3D模擬技術與3D列印技術提供醫療服務
3D模擬技術與3D列印技術提供醫療服務
戴浩志醫師
現職 臺大醫院整形外科 主治醫師、主任
臺灣整形外科醫學會 常務理事
臺灣手外科醫學會 常務理事
經歷
臺大醫院整形外科 住院醫師
衛生福利部桃園醫院外科 主治醫師
臺灣整形外科醫學會理事、常務理事
近年來3D模擬與3D列印科技蓬勃發展，除了用於手術教學，或用於模擬手術、模型製作，如今3D列印的技術進步快速，已經能夠提供醫療服務。3D模擬是將醫學影像檔案轉成立體圖檔，3D列印是以堆疊的技術，將立體圖檔，輸出成真實的3D模型，並且達到可以使用的水準。
利用「3D立體圖」做術前手術模擬與病情解釋
病患身體的解剖構造，均可由電腦斷層攝影或核磁共振造影來顯影出來，這些影像是以數位化檔案(DICOM檔)來儲存，醫學影像的數位化檔案，經過3D軟體處理後，可以轉成立體圖檔(STL檔)，所以能先在電腦上模擬「立體圖」的切割位移與空間定位，讓外科醫師與病患手術前能對整個手術之規劃有更具體的瞭解。
利用「3D模型」做術前手術模擬與病情解釋
病患身體解剖構造的數位化檔案，經過3D軟體處理後，轉成3D列印機可以辨認的立體圖檔，即可利用3D列印機，將病人的身體構造，如上下顎、手骨、牙齒，甚至內臟器官，列印出來成為3D模型，醫師於術前利用3D列印實體模型規劃手術路徑，並分析手術時可能發生的情況，可以提升手術的效率以及安全性，並且讓醫師能跟病患「具體地」解釋病情與手術。
利用3D模型協助手術進行與提供醫材
針對一些需要複雜重建手術的情況，例如先天性畸形矯正手術、廣泛性腫瘤切除或嚴重創傷後之重建手術，還可以把醫學影像的數位化檔案，經過3D軟體繪製、與3D列印機列印，製出協助手術的「手術導板」(surgical guide)，與最佳的「重建後3D模型」。舉例而言，對於口腔腫瘤病人，建議切除併重建之手術治療，傳統手術是患者接受下顎切除手術後，隨即使用小腿腓骨皮瓣顯微手術，重建下顎骨。在3D模擬與3D列印技術發展後，整形外科與口腔外科團隊首先利用3D軟體，經過精密的計算，模擬切割後的下顎骨與切割後的腓骨，並使用3D列印技術列印出「下顎骨手術導板」、「腓骨手術導板」、與「重建後3D下顎骨模型」，重建因腫瘤切除而缺損的下顎骨，與對側下顎骨相近的角度和弧線。和傳統下顎骨重建手術相比，經過3D列印的輔助，可以讓醫師做出較完整的重建下顎，而且縮短手術時間，讓手術能夠順利的完成。
3D列印技術之新進展
3D列印的技術除了用於手術的教學，或用於模擬手術模型製作，未來也能夠直接提供醫材於手術中使用。目前列印材料還未正式被美國食品藥物管理局(FDA)、或臺灣食品藥物管理署(TFDA)批准，各國醫療機構正試圖將各式材料之「客製化3D模型」引入到臨床治療中，如果材料申請能夠通過，預計會有許多患者使用「客製化3D模型」來接受相關修補手術。目前3D列印技術可以印出矽膠材料的「負模型」，再於手術中將骨水泥灌入「負模型」中，之後將「矽膠負模型」切開，就得到「骨水泥正模型」(例如骨水泥顱骨骨板)，可以植入人體中(例如修補顱骨)。最近德國Emerging Implant Technologies (EIT)公司(歐洲先進的醫療器材供應商)，使用直接金屬列印技術(Direct Metal Printing)，提供優異的金屬醫材於手術，透過雲端列印服務(QuickPart)，設計與列印出結構精細、精確、複雜的「客製化3D頸椎模型」，讓頸椎手術過程更為快速。臺灣也有3D列印廠商向臺灣食藥署申請鈦金屬材料之認證，預計一二年內將有「客製化3D鈦金屬模型」用於顱骨修補手術。
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本文章取自台灣整形外科醫學會出刊之「Story整形春秋」雜誌
( 內文及圖片由商橋公關顧問股份有限公司採訪製作提供 )