Jeffrey Cross
Jeffrey Cross

Bagaimana Percetakan 3D Membantu Lelaki Menyelamatkan Penglihatan Isterinya

Pamela Shavaun Scott, dengan salinan dicetak 3D tengkoraknya sendiri. Jari telunjuk kanannya menunjukkan lokasi meningioma yang telah dikeluarkannya.

Musim panas 2013 mendapati Michael Balzer dalam keadaan baik. Beberapa tahun sebelum ini, dia bergelut dengan penyakit yang lama yang membebankan tugasnya. Semasa dia pulih, dia membina kerjaya bebas mencipta grafik 3D dan membantu isterinya, ahli psikoterapi bernama Pamela Shavaun Scott, membangunkan rawatan untuk ketagihan permainan video. Semangat Balzer adalah teknologi, bukan ubat, tetapi tema penyakit dan pemulihan sering muncul semasa penggambaran digitalnya. Tetapi Balzer tidak merasakan kesan penuh sambungan itu sehingga musim panas itu, tidak lama selepas dia melancarkan perniagaannya sendiri dalam reka bentuk 3D, pengimbasan, dan percetakan. Pada bulan Ogos 2013, ketika usaha baru itu turun, Scott mula mendapat sakit kepala.

Ia mungkin tidak ada apa-apa, tetapi Scott telah mendapat tiroidnya beberapa bulan yang lalu, jadi pasangan itu telah menjaga mata yang sangat ketara pada apa yang mungkin menunjukkan komplikasi. Balzer mengusik isterinya untuk mendapatkan MRI, dan apabila akhirnya dia bersetuju, imbasan itu menunjukkan massa di dalam tengkoraknya, tumor tiga sentimeter yang tersimpan di belakang mata kirinya. Mereka difahamkan ketakutan, tetapi ahli neurologi yang membaca laporan radiologi nampaknya tidak peduli, menjelaskan bahawa orang ramai itu biasa di kalangan wanita, dan mencadangkan Scott supaya diperiksa sekali lagi dalam setahun.

Itu tidak baik dengan Balzer. Pembedahan tiroid Scott baru-baru ini telah mengajar mereka bahawa mendapatkan penjagaan terbaik memerlukan proaktif dan sangat berpengetahuan. Penyingkiran tiroid tipikal dilakukan melalui insisi yang besar di seluruh kerongkong yang memerlukan pemulihan yang lama, tidak selesa dan meninggalkan bekas luka besar, tetapi apabila dia dan Scott mula mencari alternatif, mereka mendapati bahawa dia dapat mengelakkan semua itu jika mereka mengembara dari rumah mereka di California ke Pusat Pembedahan Kepala dan Robotik Robotik di Pusat Perubatan Universiti Pittsburgh. Di sana, pakar bedah melakukan prosedur yang halus dengan lengan robot yang mengimbangi pergerakan mereka, menjadikannya lebih kecil dan lebih tepat daripada tangan manusia yang mampu bersendirian. Pengalaman membiasakan Balzer dan Scott dengan kedua-dua teknologi perubatan dan kepentingan melakukan penyelidikan mereka sendiri. Jadi walaupun doktor pertama memberitahu mereka untuk menunggu, Balzer dan Scott menghantar keputusan MRI kepada segelintir pakar neurologi di seluruh negara. Hampir semuanya bersetuju bahawa Scott memerlukan pembedahan.

