3D打印技術(shù)在神經(jīng)調(diào)控領(lǐng)域的應(yīng)用解析

lydiazhang   2017-11-22 11:17:03

2007年,神經(jīng)調(diào)控是在科技、醫(yī)療和生物工程相結(jié)合的領(lǐng)域內(nèi),通過植入性或非植入性等方式,對中樞神經(jīng)系統(tǒng)及周圍神經(jīng)系統(tǒng)等發(fā)揮調(diào)控功能,以此達(dá)到恢復(fù)神經(jīng)功能、改善患者生存質(zhì)量的目的。近年來,神經(jīng)調(diào)控技術(shù)廣泛應(yīng)用于神經(jīng)系統(tǒng)損傷、慢性疼痛、膀胱及胃腸道功能障礙等疾病。其中,骶神經(jīng)調(diào)控是一種植入式可程控的骶神經(jīng)調(diào)節(jié)系統(tǒng),已被批準(zhǔn)應(yīng)用于急迫性尿失禁,尿急尿頻綜合征及非梗阻性尿潴留。截止目前,全球已有數(shù)十萬患者接受了該治療。

被譽為“第三次工業(yè)革命的重要標(biāo)志之一的3D打印技術(shù),是一種基于計算機數(shù)字成像技術(shù)及多層次連續(xù)打印的新興快速成型技術(shù)。近幾年來,隨著精準(zhǔn)醫(yī)療及個體化醫(yī)療概念的提出,3D打印技術(shù)在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用日益廣泛。Waran等報道稱3D打印技術(shù)能夠用于打印醫(yī)學(xué)模型,制備用于教學(xué)的頭顱模型。Matthew等利用CT三維重建和3D打印技術(shù)制備患兒肩胛骨腫瘤的模型,協(xié)助醫(yī)生進(jìn)行術(shù)前病情分析。目前,3D打印模型使用多種材質(zhì)進(jìn)行打印,能夠用于骨科醫(yī)療器械,活體組織和器官打印,其應(yīng)用前景非常廣闊。

那么,3D打印技術(shù)是否能夠應(yīng)用于骶神經(jīng)調(diào)控領(lǐng)域呢?骶孔的精確穿刺定位是骶神經(jīng)治療手術(shù)中至關(guān)重要的步驟之一,目前,臨床上通常在C臂機X光定位的指引下完成穿刺,由于骶骨骶孔的解剖位置存在一定的個體差異性,且人的骶孔大小僅為2mm,導(dǎo)致骶神經(jīng)治療中精確定位穿刺異常困難,需要耗費大量時間,加大手術(shù)難度。

2016年12月,上海交通大學(xué)附屬仁濟(jì)醫(yī)院泌尿科在全球首次開展3D打印技術(shù)應(yīng)用于骶神經(jīng)治療獲得成功。該研究選取12例行骶神經(jīng)調(diào)控手術(shù)的患者,隨機分為對照組5例及實驗組7例,其中對照組采用傳統(tǒng)X線透視下十字定位法,而測試組采用3D打印技術(shù)制造個性化穿刺導(dǎo)航模板定位法:患者檢查前進(jìn)行三點固定定位法,在體表人工形成三點不透光標(biāo)記并使用特殊染料進(jìn)行標(biāo)記,以防止導(dǎo)航模板放置導(dǎo)致的偏差。術(shù)前進(jìn)行骶尾椎CT檢查,獲得所需節(jié)段的CT數(shù)據(jù)。對CT數(shù)據(jù)進(jìn)行處理,獲得相應(yīng)軟組織及骨組織數(shù)據(jù),以此為基礎(chǔ)獲得手術(shù)中所用穿刺導(dǎo)航模板三維設(shè)計圖,然后利用3D打印設(shè)備打印成型(圖一),在S3進(jìn)針孔上做到精確定位。

接下來通過比較兩組患者穿刺進(jìn)針次數(shù),穿刺所用時間及術(shù)后感染等術(shù)后并發(fā)癥對臨床療效進(jìn)行評估。結(jié)果如表一所示,兩組患者均完成手術(shù),無傷口感染,而試驗組穿刺進(jìn)針次數(shù)、穿刺成功所用時間及術(shù)中調(diào)控測試時間顯著低于對照組。該研究結(jié)果提示,3D打印技術(shù)應(yīng)用于骶神經(jīng)調(diào)控手術(shù)的可行性及有效性,為骶神經(jīng)調(diào)控的精準(zhǔn)化治療、個體化治療提供了方向。

表一:對照組及實驗組術(shù)中臨床指標(biāo)統(tǒng)計

越來越多的研究表明,3D打印技術(shù)在神經(jīng)領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。2017年, MG Taverner等將3D打印應(yīng)用于神經(jīng)調(diào)控領(lǐng)域,以期為嚴(yán)重脊柱側(cè)彎、骨質(zhì)疏松癥患者探索最佳的治療手段。首先利用3D打印技術(shù)將脊柱CT掃描制作成3D模型(圖二),根據(jù)模型發(fā)現(xiàn)在T12/L1位置存在足夠的空間允許進(jìn)行脊髓刺激實驗。一期實驗結(jié)果表明脊髓刺激明顯改善了患者坐姿、站姿、走路、家務(wù)及社交等行為。永久植入后患者的疼痛也有了一定程度的減輕。

3D打印技術(shù)在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用成效顯著,利用3D打印技術(shù)可制作個體化的醫(yī)療用品。隨著數(shù)字醫(yī)學(xué),新材料技術(shù)的逐步發(fā)展,3D打印技術(shù)在神經(jīng)調(diào)控領(lǐng)域的應(yīng)用前景將更加廣闊。

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