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广东这位医生将3D数字化颌骨重建手术做到了国际领先水平

2021-10-31 13:51:44


相对于大多数南方人的个头,李劲松教授显得格外魁梧,他甚至跟他的学生组队,获得过数次业余篮球比赛的冠军。与他“高大威猛”的外在形象截然不同的是,很多熟悉他的人都会觉得他极其平易近人,更曾有患者在网上评价他说:“李主任很是和蔼可亲!”


他的这种特质《3D打印商情》报的记者深有体会,这使得记者对他的采访进行的极其轻松顺利。


李教授研究的范围很广,主要是涉及舌癌、颊癌、牙龈癌、腭癌、口咽癌等各种口腔颌面部头颈部恶性肿瘤根治术和术后缺损的整复手术,以及先天性唇腭裂、颌骨发育畸形整复,颌面外伤骨折的救治,腮腺肿瘤、颌骨肿瘤、颈部肿瘤手术治疗。这次的采访便是围绕3D打印技术在颌骨重建手术上的应用展开。

美国之行打开3D打印神奇之门

李劲松教授第一次关注3D打印这一技术是在2010年左右,当时他还不能确切地知道3D打印具体能做些什么。2011年,他前往美国哈佛大学麻省总院以及美国最著名的两大癌症治疗中心——纽约 Sloan-kettering癌症中心和休斯顿 MD.Anderson癌症中心交流学习颌面、头颈部缺损修复重建技术,在那里,他看到国外同行在手术中应用3D打印技术并取得了良好的效果,才真正体会到了3D打印技术的强大魅力。


这一次的美国之行,为他的研究打开了一扇神奇之门。3D打印技术让他如获至宝,心里想着美国的研究已经走在了前头,相关研究我们也要尽快开展起来,跟上个性化精准医疗时代的步伐。


回国后,他立刻将当时最新版本的ProPlan CMF虚拟手术软件引进了他所在的医院——中山大学孙逸仙纪念医院,并很快展开研究。2012年,便着手将3D打印技术大规模应用于颌骨的重建修复手术。


李教授介绍,肿瘤侵犯是导致颌骨破坏的主要原因,手术治疗常常需要切除大块颌骨。颌骨切除后的重建,最常用的做法是截取患者自体小腿的腓骨,将之塑造成颌骨的形状再植入进行修复。但由于小腿腓骨是直的,而颌骨是L型升支、弯状体部和弓形下巴的多维立体混合体,在以往的手术中,只能医生凭借临床经验像做拼图一样将腓骨截断并塑造成颌骨的形态,难度可想而知,重建效果自然不甚理想,外形尚且不能保证,更别提把牙齿镶上去恢复咀嚼功能了。



研究是一个循序渐进的过程,第一步,就是保证患者术后的外形美观!在将3D打印技术应用于颌面骨修复手术之初,李劲松在3D打印技术的帮助下,精确塑造下颌骨,“以外形为导向”实施了20例左右的颌骨修复手术,大大提升了患者面部外观的观感。


但是,外形再好看,上下颌骨咬合的主要功能保证不了难免让患者觉得“中看不中用”。于是,在保证外形的基础上,李劲松又开始了“以功能为导向”的研究。通过3D打印设计软件,在进行术前规划的时候,先在计算机上虚拟手术,设计肿瘤切除范围,充分考虑种植牙的种植钉的位置,以保证颌骨装在合适的位置后种植牙也能对上位,并应用3D打印技术同步设计和打印手术截骨引导板、颌骨重建引导板种植体植入引导板,以此提高手术的准确性与简便性。


到目前为止,李劲松教授已经运用3D打印技术修复颌面骨超过了50个病例,随着研究工作的深入,3D打印技术的运用也渐入佳境,在“以功能为导向”实施的30多例手术中,患者的面部外观和咬合功能都愈发理想。

3D打印应用课题获500万元资助
近几年,3D打印热力不减,越来越受重视。2015年7月,李劲松教授团队开展的课题《计算机虚拟手术结合3D打印技术以种植牙精确咬合关系为导向的颌骨重建中的系列研究》获得了2015年度广东省前沿与关键技术重大创新专项基金500万元资助,这是迄今为止广东省口腔医学界最大的一项科研经费资助。


李教授介绍,这一课题需要在2018年7月之前完成三大目标。


一是整合3D打印设计软件的功能,提高设计效率——现有的颌骨修复软件、种植牙软件等都是独立的,这使得在手术设计时需要在多款软件之间反复切换,以求得到最优的解决方案,修改数据颇费心力,李教授希望将相关软件整合成一款一体化的软件,以使手术设计更便捷。目前这项整合工作还在进行中。


二是制作出一系列适合颌面部重建的引导板,比如肿瘤切除、截骨、塑形、重建和同期种植牙等引导板——由于以往的引导板相对粗糙,而引导板需要根据患者颌面骨的形状去设计,还须绕开血管以及神经系统等等,难度颇大,误差越小越好。而3D打印出来的手术引导板则可以精准地将误差值控制在0.1毫米左右。李教授表示,这部分的工作已经完成。


