生命诚可贵 平凡价更高-3D Systems助颅面畸形儿捕获正常生活

国际金属加工网 2017年04月07日

在大部分人看来,Grace Kabelenga(名有“高贵”之意)生下来的状态并不那么高贵。自出生时起,她饱受常人无可想象的严重面部畸形的折磨,这种折磨几乎影响到了这个年轻生命所有的方方面面。

好在,现年8岁的Grace出生在一个好时代——如今,富有经验的外科医生与医疗和3D技术公司合作,能力所向披靡——能完成短短几年前还视作不可能的任务。多亏了医学经验和高科技的结合,让Grace站在了恢复正常的风口浪尖。

一个棘手的案例

Grace出生于赞比亚中北部城市恩多拉。她的双眼间距极宽,面部有着严重的面裂畸形,并且没有骨骼将她的大脑与口腔分开。她吞咽困难,因此营养不良并且贫血。

2008年,世界颅面基金会(WCF)关注到了Grace的情况。WCF的创始人和主席Kenneth Salyer医生是一位引领世界的颅面手术专家,他创办的世界颅面基金会为颅面畸形的孩子和其家庭提供帮助,为其治疗,带去希望。

“Grace是我近40年来为儿童和年轻人治疗颅面畸形的丰富经历中遇到的最严重的案例之一,”Salyer医生说。

Salyer医生认为当时的Grace还太小,不适合马上进行手术;她的骨骼需要成长得更坚固些。

原定于2011年11月的手术推迟了,原因是Grace太过营养不良。她通过静脉营养法和不断的医疗协助提高了自身的健康水平。

向熟悉的伙伴求助

当Grace达到了良好的健康状态,Salyer医生即刻向一个他熟悉的伙伴求助,该伙伴是实现复杂特殊颅面手术方面的专家:3D Systems和它精密健康医疗解决方案的专家团队。

3D Systems在科罗拉多州丹佛市拥有一个服务面广泛的健康医疗技术中心,这个技术中心帮助世界各地的医生实施复杂程度超乎人们想象的手术。它的解决方案包含3D打印解剖模型,高级虚拟现实模拟器,直接金属打印植入物和仪器仪表,以及个性化3D打印手术指引模型。

手术被重新安排在2012年6月初在墨西哥城进行,由Salyer医生和他的同事Derek Bruce医生进行。Bruce医生是一位小儿神经外科专家,已和Salyer医生共事26年之久。此外一起参加手术的还有另一位小儿神经外科专家Fernando Chico医生,和他在墨西哥城少儿医院的团队。

解决解剖难题

3D Systems为各位医生提供了虚拟手术计划(VSP®)服务,这项服务是由工程师根据病人的CT扫描数据生成3D解剖信息,并据此创建即将实施的手术的一整套3D模拟信息。

“3D Systems提供的信息让身在世界各地的参与者得以共同进行虚拟手术计划。”Salyer医生说。

3D Systems的VSP团队还将基于Grace独特解剖的模型,指引和模板3D打印出来,这些3D打印的工具将在手术期间用于帮助骨骼的切割和定位,以便与虚拟计划维持一致。

VSP团队使用的是3D Systems的ProX 800和ProJet 7000激光固化立体成型(SLA)打印机。ProX 800以其食品药品监督管理局(FDA)认证的种类繁多的材料及其制作样件的出色的表面光洁度、特征分辨率、边缘清晰度和精度著称;而ProJet 7000HD则是牙科应用的理想选择,它提供抗拉强度和冲击强度高的耐高温材料。

在墨西哥城进行的手术中,Grace口腔后部的一大块大脑组织被完全切割下来并置于在她头颅内新造的颅顶,她的双眼间距因此得以缩短。

“我们能够将整个解剖部分精准无误地移动至确切位置,全是因为3D Systems 3D打印模型的指引,” Salyer医生说。“没有它们的指引,要达到这项手术所要求的精密度是不可能的。”

但还有大量工作有待完成:Grace失去了她额上及眼眶顶部的大片骨骼,如果没有这些骨骼支撑,而仅仅只有一层软组织包裹着她的大脑,那么她这辈子将只能戴着保护性头盔生活。

