广州医生用虚拟影像为手术“导航”

来源: 大洋网-广州日报  作者: 何雪华 乔军伟 张蓝溪 靳婷  Mon Apr 02 14:57:59 CST 2018 A- A+

3D虚拟心脏在术野(指手术时视力所及的范围)上方导航。

3D打印心脏带进了手术室。

3D打印技术、虚拟现实技术、混合现实技术,三种3D技术与医学结合,黑科技“能打”吗?

广东省人民医院向媒体通报,院长庄建团队将混合现实技术辅助应用于近10例复杂先天性心脏病手术,在心脏灌木丛般的血管里“移花接木”,找狭窄“小靶点”。这是全球首创临床突破,更令人自豪的是,三种3D技术与设备全部源自国内。

3D术中导航“移花接木”

2月龄的宝宝小安(化名),一出生就呈现肺逐渐衰竭的样子,呼吸不畅,小脸憋得发紫,新生儿本应“迎风长”,出生体重达标的小安2个月只有3公斤重。他被送到广东省人民医院心儿科,证实罹患严重复杂先天性心脏病——肺动脉闭锁。

3月27日,小安成为全球首例在混合现实技术辅助下接受“心术”的患儿。

医生们借助黑科技MR技术,术前根据CT重建好的虚拟三维小安心脏影像,术中投射到手术台上方,开胸后将虚拟心脏“放到”小安胸腔,同实际心脏重合,接着根据影像指引,一条条把像灌木丛般混乱的侧支血管找到,然后“移花接木”到它们该在的位置。手术仅花了4个多小时,比常规缩短6个小时以上。

紧随小安之后,4岁男宝宝乐乐(化名)也得救了。乐乐也是肺动脉闭锁,还有大室隔缺损、动脉导管未闭、主肺侧支形成,长期脸色青白紫绀,呼吸又短又促,多次得肺炎。乐乐父母说,辗转多家医院,都说孩子心肺功能太差,还在不断衰竭中,建议放弃,省医庄建团队成了乐乐一家最后的希望了。

同样是在混合现实技术的辅助下,乐乐的肺动脉“树干”“树枝”修通了,心室隔也补好了,还闭合了导管,以后他将非常接近正常孩子一般成长。

解密

MR技术解决找侧支血管难问题

省医心外小儿病区主任、省儿童心脏病中心副主任温树生说,以往肺动脉闭锁解除,算得上超大手术——需要左右胸各开一个切口,将一团乱麻般“灌木丛”侧支血管找到,分别游离,再在胸口正中开一个切口,把它们一一拼接到解锁的肺动脉上,一台手术至少超过10个小时。

“早上八九点上台,做到晚上八九点。”温树生说,最耗时又最难的是找侧支血管,不是找到就行,是要找到每一根的起源、走向、游离环境等。

混合MR技术就是解决这一难题的最关键辅助。

术前“走进”3D心脏直击“靶点”

5岁女童小冰(化名),也是复杂先天性心脏病患儿,2年前就接受过心脏手术,近期出现了心肌束肥厚、心内血流通道狭窄,这导致了她小小活动后就严重气促,生长发育也显著迟缓,甚至可能导致猝死。确诊后患儿需要第一时间手术。

医生团队首先将根据CT数据重建好的虚拟三维的小冰心脏3D打印出来,从而确诊是左心室流出道梗阻,这是肥厚肌束造成的;肺动脉与右心室流出通道的吻合处也狭窄了。

3月29日,手术中,团队将小冰的虚拟3D心脏影像投射到手术台上方,开胸后将虚拟心脏“放到”小冰的胸腔,同实际心脏重合,主刀医生岑坚正教授还戴上头戴式显示器(VR眼镜),“走进”小冰的虚拟心脏内部,沿着血管,找到畸形狭窄处,“摸”到血管梗阻长出的小肉环。

在三种3D技术的帮助下,团队形象而直观地摸清了肥厚肌束、狭窄处的解剖结构,精准找到病变部位,精准切除肥厚肌束,以术前规划好的补片加宽好狭窄处,小冰得救了。

解密

3D打印心脏建模探查 虚拟心脏精准“导航”

省医心外综合病区主任岑坚正说,像小冰这样的二次手术的最大难题在于,做过手术后的胸腔,那些原本层次分明的组织已经粘连成一团,导致病变部位寻找困难,周围结构多因而切多少、用多大材料等“雷区”就多,手术的风险极大。

