顾易之

3D打印技术、AR虚拟影像技术、MR混合现实技术，3种前沿技术与医学结合，能擦出什么样的“火花”？近日，广东省一所医院就将3D打印技术、AR虚拟影像技术和MR混合现实技术等3种前沿技术组合，辅助应用于近10例复杂先天性心脏病手术，在心脏灌木丛般的血管里“移花接木”，找狭窄“小靶点”进行修复治疗。这是全球首创的领先临床突破。更令人自豪的是，3种前沿技术与设备全部源自国内。那么，这3种前沿技术是如何组合在一起的？未来是否大有可为？

虚拟现实组合直击“靶点”

2月龄的宝宝小安（化名），一出生就呈现肺逐渐衰竭的样子，呼吸不畅，小脸憋得发紫。新生儿本应“迎风长”，出生体重达标的小安2个月只有3公斤重。他被送到广东省人民医院心儿科，证实罹患严重复杂先天性心脏病——肺动脉闭锁。随即，小安成为全球首例在3D虚拟混合现实技术辅助下接受“心术”的患儿。

医生们根据CT借助3D打印虚拟心脏找出病灶，然后又利用虚拟现实技术虚拟重建三维小安心脏影像，术中投射到手术台上方。手术开胸后，再利用MR混合现实技术，将虚拟心脏“放到”小安胸腔，同实际心脏重合，接着根据影像指引，把一条条像灌木丛般混乱的侧支血管找到，然后“移花接木”到它们该在的位置。手术仅花了4个多小时，比常规缩短6个小时以上。

紧随小安之后，4岁男宝宝乐乐（化名）也得救了。乐乐也是肺动脉闭锁，还有大室隔缺损、动脉导管未闭、主肺侧支形成，长期脸色青白紫绀，呼吸又短又促，多次得肺炎。乐乐父母说，辗转多家医院，都说孩子心肺功能太差，还在不断衰竭中，建议放弃。同样是在混合现实技术的辅助下，乐乐的肺动脉“树干”“树枝”修通了，心室隔也补好了，还闭合了导管，以后他将非常接近正常孩子一般成长。

据专家介绍，以往肺动脉闭锁解除，算得上超大手术—需要左右胸各开一个切口，将一团乱麻般“灌木丛”侧支血管找到，分别游离，再在胸口正中开一个切口，把它们一一拼接到解锁的肺动脉上，一台手术至少超过10个小时。“早上八九点上台，做到晚上八九点。最耗时又最难的是找侧支血管，不是找到就行，是要找到每一根的起源、走向、游离环境等。3D虚拟混合现实技术就是解决这一难题的最关键辅助。”

3D打印精准“导航”走进心脏

5岁女童小冰（化名），也是复杂先天性心脏病患儿，2年前就接受過心脏手术，近期出现了心肌束肥厚、心内血流通道狭窄，这导致了她小小活动后就严重气促，生长发育也显著迟缓，甚至可能导致猝死。确诊后患儿需要第一时间手术。医生团队首先将根据CT数据重建好的虚拟三维的小冰心脏3D打印出来，从而确诊是左心室流出道梗阻，这是肥厚肌束造成的；肺动脉与右心室流出通道的吻合处也狭窄了。手术中，团队将小冰的虚拟3D心脏影像投射到手术台上方，开胸后将虚拟心脏“放到”小冰的胸腔，同实际心脏重合，主刀医生还戴上头戴式显示器（VR眼镜），“走进”小冰的虚拟心脏内部，沿着血管，找到畸形狭窄处，“摸”到血管梗阻长出的小肉环。

在3种3D技术的帮助下，团队形象而直观地摸清了肥厚肌束、狭窄处的解剖结构，精准找到病变部位，精准切除肥厚肌束，以术前规划好的补片加宽好狭窄处，小冰得救了。

专家介绍，像小冰这样二次手术的最大难题在于，做过手术后的胸腔，那些原本层次分明的组织已经粘连成一团，导致病变部位寻找困难，周围结构多，因而切多少、用多大材料等“雷区”就多，手术的风险极大。而以往对于此类手术，无论是确认心血管异常走形、组织辨认，还是手术具体细节，都只能等开胸后进行术中反复探查，一点点进行，主刀医生还得时刻担心“看得不够清楚”。“这样的手术，以前我只能守在心导管室，寸步不离。现在有了术前3D打印、VR‘走进心脏、MR虚拟心脏与实际心脏‘合体，可进行全方位导航手术。”

未来可望应用于更多结构性病变

3种前沿虚拟技术应用于临床，大大提升了手术的安全性、精细度，缩短手术时间达1/3以上。另外，目前手术费用以时间计算，患者无疑是省钱又安全了。更值得一提的是，术时大减，手术室轮转速度加快，就有更多的患者会得到更快的治疗机会。

专家介绍，在复杂先心领域，病变解剖学特别复杂，而手术治疗需要无比精准。以前，年轻医生正常需要8～10年进行反复的标本模拟与训练才能练出来，偏偏心脏病的标本又异常缺乏；哪怕有机会上台了，可手术也非常依赖B超、CT、MR、造影等结果，其二维、断层结构等，无比考验医生的解剖学才能、空间位置感，术前在电脑里哪怕看好记熟三维重建图，但10小时手术下来，人的记忆就不可靠了。现在有了3D打印虚拟心脏、AR虚拟心脏影像、MR混合现实影像技术，将心脏解剖一一在术者面前呈现，病灶大小、位置、与比邻关系等，一清二楚。可以说，只要年轻医生够勤奋，在标本上练出来完全没问题。

那么，未来这3种前沿技术组合应用还会有哪些期待？业界认为，首先是在精细度上虚拟技术会增强，现在已经是虚拟与实体心血管基本吻合，下一步还将影像数据来源扩大，不再仅靠CT数据三维重建，而是将超声影像数据也整合入内；其次是建立一个病例标本库，通常复杂先心实体标本难得，病例是关键。今后将争取自建数据库，可实现更快更有效的临床医生培训教学。此外，3D虚拟技术目前在心脏病、神经外科、骨科、肺科等领域正处于应用尝试中。而未来，3D虚拟现实混合技术组合可望应用于更多的结构性病变。