[Q&A] 小组讨论:手术中的3D打印和未来的手术室

手术中的3D打印

不幸的是,我们没有时间回答在 3DMedNet 小组讨论期间提交给现场问答环节的所有问题,“手术中的 3D 打印和未来的手术室”与 Amy Alexander(美国明尼苏达州梅奥诊所)、Dominic Eggbeer (PDR,英国卡迪夫城市大学)和 Joyce Lim(Alder Hey 儿童医院,英国利物浦)。在这里,小组讨论了离线遗留的问题。

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演讲者:

艾米亚历山大
高级生物医学工程师
梅奥诊所(美国明尼苏达州)

艾米亚历山大 是位于罗切斯特的梅奥诊所放射学解剖建模实验室的高级生物医学工程师。在她的角色中,Alexander 将 2D 放射图像转换为 3D 模型和特定于患者的手术切割指南。这些真人大小、针对特定患者的模型和指南可帮助来自不同专业的外科医生为复杂的手术做好准备。此外,这些 3D 打印件为患者提供了关于他们个人手术计划的沟通桥梁。 Alexander 拥有密尔沃基工程学院(美国威斯康星州)的生物医学工程理学学士学位和密尔沃基工程学院 Rader 商学院的工程管理理学硕士学位。 Alexander 曾在 SME 医疗 3D 打印工作组(美国密歇根州)任职超过 3 年,是北美放射学会医学 3D 打印特别兴趣小组(美国伊利诺伊州)的成员,并通过 SME 获得增材制造认证. Alexander 是北美放射学会、医疗保健信息和管理系统学会和 SME 的活跃成员。

 

多米尼克·艾格比尔
设计的医疗保健应用教授
PDR,卡迪夫城市大学(英国)

多米尼克·艾格比尔 是卡迪夫城市大学 PDR 医疗保健应用设计教授。他的研究重点是个性化医疗设备的设计和开发,将他的知识应用于外科植入物、面部修复、牙科设备和其他康复医学领域。

除了学术研究之外,他还管理着一个符合 ISO 13485 标准的小型商业团队,负责设计患者特定的植入物和其他设备。 Eggbeer 在协作、传播和支持广泛采用医疗保健领域的新型设计工程方法方面也发挥着主导作用。

 

乔伊斯·林
儿科心脏病专家顾问
奥尔德嘿儿童医院(英国利物浦)

乔伊斯·林 是 Alder Hey 儿童医院的儿科心脏病顾问医生,在儿科心脏病学方面拥有 20 年的经验。她对横断面成像(心脏 MRI 和 CT)以及胎儿心脏病学有着广泛的兴趣。她一直在利用患者特定的 3D 心脏模型来协助心脏外科医生和导管介入医生进行心脏手术的决策和规划。

Lim 博士对 3D 打印以及横截面成像和胎儿心脏病学的热情帮助她为下一代儿科心脏病专家和心脏外科医生创新和试验替代教学和培训方法。林医生参与了心脏外科医生和介入医生的动手手术培训。 Alder Hey 医院拥有大量 3D 打印的先天性心脏异常心脏集合,使她和她的团队能够为未来的儿科心脏病专家、心脏外科医生、医学生和超声医师开展培训课程和定期教学。她经常使用 3D 打印的心脏来协助讨论从产前组到成人先天性心脏病患者的心脏问题。


Q&A

感谢您提供非常有趣的面板。我的问题是,是否有发言者对术中 3D 打印植入物和术中工作流程有经验?您使用哪种增材制造程序?

艾米亚历山大: 虽然 Mayo Clinic 正致力于使用 EOS M290 Ti6Al4 打印机/材料在护理点 (POC) 制造和使用 3D 打印植入物,但 SOP 和监管要求的开发仍在不断变化。鉴于模型和指南的当前工作流程,我们的想法是植入物将遵循类似的路径:

  1. EHR 已收到患者特定解剖植入物的订单
  2. 使用解剖建模协议(放射科医师开发的协议)获取或订购成像
  3. 放射科技术专家对患者的影像进行分割(放射科医师审查、编辑和批准)
  4. 分段解剖结构的 CAD 由工程师进行(放射科医师批准)
  5. 虚拟手术计划 (VSP) 在外科医生、工程师和放射科医生之间进行
  6. 植入物的 CAD 由工程师进行(外科医生和放射科医生批准)
  7. 进行植入物的构建准备、打印和后处理(POC 的 GMP 设施)
  8. 根据使用说明 (IFU) 在 Surgical Core 中进行灭菌
  9. 进行手术和植入