Lodged di belakang mata kiri Scott adalah tumor tiga sentimeter

Pada ketika ini, Balzer meminta fail DICOM Scott (format digital standard untuk data pengimejan perubatan) supaya dia dapat bekerja dengan mereka di rumah. Ini adalah langkah penting. Beberapa bulan kemudian, Scott mempunyai MRI yang lain, dan ahli radiologi itu kembali dengan laporan yang mengerikan: Tumor telah berkembang dengan ketara, yang menunjukkan keadaan yang jauh lebih serius daripada yang didiagnosis awalnya. Tetapi kembali ke rumah, Balzer menggunakan Photoshop untuk menyebarkan fail DICOM baru di atas imej-imej lama, dan menyedari bahawa tumor tidak tumbuh sama sekali - ahli radiologi baru diukur dari titik yang berbeza pada imej. Apabila bantuannya reda, Balzer sangat marah dan lebih bertenaga untuk mengawal rawatan Scott. "Saya fikir, 'mengapa tidak kita bawa ke peringkat seterusnya?'" Kata Balzer. "Mari kita lihat apa jenis alat yang tersedia supaya saya boleh mengambil DICOMs, yang merupakan kepingan 2D, dan mengubahnya menjadi model 3D." Keputusan itu mengubah segala-galanya.

Balzer, bekas jurulatih teknikal Angkatan Udara dan jurutera perisian serta pengimejan pencitraan 3D, mungkin lebih baik daripada yang paling banyak untuk mengambil teknologi diagnostik perubatan ke tangannya sendiri, tetapi ia tidak perlu mempunyai tahap kepakarannya untuk menggunakan pengimejan 3D lebih baik memahami diagnosis dan rawatan yang mungkin, dan ia hanya menjadi lebih mudah. Kemajuan yang berlaku dalam penjagaan kesihatan dibuat dengan menggunakan alat pembuat dasar dan perisian, yang artinya penjagaan kesehatan yang canggih semakin menjadi lebih murah, lebih cepat, dan lebih luas diakses, tetapi juga - dan mungkin lebih penting lagi - itu berarti kita boleh menggunakan alat yang sama untuk memastikan penjagaan kesihatan kami sendiri adalah setara.

Apabila Balzer menyusun imej tengkorak Scott ke dalam tayangan 3D ini, bentuk dan bentuk tumor menjadi visibile.

Percetakan 3D telah membawa beberapa perubahan menakjubkan kepada penjagaan perubatan bukan DIY, dan bidang ini masih di peringkat awal. Di China dan Australia, di mana implan 3D dicetak telah diluluskan, doktor telah menggantikan tulang kanser dan cacat dengan pelvises, bahu, dan pergelangan kaki titanium yang lebih awal yang dihasilkan dengan kelajuan, ketepatan, dan kekuatan yang sebelum ini tidak dapat dibayangkan. Satu pasukan penyelidik British dan Malaysia menggunakan pencetak 3D pelbagai bahan untuk menghasilkan kepala model dengan kulit bertekstur secara realistik, tulang tengkorak, masalah otak, dan tumor supaya pelajar dapat mengamalkan operasi berisiko tinggi. Di A.S., sepasang doktor di University of Michigan mencetak tracheal disesuaikan untuk dua anak kecil dengan keadaan yang disebut tracheobronchomalacia, atau melembutkan trakea dan bronkus, yang menyebabkan saluran pernafasan runtuh. Splint akan membolehkan otot trakea berkembang, dan seperti yang mereka lakukan, sokongan akan diserap dengan selamat ke dalam badan kanak-kanak. Tetapi salah satu aplikasi yang paling banyak digunakan adalah salah satu yang paling mudah: Menggunakan pemeriksaan CT pesakit kepada model-model organ cetak 3D yang tepat supaya doktor boleh merancang dan mempersiapkan prosedur pembedahan. Perisian dan peralatan yang diperlukan mudah diakses oleh sesiapa sahaja - seorang pakar bedah University of Iowa mengesan alat perhiasan tempatan dengan pencetak 3D dan meyakinkannya untuk mengarang hati model tersuai untuk universiti pada masa lapangnya.

Balzer mahukan model ketara Scott's cranium supaya dia boleh mendapatkan perspektif mengenai lokasi dan saiz tumor dan berfikir tentang apa jenis rawatan untuk diteruskan. Proses penyingkiran piawai untuk tumor seperti Scott, yang dikenali sebagai meningioma, adalah kraniotomi, di mana tengkorak itu dibelah terbuka. Tumornya terletak di bawah otaknya, jadi untuk membuangnya, doktor perlu menaikkan otaknya secara fizikal. Ini berisiko kerana ia berbunyi. Saraf boleh dipisahkan, dan pesakit boleh kehilangan rasa bau, rasa, atau penglihatan. Berfikir tentang pembedahan tiroidnya, dia dan Balzer bertanya-tanya sama ada prosedur yang sama sekali tidak mungkin dapat dilakukan.

