期感控时间链接：“感控时间”第一季第一期：院前应急救援人员的标准预防http://bbs.sific.com.cn/thread-200488-1-1.html“感控时间”第一季第二期：院前急救设备的消毒管理http://bbs.sific.com.cn/thread-200771-1-1.html“感控时间”第一季第三期：救护车急救医药物品的管理http://bbs.sific.com.cn/thread-200987-1-1.html“感控时间”第一季第四期：真空负压夹板担架知多少？http://bbs.sific.com.cn/thread-201248-1-1.html“感控时间”第一季第五期：救护车中的“特种兵”http://bbs.sific.com.cn/thread-201434-1-1.html“感控时间”第一季第六期：急救有力武器—便携式呼吸面罩的应用与消毒http://bbs.sific.com.cn/thread-201628-1-1.html“感控时间”第一季第七期：你了解应急救援宿营车（折叠舱）吗？http://bbs.sific.com.cn/thread-201869-1-1.html“感控时间”第一季第八期：我们距离生命的距离只差一步之遥http://bbs.sific.com.cn/thread-202097-1-1.html“感控时间”第一季第九期：简易呼吸器消毒与呼吸机相关下呼吸道感染有关吗？http://bbs.sific.com.cn/thread-202343-1-1.html“感控时间”第一季第十期：空中救护车的感染防控 http://bbs.sific.com.cn/thread-202599-1-1.html“感控时间”第二季第一期:神经外科手术器械的管理http://bbs.sific.com.cn/thread-202805-1-1.html“感控时间”第二季第二期:神经外科的介入防护http://bbs.sific.com.cn/thread-202885-1-1.html“感控时间”第二季第三期：神经外科患者呼吸机相关肺炎的预防与控制http://bbs.sific.com.cn/thread-203063-1-1.html“感控时间”第二季第四期：神经外科患者尿路感染的预防与控制http://bbs.sific.com.cn/thread-203322-1-1.html“感控时间”第二季第五期：神经外科患者导管相关性血流感染的预防与控制！http://bbs.sific.com.cn/thread-203589-1-1.html“感控时间”第二季第六期：神经外科手术部位备皮http://bbs.sific.com.cn/thread-203935-1-1.html“感控时间”第二季第七期：神经外科ICU医院感染诊断http://bbs.sific.com.cn/thread-204320-1-1.html
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答案：1、ABD 2、ABCD 答案1、ABD 2、ABCD{:1_12:}{:1_12:}{:1_12:} 1、A、B、D
2、A、B、C、D 1.ABD 2.ABCD 1、ABD
2、ABCD 答案：1、ABD 2、ABCD 1.ABD 2.ABCD 答案：1、ABD 2、ABCD 1. ABD
2. ABCD 答案：
1、ABD
2、ABCD 1.ABD
2.ABCD 1、ABD 2、ABCD 答案：1、ABD 2、ABCD 答案：
1、ABD
2、ABCD 第一题、ABD
第二题、ABCD
答案：1、ABD 2、ABCD 答案： 1、ABD2、ABCD 1ABD 2ABCD
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