概要：為胸部畸形患者制作胸部植入時(shí)，傳統上往往采用石膏造型以及CT掃描，但這兩種方式都不準確，還容易搞得混亂不堪。但自從有了3D掃描，一切都變簡(jiǎn)單了。
目標：使用手持式3D掃描儀，根據患者解剖結構制作精確數字模型，并用于制作貼合患者的硅膠植入物，耗時(shí)短，舒適度高，從而改善患者的生活質(zhì)量。
使用工具：Artec Eva, Spider, Artec Studio, Geomagic Freeform

他們的使命就是為患者提供個(gè)性化3D醫療解決方案，能吻合每一位患者的解剖結構，而且還能適用于先天性胸廓畸形等疾病的微創(chuàng )治療。

醫療領(lǐng)域飛速發(fā)展的科技為定制醫療解決方案提供了重要技術(shù)。幾年前看似還遙不可及的一切，都已成為今天高科技世界的真實(shí)畫(huà)面。公共和私人醫療機構正使用創(chuàng )新科技，例如3D掃描，為患者診斷，并為他們定制醫療輔助器具，從而提升他們的生活品質(zhì)。

Anatomik Modeling是一家專(zhuān)門(mén)從事3D定制植入物設計與開(kāi)發(fā)的公司。他們的使命就是為患者提供個(gè)性化3D醫療解決方案，能吻合每一位患者的解剖結構，而且還能適用于先天性胸廓畸形等疾病的微創(chuàng )治療。這是一種胸腔發(fā)育異常，比如漏斗胸，即軟骨增生導致肋骨和胸骨相連，造成胸骨凹陷，還有Poland綜合征，導致身體一側的胸部肌肉缺損。

Benjamin Moreno是Anatomik Modeling的首席技術(shù)官和聯(lián)合創(chuàng )始人，他相信個(gè)性化醫療與定制醫療設備能為更多患者帶來(lái)必要的診治方案，而這是傳統醫療設備無(wú)法給予的。定制化醫療設施可應用于諸多復雜解剖案例，帶來(lái)更好的效果，大幅降低了手術(shù)時(shí)間和康復時(shí)間。

特別是Benjamin和他的專(zhuān)業(yè)團隊使用Artec 3D掃描儀和Geomagic Freeform軟件來(lái)設計制作個(gè)性化胸部植入物，并監測其效果。目前所采用的工作流如下：手術(shù)前，患者進(jìn)行數次掃描，收集畸形部位的必要數據。Artec 3D掃描儀將用于患者體外胸部的信息捕獲，同時(shí)使用CT掃描獲得患者胸腔內部的結構信息。

漏斗型先天性胸廓畸形患者的定制3D植入物設計階段

之后，在設計階段，患者CT掃描的結果會(huì )通過(guò)標準文件格式，如STL或OBJ，直接導入Geomagic Freeform軟件。這款高級3D軟件適用于有機形態(tài)的設計與制作，而且還能和觸覺(jué)設備一同使用，這是一款雕刻工具，能在虛擬環(huán)境下給用戶(hù)一種近乎真實(shí)的觸感。

“Freeform可以用于醫療器具的設計，使其吻合患者的解剖結構。我們所有的醫療器具都是有機形態(tài)，所以這款軟件令人滿(mǎn)意。當然，我們使用的是Phantom觸覺(jué)設備，可以自由操控并雕刻這些醫療器具！節省了大量時(shí)間?！盉enjamin Moreno說(shuō)道。

Geomagic Freeform中3D渲染的嚴重漏斗型先天性胸廓畸形患者CT掃描數據

使用Geomagic Freeform軟件和Phantom觸覺(jué)設備定制植入物

設計完成后，使用數控機床制作原型。隨后，用石膏制作成模具，再將醫用級硅酮導入模具制作出植入物。之所以采用這一方式，是因為目前還沒(méi)有合適的3D打印技術(shù)，能完成醫用級硅橡膠的打印工作。

定制3D植入物隨后通過(guò)手術(shù)方式放入胸腔中的胸肌和胸廓之間，再使用Artec Eva 3D掃描儀掃描植入后的胸腔外形。術(shù)前3D掃描和術(shù)后3D掃描的細節圖經(jīng)過(guò)對齊，并在A(yíng)rtec Studio掃描處理軟件中直接進(jìn)行距離圖的繪制。如此便能清晰體現出身體組織投射的位置和方式——3D模型可以讓專(zhuān)家清楚知道植入物上方軟組織是如何在標準解剖結構的胸腔中移動(dòng)的。

Artec Studio 12中術(shù)前和術(shù)后3D數據距離圖，以評估患者胸腔軟組織的移動(dòng)情況

患者胸腔3D掃描視圖。左：術(shù)前。右：3D定制植入手術(shù)后。

目前的工作流非常直接明了，速度快捷，安全簡(jiǎn)單。然而，之前并非如此，在采用Artec 3D掃描解決方案前，Anatomik Modeling曾使用過(guò)其他傳統方式來(lái)收集分析數據，例如石膏鑄造或CT掃描。石膏鑄造法非常耗時(shí)，而CT掃描必須要求患者躺下，不能站著(zhù)。所以，軟組織就會(huì )移動(dòng)，捕獲的數據精度就會(huì )大打折扣。

為了讓3D掃描數據捕獲更快、更準、更安全，公司采購了Artec MH 3D和Artec EVA。MH和Eva都是捕獲胸廓畸形數據的移動(dòng)式解決方案。后來(lái)，公司又添置了Artec Spider，便于獲得患者臉部和頭部的高清掃描?，F在，術(shù)前和術(shù)后的患者都可以保持站姿進(jìn)行3D掃描了，確保每次的結果都準確。此外，即便CT掃描依然是植入物定制的必要環(huán)節，但患者接受有害輻射的時(shí)間大幅減少。

“使用Artec EVA與Spider和傳統的石膏鑄造法相比，能節省大量時(shí)間，而且結果更可靠。所以，相比而言，這對患者而言也更加方便。此外，建成患者解剖結構的3D模型還能獲得各種尺寸，這是石膏鑄造法不可能完成的任務(wù)?！盇natomik Modeling首席技術(shù)官兼聯(lián)合創(chuàng )始人Benjamin Moreno說(shuō)道。

使用Anatomik Modeling 3D定制款植入物完成胸廓畸形矯正手術(shù)后。左：術(shù)前。右：術(shù)后。

專(zhuān)業(yè)3D軟硬件的結合使用向來(lái)被證明非常成功，能為許多人的生活質(zhì)量帶來(lái)提升。隨著(zhù)3D領(lǐng)域越來(lái)越多的應用項目和技術(shù)進(jìn)步，先進(jìn)的3D技術(shù)正在為Anatomik Modeling的專(zhuān)家，以及全世界范圍內的醫療專(zhuān)家，不斷推動(dòng)個(gè)性化醫療領(lǐng)域的蓬勃發(fā)展。