以往对于此类手术,无论是确认心血管异常走形、组织辨认,还是手术具体细节,都只能等开胸后进行术中反复探查,一点点进行,主刀医生还得时刻担心“看得不够清楚”。“这样的手术,以前我只能守在心导管室,寸步不离”,省医心导管室主任黄美萍说。现在有了术前3D打印、AR“走进心脏”、MR虚拟心脏与实际心脏“合体”,全方位导航手术,黄美萍终于放下“场外导航”的担子。

专访团队:

“黑科技”神勇却不增患者一分钱

Q“黑科技”入医,患者需要埋单吗?

三种虚拟技术应用于临床,大大提升手术安全性、精细度,缩短手术时间达1/3以上,目前手术费用以时间计算,患者无疑是省钱又安全了。新技术应用,除了3D打印需要机器与材料成本外,VR设备约2万多元/套,MR设备约3万元/套,全部加起来不到10万元,这样的投入并不会转嫁到患者身上。

更值得一提的是,术时大减,手术室轮转速度加快,就有更多的患者得到更快的治疗机会。

Q业内有“技术都是在病人身上练出来的”说法,3D三项“黑科技”能否改变这一情况?

庄建:在复杂先心领域,病变解剖学特别复杂,而手术治疗需要无比精准。以前,年轻医生正常需要8~10年进行反复的标本模拟与训练才能练出来,偏偏心脏病的标本异常缺乏;哪怕有机台上台了,但手术非常依赖B超、CT、MR、造影等结果,其二维、断层结构等,无比考验医生的解剖学才能、空间位置感,术前你在电脑里哪怕看好记熟三维重建图,但10小时手术下来,人的记忆就不可靠了。

现在有了3D打印虚拟心脏、AR虚拟心脏影像、MR混合现实影像技术,将心脏解剖一一在术者面前呈现,病灶大小、位置、与比邻关系等,一清二楚,不用全靠经验与手感。可以说,只要年轻医生够勤奋,在标本上练出来,完全没问题。

Q下一步会有哪些新进步可以期待?

庄建:首先是在精细度上虚拟技术会增强,现在已经是虚拟与实体心血管基本吻合,下一步还将影像数据来源扩大,不再仅靠CT数据三维重建,而是将超声影像数据也整合入内。

其次是建立一个病例标本库,通常复杂先心实体标本难得,病例是关键,目前省医的2万多病例存放在欧洲数据库,今后将争取自建数据库,可实现更快更有效的临床医生培训教学。

此外,3D虚拟技术目前在心脏病、神经外科、骨科、肺科等应用尝试中,下一步可望应用于更多结构性病变。

临床突破全球首创 3D组合技术中国造

中华医学会胸心分会主任委员、广东省人民医院院长庄建表示,虚拟技术应用于医学临床,今年1月有报道称去年12月国际同行应用AR技术在一例简单先心治疗上,而术前3D打印、AR“走进心脏”、MR虚拟心脏与实际心脏“合体”三种虚拟技术组合出击,并且已经应用接近10例复杂先心治疗,这是全球首创的领先临床突破。

更让庄建自豪的是,这样的全球首创,无论是技术还是设备,我国全都拥有完全自主知识产权。

据介绍,最早应用到临床的虚拟技术是3D打印技术,省医与珠海一家公司联合成立的实验室,已经打印了70多颗虚拟心脏,建模后实现术前、术中导航。“血管都是组织盖着的,以前术中常常找到一半,记忆中的解剖结构就对不上了,血管找不到,只好求助场外。”庄建说,现在有了虚拟心脏导航,再不用担心半途撤、转体外循环,大大提升手术安全。

VR虚拟现实技术,则是与西安电子科技大学的合作,让医生可直接进入虚拟病人“心脏”内,查找观察内部复杂畸形,再也不用像以前那样开胸“这里切一口,那里切一口”地术中探查,“复杂先心,绝大多数是心内畸形。”庄建说,对患者心脏破坏少,这点非常重要。

MR混合现实技术,则是省医与黑龙江一家公司的合作应用,在增强现实的基础上,可将患者心脏影像放到术野上方导航,甚至将虚拟心脏与实体心脏重合,哪怕找再细、再侧支的血管,也不用到处分离组织了,定位非常精准。

原标题:虚拟影像为医生“导航”

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