3D打印技藝、虛擬現實技藝、混合現實技藝，當三種3D技藝與醫學結合，會產生什麽樣的效果？

近日，廣東省人民醫院向媒體通報，院長莊建團隊將混合現實技藝輔助應用於近10例復雜先天性心臟病手術，在心臟灌木叢般的血管裏“移花接木”，找狹窄“小靶點”。這是全球首創臨床突破，更令人自豪的是，三種3D技藝與設備全部源自國內。

3D術中定位“移花接木”

2月齡的寶寶小安（化名），一出生就呈現肺逐漸衰竭的樣子，呼吸不暢，小臉憋得發紫，新生兒本應“迎風長”，出生體重達標的小安2個月只有3公斤重。他被送到廣東省人民醫院心兒科，證實罹患嚴重復雜先天性心臟病——肺動脈閉鎖。

3月27日，小安成為全球首例在混合現實技藝輔助下接受“心術”的患兒。

3D虛擬心臟在術野（指手術時視力所及的範圍）上方定位

3D打印心臟帶進了手術室

醫生們借助黑科技MR技藝，術前根據CT重建好的虛擬三維小安心臟影像，術中投射到手術臺上方，開胸後將虛擬心臟“放到”小安胸腔，同實際心臟重合，接着根據影像指引，一條條把像灌木叢般混亂的側支血管找到，然後“移花接木”到它們該在的位置。手術僅花了4個多小時，比常規縮短6個小時以上。

緊隨小安之後，4歲男寶寶樂樂（化名）也得救了。樂樂也是肺動脈閉鎖，還有大室隔缺損、動脈導管未閉、主肺側支形成，長期臉色青白紫绀，呼吸又短又促，多次得肺炎。樂樂父母說，辗轉多家醫院，都說孩子心肺性能太差，還在不斷衰竭中，建議放棄，省醫莊建團隊成了樂樂一家最後的希望了。

同樣是在混合現實技藝的輔助下，樂樂的肺動脈“樹幹”“樹枝”修通了，心室隔也補好了，還閉合了導管，以後他將非常接近正常孩子一般成長。

解密 | MR技藝解決找側支血管難問題

省醫心外小兒病區主任、省兒童心臟病核心副主任溫樹生說，以往肺動脈閉鎖解除，算得上超大手術——需要左右胸各開一個切口，將一團亂麻般“灌木叢”側支血管找到，分別遊離，再在胸口正中開一個切口，把它們一一拼接到解鎖的肺動脈上，一臺手術至少超過10個小時。

“早上八九點上臺，做到晚上八九點。”溫樹生說，最耗時又最難的是找側支血管，不是找到就行，是要找到每一根的起源、走向、遊離環境等。

混合MR技藝就是解決這一難題的最關鍵輔助。

術前“進入”3D心臟直擊“靶點”

5歲女童小冰（化名），也是復雜先天性心臟病患兒，2年前就接受過心臟手術，近期出現了心肌束肥厚、心內血流通道狹窄，這導致了她小小活動後就嚴重氣促，生長發育也顯著遲緩，甚至可能導致猝死。確診後患兒需要第一時間手術。

醫生團隊首先將根據CT數據重建好的虛擬三維的小冰心臟3D打印出來，從而確診是左心室流出道梗阻，這是肥厚肌束造成的；肺動脈與右心室流出通道的吻合處也狹窄了。

3月29日，手術中，團隊將小冰的虛擬3D心臟影像投射到手術臺上方，開胸後將虛擬心臟“放到”小冰的胸腔，同實際心臟重合，主刀醫生岑堅正教授還戴上頭戴式顯示器（VR眼鏡），“進入”小冰的虛擬心臟內部，沿着血管，找到畸形狹窄處，“摸”到血管梗阻長出的小肉環。

在三種3D技藝的幫助下，團隊形象而直觀地摸清了肥厚肌束、狹窄處的解剖結構，精準找到病變部位，精準切除肥厚肌束，以術前規劃好的補片加寬好狹窄處，小冰得救了。

解密 | 3D打印心臟建模探查 虛擬心臟精準“定位”

省醫心外彙總病區主任岑堅正說，像小冰這樣的二次手術的最大難題在於，做過手術後的胸腔，那些原本層次分明的組織已經粘連成一團，導致病變部位尋找困難，周圍結構多因而切多少、用多大材料等“雷區”就多，手術的風險極大。