精诚协作

Grace的第二场手术,被安排在2015年5月于南非进行,这场手术需要参与人员进行更为复杂的术前计划。

在美国科罗拉多州的3D Systems医疗技术中心,3DS使用其虚拟手术计划(Virtual Surgical Planning)及3D打印技术与遍布于世界各地的团队进行合作:位于美国德州达拉斯的Salyer医生;位于美国华盛顿的Bruce医生;位于南非开普敦的整形外科医生Frank R. Graewe和其临床团队;位于美国佛罗里达州杰克逊维尔和德国图特林根的医疗器械公司KLS Martin;位于蒙大拿州贝尔格莱德的Bacterin公司,这是一家经过认证的组织和医疗器械公司。

3D Systems通过与Salyer医生一起合作来确定和创建出Grace新额头的轮廓。3D Systems Geomagic Freeform Plus和3D sculpting软件通过与3D Systems的3D触觉设备(力反馈)Touch X结合,来创建重建额头所需的复杂器官曲线。

直观的软件和触觉界面使3D Systems设计团队能根据Dr. Salyer的指示来实时调整设计,而无需制作出实体零件或原型。

当最后的轮廓完成后,数字文档被发送至KLS Martin公司。这个公司创建出了一个随着时间可被并入人体且独一无二的植入物,为Bacterin公司定制骨移植物提供了框架。

“Grace的这个手术计划要求非常严苛,这不像其他许多病例,Grace缺失大量骨头,这对创建一个足够坚固却能自我消解,并让患者自己的骨头可以自由生长的重建结构是一个巨大挑战。另一个挑战就是来自三大洲的六个团队需要能看到详情并实时配合进行3D模拟。这得感谢3D Systems付出的巨大努力和提供的妥善解决方案。“北美KLS Martin公司的产品开发总监Shawn Burke说。

复杂的3D打印设计

当植入物的设计完成后,3D Systems为Bacterin公司提供了用于定制型“发带”的3D打印模具---一块可修复眼睛上方眶缘的骨头。Bacterin公司的3Demin®材料制作出的一块同种异体骨(移植物)正匹配Dr. Salyer为Grace定制的“发带”规格。Bacterin公司也提供了3Demin覆盖物,OsteoSponge® 和OsteoWrap®同种异体骨移植物用于重建过程。

负责3D Systems VSP重建服务的Mike Rensberger 指出,“定制型的3Demin同种异体骨的制造过程需要模具被消毒且符合Bacterin公司3Demin纤维技术的特定处理需求。我们使用SLA技术和树脂制作出模型和样板,便于Dr. Salyer参考。相较传统技术比如加工或注塑,我们能更快地制作出高精度、适用于特定病例和定制型的部件。“

Grace的现状

Grace的第二场手术取得了巨大成功。她的头盖骨和她自己的骨头产生了钙化,她的下唇颚和嘴巴也能正常闭合。她的饮食、说话和呼吸都可以正常进行了。

Grace的下一场最终手术将于2016年4月进行。这场手术将围绕她的鼻子鼻腔、上唇和眼部周围区域进行软组织构建。

在Dr. Salyer的自传“A Life that Matters”中,他说到,“在早期的时候,我就找到了我生活的使命并一生致力于此---通过为孩子们修复脸庞,让他们可以更好的把握自己的生活。“

我们也能看到,那些始终致力于帮助Grace进行手术和脸部修复的人们,一直在履行同样的承诺。多亏了这群人,Grace的生活将不再只是一个简要注解,而是一个丰富、长期、连续的完整故事。

关于3D Systems

3D Systems是3D 打印行业中的领先者,提供“从设计到制造”全套解决方案,包括3D打印机、打印材料和云计算按需定制部件;其强大的数字化流程真正把创意带入生活,可选材料包括塑料、金属、陶瓷和食品等,获得专业人士和消费者的一致好评。3DS领先的医疗解决方案包括全套仿真、培训、互动式个人化的手术和患者特定解决方案以及牙科类设备上的应用等。3DS个性化的三维设计和检测产品提供最前沿的采集和触摸技术,成熟的集成式解决方案替代并补充传统方法,数据输入直接打印实物件减小设计新产品的时间和成本。这些解决方案都可用来加快设计、创造、沟通、原型或产生实物件,助力客户“制造未来”。

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