3D打印在乳腺癌治疗方向应用

3D打印在乳腺癌治疗方向应用

黑龙江省科学院自动化研究所

 案例整理:刘哲群

联系电话：15846626084

邮箱：cruise_lzq@163.com

一、基于3D扫描的人体测量（自己的案例）

通过光学非接触扫描仪对患者进行术前、术后扫描，获取三维模型，通过测量软件快速实现人体测量，包括乳型、高低差、乳间距、胸围等参数。通过两次数据进行三维比对，方便****修复、乳腺填充。

通过手持式或固定式三维扫描仪可以快速实现人体模型数据获取，其高精度、高分辨率满足了后面的数据计算 数据分析。

基于三维模型数据，可以完成胸部多种参数的测量，在测量软件中通过构造横截面得到胸部的剖面数据，通过剖面数据可以实现对胸部常用的参数测量。

对于早期****患者，术前术后的胸部数据三维数据对比，可以直观的得到****变形量，为想要做乳腺修复的患者提供填充依据。

****修复三维模拟：

通过三维设计软件对扫描数据进行手术模拟，并设计出术后的效果实现术后效果预估。

大数据分析计算：

可以通过这种方式获取足够多的人体胸部模型数据，我们可以通过数学分析工具软件进行大数据分析，从而找到大量个体间的差异与统一，对未来精确治疗量化治疗提供数据依据。

二、基于3D扫描及3D打印技术的放射治疗工具的设计与制作

1基于3D打印的病灶拓扑实体化（自己的案例）

基于CT扫描获取患者病灶及其周围的组织器官数据，通过连接至3D打印机可以直接将组织器官及肿瘤病灶打印出来，从计算机上的三维模型拓展到可以触摸的实际模型，更加直观的反应当前患者的实际情况，为手术提供指导参考。

2、乳腺体表癌细胞放射治疗定制个性化硅胶补偿垫：（自己的案例）

基于术前三维模型可以通过逆向工程的设计方法，对患者乳腺体表的肿瘤或癌病灶进行适体的硅胶补偿垫的设计，病结合3D打印技术完成橡胶类补偿垫的打印。在进行X射线外照时贴在胸壁前 可以有效的对体表病灶处进行放射剂量的补偿，以达到最佳的治疗效果。

基于3D打印的乳腺癌精准治疗手术导板设计与制作：（来源网络 韩国）

首先将磁共振成像(MRI)结果输入3D打印机，制作出可以完全贴合患者****的模型，该模型上带有可供医生精确在癌细胞所在部位注入色素的注射口，通过该注射口将人体用染色药剂注入相应部位，癌变细胞表面就会精确地被染上颜色，此后再进行手术便可以精确摘除癌变部位。

总结：乳腺癌摘除手术的关键在于既要彻底清除癌细胞，又要最大限度保留患者的****组织，尽量不影响患者手术后的生活质量，此前这种手术只能依靠精确度较低的超声波检查，存在诸多局限性，利用3D打印机大大提高了手术的精确度。

乳腺癌的质子线治疗，用3D打印机制作固定器具（来源网络 日本）

癌症的质子线治疗是放射治疗的一种，其特点是不做外科手术就可以杀死癌细胞，可以定期去医院治疗（不住院）。即使同为放射治疗，透射性强的光子线（X线等）有可能给目标部位前后的内脏器官造成损伤，而质子线的优点是只对体内的目标癌细胞部分给予能量，以便杀伤癌细胞。

不过，质子线治疗需要准确掌握癌症的位置和大小。比如，在治疗前，还需要利用CT和MRI详细掌握内脏器官由呼吸引起的移动。因此，质子线治疗无法应用于胃、肠等不规则蠕动的（不自主运动）内脏器官的癌症。过去，治疗乳腺癌，也要照射形状容易变化的****，因此无法采用质子线治疗。

利用3D打印机制造****固定器具来固定****，实现了质子线的准确照射。为了让乳腺癌的部位尽量远离心脏及肺等内脏器官，患者俯卧，用10部相机拍摄3次，根据这30张图像数据，利用3D打印机制作出罩杯。罩杯有若干缝隙，在缝隙处涂上粘着剂，固定在****上。有了这种固定装具，即使患者处于仰卧状态，也可以将****固定成理想的形状。在固定器具上组合使用操作人员不进入照射室也可以从8个部位同时照射的“远程多门”型质子线照射装置，从而实现了质子线治疗。

合作期待：基于3D扫描技术与3D打印技术，进一步促进工医结合新技术开发，以应对未来个性化治疗，精准化治疗，大数据化治疗的需求与挑战，综上的技术在软硬件方面我们已经十分成熟，很多想法也多事源于国外，所以在可行上问题不大，现在国内这块也是一块待开发的市场，我们期待着与您更多的合作。