Seksyen Skull Anterior dengan tumor dikeluarkan. oleh pencipta 3D di Sketchfab

Balzer memuat turun program perisian percuma yang dipanggil InVesalius, yang dibangunkan oleh pusat penyelidikan di Brazil untuk menukar data imbasan MRI dan CT ke imej 3D. Dia menggunakannya untuk membuat pemfailan volum 3D dari imej DICOM Scott, yang membolehkannya melihat tumor dari mana-mana sudut. Kemudian dia memuat naik fail ke Sketchfab dan berkongsi mereka dengan ahli bedah saraf di seluruh negara dengan harapan mencari seseorang yang bersedia untuk mencuba jenis prosedur baru. Mungkin tidak mengejutkan, dia mendapati doktor yang sedang dicari di UPMC, di mana Scott mengangkat tiroidnya. Seorang ahli bedah saraf di sana bersetuju untuk mempertimbangkan operasi yang menyerang secara minimal di mana dia akan mengakses tumor melalui kelopak mata kiri Scott dan mengeluarkannya menggunakan gerudi mikro. Balzer telah menyesuaikan ramuan jumlah untuk percetakan 3D dan menghasilkan beberapa model penuh saiz bahagian depan tengkorak Scott pada MakerBot nya. Untuk membantu pakar bedah mengamalkan idea penggerudian mikro dan merancang prosedurnya, Balzer memunggah salah satu model dan menghantarnya ke Pittsburgh.

Percetakan 3D ini membantu para doktor merancang pembedahan yang baru dan minimal invasif untuk menghilangkan meningioma Scott.

Balzer tidak pernah mempelopori apa yang penyelidik di Makmal Inovatif Perubatan baru di Austin, Texas, meramalkan akan menjadi standard penjagaan. Menggunakan percetakan 3D untuk membantu merancang prosedur dan menjelaskan diagnosis kepada pesakit "akan menjadi normal baru," kata Dr Michael Patton, Ketua Pegawai Eksekutif Lab, yang dilancarkan pada bulan Oktober 2014 dengan matlamat untuk membawa idea baru untuk peranti perubatan dan teknologi untuk pasaran. Patton berkata pintunya terbuka kepada pemikir kreatif seperti Balzer, dan menunjukkan bahawa percetakan 3D dapat mempercepatkan proses produk, alat, dan pembangunan peranti dalam bidang perubatan. "Apa yang anda boleh lakukan sekarang melalui percetakan 3D adalah seperti apa yang boleh anda lakukan di dunia perisian: Rapid iteration, gagal cepat, mendapatkan sesuatu untuk dipasarkan dengan cepat," kata Patton. "Anda boleh mencetak prototaip, dan kemudian anda boleh mencetak organ model untuk menguji produk. Anda berpotensi menghalangi keperluan untuk beberapa kajian haiwan, dan anda boleh melakukan bukti konsep ini sebelum ujian pesakit yang banyak dijalankan. "

Ujian, ujian, dan kajian adalah perkara utama: Salah satu peranan penting dalam Makmal Inovasi Perubatan adalah untuk membantu membimbing ciptaan melalui proses pengawalseliaan. "Ia luas dan ia membebankan," kata Patton, dan itu sebabnya banyak idea hebat tidak pernah membuatnya keluar dari tuala koktel. Tetapi Patton tidak menjangka apa-apa isu pengawalseliaan dengan menggunakan model bercetak 3D untuk perancangan pembedahan, dan dia meramalkan bahawa kemajuan lain yang melibatkan pengimbasan dan percetakan mudah akan dibawa ke pasaran dengan mudah. "Itu adalah bahagian sempadan baru dengan pencetakan dan pencetakan 3D, dan kami tidak melihat rintangan peraturan yang akan anda lihat dengan implan," kata Patton. Beliau berharap dapat mengesan tulang patah di rumah dan mencetak pelekat bernafas.