三是在颌骨修复手术中实现全程数字化——如果不能实现全程数字化精确治疗,比如在最后钛板内固定环节靠人工手动来弯制的话,一定会有所误差,导致移植骨移位并带来偏差问题。在这方面的研究中,李教授的团队已经成功实施了8例全程数字化手术,目前还在持续开展中。


整体而言,李劲松教授的课题组仅用了一年的时间便完成了超过一半的工作量,并在今年6月份顺利通过了项目的中期验收。这就意味着,他的课题组还有近两年的时间去研究,更好地完成既定目标。


在提高口腔颌面外科医疗水平的同时,他还积极地将3D打印技术推广应用到别的科室。2016年3月22日,李劲松教授顺应“精准医学”的潮流,牵头发起在中山大学孙逸仙纪念医院成立“3D数字化精准修复重建中心”。以此在个性化治疗的大趋势下,为医护人员提供一个交流平台,开展学术讨论,带动开展多学科间的3D打印个性化假体的临床应用和评估研究,希望其它专科也可以将3D打印技术应用于临床医疗,提高各类手术的精确性。

“即使有困难也不能什么都不做!”
五年来,李劲松教授致力于3D数字化颌骨重建研究,手术成功率已达国际领先水平。但他认为缺少一体化软件、成本过高、相关法规认证的缺位等因素仍然制约着3D打印应用的发展。

他跟记者算了一笔账:设计制作一套手术引导板,加上3D打印的费用,总共花费18000元左右。此外,现在市场上精度高的3D打印机动辄上百万甚至数百万元一台。他感叹,如果课题组没有经费支撑,根本不可能完成那么多病例的研究,更别说将3D打印技术广泛应用于医疗事业了。

而最大的挑战来自于相关法规的缺位。据记者了解,美国食品药品监督管理局(FDA)迄今为止,已经批准通过了1种治疗癫痫的3D打印处方药以及近90种3D打印技术制造的医疗设备,这些设备主要包括骨科植入物和外科手术器械,在今年5月份又发布了一份《3D打印医疗设备的技术准则草案》,相关准则呼之即出。而据李劲松教授介绍,我国目前仅通过了一个关于髋臼窝的植入认证。这给研究工作造成了诸多不便。

在今年5月份深圳举行的第四届亚洲3D打印产业发展与应用技术论坛上,李教授的一句话掷地有声,也表明了他应对困难的态度,他说:“总不能因为有困难就什么都不做,眼睁睁地看着别人进步吧?到时专利全是别人的,我们就只能用别人的东西了!”

敢为人先、谨慎而大胆是研究工作应有的态度。李教授的研究课题受国家资助,得到官方认可支持,在这一前提下,他们在过往长期的颌骨修复经验积累的基础上,本着对学术研究慎之又慎的严谨态度,预先对手术结果进行评估,经过可行性分析以及对并发症制定好紧急预案后,相关研究工作可以大胆向前推进。

李教授透露,尽管个性化颌骨植入材料还没有出台相关认证,但他的课题组今年开始做了几例3D打印颌骨假体直接植入人体的手术,在进一步保证手术准确性的同时取得了巨大成功。

尽管眼下机遇与挑战并存,但李劲松教授仍十分看好3D打印在医疗上的应用前景。他表示,目前而言,3D打印技术主要应用在包括骨科、颅脑外科、颌面外科等硬组织上,借助3D打印技术,这些硬组织的重建将可更精确。这已经颠覆了过往“模型外科”的做法——所谓“模型外科”即是先做一个模具,再浇灌出一个石膏模型来辅助规划手术,这个过程很容易产生误差。现在则完全地在3D打印的导板指导下进行截骨、矫正、植入。李教授相信,随着3D打印技术的发展、软件的升级,3D打印技术迟早会应用于软组织。甚至生物打印也会一个研究的热点方向,比如直接打印细胞、内脏、血管、神经等等,只是现在还停留在实验阶段,还须各位业界人士不断努力……


李劲松教授简介
李劲松,医学博士、博士生导师、教授/主任医师,中山大学孙逸仙纪念医院口腔颌面外科(国家临床重点专科)学科带头人,广东省医学会颌面-头颈外科学会主任委员、广东省整形美容协会口腔分会副主任委员。1992年毕业于中山医科大学口腔系,留校在中山大学孙逸仙纪念医院口腔颌面外科,从事颌面、头颈肿瘤切除和缺损修复重建工作。在颌面-头颈部大量开展吻合血管的组织瓣移植手术,其中采用腓骨移植重建颌骨1000多例,移植成功率 97%以上,达到国际先进水平。发表修复重建相关研究论文 30 多篇,其中SCI论文15篇,主持完成的“口腔颌面、头颈部大型组织缺损修复的系列研究”获得 2007年度广东省科学技术奖二等奖。近年主持国家自然科学基金面上项目4项,省部级课题10项。2015年获得了广东省重大科技创新专项基金500万元资助。(编辑:老王)

(来源:3D打印商情)

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