论有个极客老公的重要性:3D打印肿瘤,妻子重获新生

关于3D打印如何用于医疗及其效果如何神奇,已经有过不少报道。但无论是用于打印产品原型、假体或是国际空间站所需的零部件,3D打印最具革命性的意义其实在于:它可以为每个人所用。

​迈克尔·巴尔泽夫妇的3D打印故事便体现了这一点。在妻子被确诊患有致命肿瘤之后,他将妻子的颅骨3D打印出来,并发给了全美上下的知名外科医生。最后,一名医生使用他打印的3D颅骨准备了一台精确的新型手术,用微创的方式摘除了其妻的肿瘤。若非巴尔泽的创意思维,他的妻子即使未被肿瘤夺去生命,也会难免有一只眼睛失明。

帕米拉·莎万·司各特和丈夫为她3D打印的真实比例颅骨模型;肿瘤就位于她右手无名指所指处(图片来源:Makezine)

帕米拉·莎万·司各特和丈夫为她3D打印的真实比例颅骨模型;肿瘤就位于她右手无名指所指处(图片来源:Makezine)

巴尔泽和妻子帕米拉·莎万·司各特对疾病都不陌生。巴尔泽之前在美国空军担任技术指导和软件工程师,与疾病抗争已久之后无奈离开了工作岗位;司各特更是在肿瘤发现之前才做了甲状腺摘除手术。

正是那场甲状腺手术,教会了这对夫妻如何携手应对人生的最艰难时刻。通常,摘除甲状腺需要在喉部开刀,不仅会留下又长又丑的疤痕,术后还需要漫长的时间来恢复。经过不懈的研究,这对夫妇找到了另辟蹊径的医生。他们从加利福尼亚来到匹兹堡大学医学中心的机器头颈手术中心。在那里,一只机器人手臂以微创手术精准地切除了司各特的甲状腺,而人类医生的手可能未必会如此稳健。通过这次手术,他们明白了最新先进技术的价值所在,也意识到不要拘泥于传统的治疗方法。

但是术后仅几个月,司各特就出现了剧烈的头痛。由于担心甲状腺手术的并发症,巴尔泽敦促妻子赶快去做核磁共振检查。她去了,结果很糟糕。医生在她的左眼后方发现了一个直径3厘米的肿瘤。夫妇俩十分沮丧,但做诊断的医生们却相当乐观。他们说,这样的肿瘤在女性中很常见,并建议司各特一年之后再来复查。然而巴尔泽仍然心存疑虑,并开始积极寻求多方意见。他把核磁共振扫描结果发给全美的医生,这些医生们几乎一致表示,司各特需要即刻接受手术。

司各特左眼后就是3厘米的肿瘤

司各特左眼后就是3厘米的肿瘤

数月后,司各特又做了一次核磁共振。这一次,看到结果的医生吓坏了:肿瘤似乎在加速变大,这就意味着司各特的症状比最初诊断的要严重得多。但当资深3D设计师巴尔泽将妻子的DICOM图像(医学数字成像的标准格式)和之前的核磁共振结果比对后发现,肿瘤其实并未增长,只是放射科医生从另一个角度观察时看起来大了些而已。

巴尔泽在接受Makezine网站的采访时说,“我当时就想,我们为什么不更进一步,看看能不能借助什么工具,把2D的DICOM图像做成3D模型呢?”

然后巴尔泽就做了模型打印了出来,并开始思考如何寻求更好的治疗手段。妻子司各特患的是脑膜瘤,要到达病灶并摘除它,就必须把颅骨锯开,把大脑“连根拔起”,然后从颅底把肿瘤取出。是的,这事听起来可怕,实际操作起来也是一样可怕。这样一场手术下来,司各特很可能会失去嗅觉、味觉甚至失明。

把核磁共振扫描结果叠放在一起,观察肿瘤的实际大小

把核磁共振扫描结果叠放在一起,观察肿瘤的实际大小

绝望之际,巴尔泽把3D模型发给了全美的医生,希望可以找到其他的治疗方式。他很幸运,就在司各特做甲状腺摘除手术的匹兹堡研究中心,一位神经外科医生同意考虑开展微创手术,通过司各特的左眼睑介入肿瘤,用微型钻头将其摘除。

巴尔泽把真实比例的3D颅骨模型寄给了这位医生,医生团队用它进行了模拟练习并规划了手术程序。2014年5月,在匹兹堡大学医学中心,医生只在司各特的左眼上开了一个小口,就摘除了肿瘤。医生注意到,肿瘤已经开始缠绕司各特的视神经了,如果手术再拖6个月,她肯定会失明。经过8个小时的手术,95%的肿瘤被成功摘除,而且没有留下明显的疤痕。这可谓是一场全面的胜利,而且这胜利的意义也超越了这对夫妇的生活本身。

巴尔泽的创意在全国医学界名声大震。他救治妻子的不懈努力,也无心插柳地为德克萨斯州奥斯汀医学创新实验室的创立奠定了基础。该实验室于2014年10月落成,它将利用3D打印模型规划手术流程,并向患者解释诊断结果。

3D打印成品。医生就是凭借着它通过微创技术移除了司各特的肿瘤

实验室的首席执行官迈克尔·帕顿博士表示,“现在3D打印就像软件一样:快速迭代,快速失败,一有产品就迅速推向市场。你可以打印产品原型,然后打印模拟器官并用其进行产品测试;也许很快就能摒弃活体动物研究,而且可以在大规模患者测试开展之前进行概念验证。”

3D打印离你并不远!如果你有核磁共振或CT扫描结果,就可以按照如下步骤打印自己的头骨、身体骨骼或器官:从医生处获取DICOM文件;下载3D Slicer,使用区域增长工具分割图像;提取3D表面网格并保存为STL格式文件;使用ParaView图像处理工具简化网格;打印。

【来源:ZME Science 作者:Tibi Puiu 编译:未来论坛饭小羯 审校:未来论坛商白】

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