Lebih dekat, tetapi tidak kurang hebatnya, adalah alat pengimejan perubatan pegang tangan yang akan menggunakan pengimbas ultrasound untuk menghasilkan imej 3D - tidak diperlukan MRI - dan menghantarnya ke perkhidmatan awan, di mana mereka boleh diakses oleh doktor di seluruh dunia. Permulaan yang dipanggil Rangkaian Rama-rama baru-baru ini menerima $ 100 juta dalam pembiayaan untuk membina peranti dan alat awan, yang akan mengenali dan secara automatik mendiagnosis beberapa perkara yang tidak senonoh, seperti selaput lendir dalam janin yang belum lahir, dan belajar dari masa ke masa. Memandangkan lebih banyak imbasan dimuat naik, ia akan dapat mengautomasikan lebih banyak diagnosis.

Patton berkata dia lebih teruja untuk bekerjasama dengan pencipta dan pembuat daripada pakar dalam bidang perubatan. "Banyak orang terlatih untuk menjaga kepalanya dan memberi tumpuan kepada mengamalkan ubat-ubatan," katanya, "dan kadang-kadang mereka tidak memikirkan mengapa mereka melakukan sesuatu dengan cara tertentu, atau bagaimana mereka dapat melakukannya secara berbeza." Balzer adalah contoh utama. Pengimbasan dan pencetakan 3D menjadikan penjagaan kesihatan berteknologi tinggi dapat diakses olehnya, tetapi ia juga membolehkannya untuk mempengaruhi kemajuan dalam penubuhan perubatan. Ini, seperti yang dikatakan Patton, adalah model baru radikal untuk inovasi perubatan.

Malah, Balzer telah mengembangkan produk untuk kegunaan perubatan yang serupa dengan peranti Rangkaian Rama-rama, menggabungkan pemindaian 3D mudah alih dengan platform untuk doktor dan pesakit untuk berkongsi imej melalui pelayan cloud (yang mematuhi HIPAA) yang selamat. Dia juga menjadi lebih fokus pada pendidikan, dan menjadi tuan rumah podcast yang dipanggil Semua Perkara 3D, di mana dia sering menjemput doktor untuk bercakap. Baru-baru ini, beliau menganjurkan seminar percuma mengenai 3D dalam bidang perubatan. "Mesej besar saya sekarang adalah bahawa barang-barang ini di luar sana, dan banyaknya adalah percuma," katanya. "Perkara pertama adalah mendapatkan kata-kata bahawa tangan anda tidak terikat. Rakan anda mendapat pencetak 3D? Gunakannya. "

Scott mempunyai tumor yang dikeluarkan di UPMC pada bulan Mei 2014 melalui pembukaan kecil di atas mata kirinya. Pakar bedah saraf mendapati bahawa tumor mula mengikat saraf optiknya, dan memberitahunya bahawa jika dia telah menunggu selama enam bulan, dia akan mengalami parah, dan mungkin kekal, kemerosotan penglihatannya. Prosedur ini mengambil lapan jam dan 95% daripada tumor dikeluarkan. Dia kembali bekerja tiga minggu. Parutnya, kata Balzer, hanya dapat dilihat olehnya.


Cetak Sendiri

Mahu mencetak anda imej perubatan? Tanya doktor anda untuk fail DICOM anda dan muat turun Slicer 3D. Kemudian gunakan alat Growing Region untuk segmen imej. Ekstrak permukaan 3D permukaan, simpan sebagai STL, dan gunakan ParaView untuk mempermudahnya kepada bilangan segitiga yang boleh diurus. Untuk melihat butiran lanjut, semak Cara Mencetak Imbas Perubatan 3D anda di siniJadikan :.


Kongsi

Meninggalkan Komen