以往對於此類手術，無論是確認心血管異常走形、組織辨認，還是手術詳細細節，都只能等開胸後進行術中反復探查，一點點進行，主刀醫生還得時刻擔心“看得不夠清楚”。“這樣的手術，以前我只能守在心導管室，寸步不離”，省醫心導管室主任黃美萍說。現在有了術前3D打印、AR“進入心臟”、MR虛擬心臟與實際心臟“合體”，全方位定位手術，黃美萍終於放下“場外定位”的擔子。

專訪團隊：“黑科技”神勇卻不增患者一分錢

廣州日報：“黑科技”入醫，患者需要埋單嗎？

莊建：三種虛擬技藝應用於臨床，大大提升手術安全性、精細度，縮短手術時間達1/3以上，目前手術費用以時間計算，患者無疑是省錢又安全了。新技藝應用，除了3D打印需要機器與材料成本外，VR設備約2萬多元／套，MR設備約3萬元／套，全部加起來不到10萬元，這樣的投入並不會轉嫁到患者身上。

更值得一提的是，術時大減，手術室輪轉速度加快，就有另外的患者得到更快的治療機會。

廣州日報：業內有“技藝都是在病人身上練出來的”說法，3D三項“黑科技”能否改變這一情況？

莊建：在復雜先心範圍，病變解剖學特別復雜，而手術治療需要無比精準。以前，年輕醫生正常需要8~10年進行反復的標本模擬與訓練才能練出來，偏偏心臟病的標本異常缺乏；哪怕有機臺上臺了，但手術非常依賴B超、CT、MR、造影等結果，其二維、斷層結構等，無比考驗醫生的解剖學才能、空間位置感，術前你在電腦裏哪怕看好記熟三維重建圖，但10小時手術下來，人的記憶就不可靠了。

現在有了3D打印虛擬心臟、AR虛擬心臟影像、MR混合現實影像技藝，將心臟解剖一一在術者面前呈現，病竈大小、位置、與比鄰關系等，一清二楚，不用全靠經驗與手感。可以說，只要年輕醫生夠勤奮，在標本上練出來，完全沒問題。

廣州日報：下一步會有哪些新進步可以期待？

莊建：首先是在精細度上虛擬技藝會增強，現在已經是虛擬與實體心血管基本吻合，下一步還將影像數據來源擴大，不再僅靠CT數據三維重建，而是將超聲影像數據也整合入內。

其次是建立一個病例標本庫，通常復雜先心實體標本難得，病例是關鍵，目前省醫的2萬多病例存放在歐洲數據庫，今後將爭取自建數據庫，可達成更快更有效的臨床醫生培訓教學。

此外，3D虛擬技藝目前在心臟病、神經外科、骨科、肺科等應用嘗試中，下一步可望應用於另外結構性病變。

臨床突破全球首創 3D組合技藝中國造

中華醫學會胸心分會主任委員、廣東省人民醫院院長莊建表示，虛擬技藝應用於醫學臨床，今年1月有報道稱去年12月國際同行應用AR技藝在一例簡單先心治療上，而術前3D打印、AR“進入心臟”、MR虛擬心臟與實際心臟“合體”三種虛擬技藝組合出擊，並且已經應用接近10例復雜先心治療，這是全球首創的領先臨床突破。

更讓莊建自豪的是，這樣的全球首創，無論是技藝還是設備，我國全都持有完全自主知識產權。

據展現，最早應用到臨床的虛擬技藝是3D打印技藝，省醫與珠海一家公司聯合成立的實驗室，已經打印了70多顆虛擬心臟，建模後達成術前、術中定位。“血管都是組織盖着的，以前術中常常找到一半，記憶中的解剖結構就對不上了，血管找不到，只好求助場外。”莊建說，現在有了虛擬心臟定位，再不用擔心半途撤、轉體外循環，大大提升手術安全。

VR虛擬現實技藝，則是與西安電子科技大學的合作，讓醫生可直接進入虛擬病人“心臟”內，查找觀察內部復雜畸形，再也不用像以前那樣開胸“這裏切一口，那裏切一口”地術中探查，“復雜先心，絕大多數是心內畸形。”莊建說，對患者心臟破壞少，這點非常重要。

MR混合現實技藝，則是省醫與黑龍江一家公司的合作應用，在增強現實的基礎上，可將患者心臟影像放到術野上方定位，甚至將虛擬心臟與實體心臟重合，哪怕找再細、再側支的血管，也不用到處分離組織了，定位非常精準。