多米尼克·艾格比尔: 我没有使用过 3D 打印 之内 手术室,如果这就是问题的意思。我不确定在那种情况下使用它是否现实或必要。我在程序之前参与了设备的生产。这包括在数字环境中操作以产生重建的解剖模型的设计。这种重建被用作一个夹具,将钢板植入物预弯曲到正确的轮廓,以进行截骨术和骨折修复。它们还用于按压定制植入物,例如眶底重建。这种间接针对患者的植入方法有一些显着优势:它比在金属中使用增材制造更具成本效益和速度更快,并且可以更轻松地在医院内部署。但是,您还会获得库存板的几何限制,并且将这些弯曲板与定制手术导板一起使用要困难得多。我现在领导的团队于 2000 年左右开始生产用于钻孔和切割的定制手术导板,我于 2003 年加入,当时我们使用立体光刻技术生产可高压灭菌的导板。然后我们采用了第一代金属增材制造技术(来自德国的 Realizer),使我们能够生产不锈钢和钴铬合金。这使我们能够生产更强大的设备。我们仍然主要推荐已发表工作的金属,以说明它如何产生准确和可靠的指南。缺点是成本。 3D Systems(美国南卡罗来纳州)立体光刻技术仍然是我们的首选,因为我们发现它比 Formlabs(美国马萨诸塞州)和类似的替代方案更强大且高度准确。话虽如此,Formlabs 技术正越来越受欢迎,主要是因为购买价格低得多且尺寸紧凑。我们避免了 Polyjet 技术在去除残留单体污染方面的可靠性体验不佳和担忧。我们还使用低成本的挤压机来训练不需要手术室手术团队处理的模型。

乔伊斯·林: 我们目前没有在心脏病学中使用术中植入物。

对于想要了解更多关于你们三个正在讨论的具体技能的人,你有什么建议吗?

艾米亚历山大:

1 - 课程
  1. 美国机械工程师协会 有一个 课程 (General, Metals)
  2. 麻省理工学院有一个 课程 (General)
  3. AutoDesk 有一个 课程 (General)
  4. 物化有一个 课程 (Medical)
  5. SME ToolingU 拥有 课程 (General)
  6. 美国制造有一个 课程 (航空、医疗、其他)
2 - 证书
  1. 克拉克森学院有 证书 (Medical)
  2. 麻省理工学院有一个 证书 (General)
  3. 普渡有几个 证书 (General)
  4. 马里兰大学有一个 证书 (General)
  5. 宾夕法尼亚州立大学有 证书 (General)
  6. 中小企业有 认证 (General)
3 - 本科课程
  1. 韦伯州立大学 BS高级放射科学
4 - 研究生课程
  1. 宾夕法尼亚州立大学 上午 与设计
  2. 宾夕法尼亚州立大学 ME AM 与设计
  3. 俄亥俄州 全球工程领导力硕士
  4. 华盛顿大学世涛 制造工程硕士
  5. 马里兰大学 上午
  6. 卡内基梅隆 上午
  7. 约翰霍普金斯大学 MS 医学和生物学插图
  8. 阿尔伯塔大学 康复科学硕士
  9. 格拉斯哥大学 MS 医学可视化和人体解剖学
  10. 诺丁汉大学 上午 和 3DP
  11. 谢菲尔德大学 上午 和先进制造技术
  12. 德比大学 MS 先进材料和 AM
  13. 克兰菲尔德大学 MS金属增材制造

多米尼c Eggbeer: 对像我这样的人说话!此外,在学习技术时要保持批判性。 3D 打印充满希望,但必须在确保安全的强大系统的背景下加以考虑。探索课程,与最终用户合作,严格执行质量体系。

乔伊斯·林: 根据我们所谈论的领域/亚专业,然后尝试接触那些在该特定领域有经验的人。请注意,不同的专业会有不同的要求,但在分割 3D 模型方面的基础知识是相同的。

一开始,很容易想要打印您分割的所有内容(对于某些专业很可能就是这种情况)。请注意,有时您的所有分割都不会显示 3D 打印(这是我在心脏病学方面的经验)。严格规定您需要打印什么,为什么需要打印,以及需要打印什么/如何打印。

参加课程并与已经这样做了一段时间的其他人交谈总是有帮助的。

是否可以在手术室中将不同的细胞打印到患者的缺陷区域?

多米尼克·艾格比尔: 我还没有意识到,但我曾与比我聪明得多的人一起工作,他们正在开创这种技术!

您如何定义 3D 打印视觉模型和 3D 打印应用模型(实际与手术工具/医疗设备交互的模型)的使用之间的分布?

艾米亚历山大: Mayo Clinic 目前在手术室使用解剖模型和解剖导板的情况是,大约 40% 的解剖模型用于手术模拟/计划和患者教育,60% 的解剖导板经过消毒并在无菌区域内使用。

多米尼克·艾格比尔: 风险。手术团队使用的模型与术前使用的模型之间的根本区别在于清洁度和消毒能力。如果生产要灭菌的模型,您必须验证: 材料满足使用预期方法进行灭菌(不影响准确性)的能力的先决条件;创建用于生产设备的受控系统;通过根据 ISO 10993 及更多标准进行必要的测试来验证该系统。

对于仅供实验室使用的模型,风险级别和相关控制方法的涉及要少得多,但确保开发受控且可重复的生产过程仍然很重要。

医疗器械指令和新的医疗器械法规还规定,您需要确保您的设备与其他设备的兼容性得到证实。这对于定制的植入物尤其棘手。实际上,每个公司或医疗保健提供商都会提出自己的解决方案。