奖励风采 | 3D打印技术凸显数字医学科技实力

随着我国人口老龄化加重，退行性脊柱侧弯发病率逐渐上升，已成为引起老年人腰腿疼痛的重要原因之一。目前最有效的治疗方式是手术治疗，而临床常见手术方案为后路内固定椎管减压植骨融合术，绝大部分医师只依靠CT及MRI进行置钉点和置钉角度的术前规划，这种非精确的治疗与各类并发炎症的发生密不可分。内蒙古医科大学第二附属医院党委副书记赵岩自2014年起率领团队研究生物力学有限元分析技术及3D打印技术，在区内首次从退行性脊柱侧弯的术前规划入手，提高了手术安全性和精确性，提出的术前规划、模拟手术理念均处于自治区领先地位，该团队完成的 “生物力学有限元分析及3D打印技术在脊柱手术治疗中的应用”成果填补了自治区脊柱外科在治疗退行性脊柱侧弯数字化术前规划领域的空白，近日获批2022年度内蒙古自治区科技进步一等奖。

近年来，数字医学在各个领域中的应用使得术前精确规划治疗成为可能。“通过计算机系统可使患者的影像信息模型可视化，从而进行三维术前模拟、术中定位和操作及术后评估。”该项目第一完成人赵岩介绍说，有限元分析是其中一种重要方法，不仅能将脊柱模型的椎体、椎弓根、椎间盘、韧带、肌肉以及小关节加入模型中，也能测试其各种生物力学性能，使模拟更加符合实际。同时将计算机可视化技术和3D打印生成的实体模型相结合，直观地在三维模型上进行精准的术前规划与模拟仿真手术，探索不同患者的最佳手术方案，获得相关数据为此类手术提供理论依据，避免了目前手术治疗的盲目性，规避手术风险，从而提高手术安全性和精准性。

该项目技术性能稳定、可重复性强，操作过程较为系统，能够针对不同患者建立个体化术前规划，由原来的经验性术前规划转变成科学合理的数字化术前规划，针对不同个体提出了相应治疗方案，并建立了多例高质量有限元模型及实物模型，进行了大量数据分析并实际应用于临床工作，实现了对退行性脊柱侧弯的精准治疗。据介绍，在置钉方案的选择上更为合理，关键椎置钉方案减少患者高值耗材支出20%-30%，术前规划提高了置钉准确率20%-25%，整体缩短手术时间10%-15%，减少手术出血20%-30%，缩短住院病床周转周期50%，科学合理地减少术后并发症的发生。同时极大缩短脊柱外科医师置钉手术技术培养周期，从既往的5-10年缩短为1-2年。自2014年至今，该团队应用上述方法直接指导本院及合作医院共235例退行性脊柱侧弯患者的精细化手术治疗，该方法延续下来的经验结论每年间接指导600-800余例脊柱手术，目前整体受益人群6000余人。

“随着医院设备的完善与升级，我们将有限元分析、3D打印技术与我院购入的‘天玑’骨科智能机器人相结合，个性化地制定患者治疗方案，最终辅以手术机器人进行手术操作，最大限度地保证治疗过程的质量，降低了人为操作的误差。”赵岩对于生物力学有限元分析及3D打印技术在脊柱手术治疗中的积极作用深有感触。该成果不仅有利于区内各类专注医学的高科技企业、计算机技术企业和研究机构发展，更能带动自治区对于治疗退行性脊柱侧弯的数字化转型，促进医学和计算机领域的深度结合，进而推动医学技术迈向高质量、高水平、高标准的新阶段。