3D打印|庄建：医疗3D打印技术将给患者带来哪些利好?( 三 ) 庄建|广东省人民医院|VR|互联网

搭建平台，落地临床
为了更好地进行临床转化，逐步解决前述临床应用障碍，在庄建教授的主导下， 2017年10月，广东省人民医院联合珠海赛纳科技成立了“心血管医学3D打印联合实验室” ，这是国内首家医、研、企合作成立的3D打印实验室，目的是作为工科技术与临床需求沟通、结合与交流的实验室。

实验室建在广东省人民医院内部，非常便于双方人员进行交流，置入了珠海赛纳两台最新的国产彩色多材料3D打印机，常驻人员包括多名工程师，相互提供专业的技术服务，也包括多名医师和医学生，进行医工结合研究和临床应用对接。

而且在实验室成立不久，庄建教授还积极引进了混合现实(Mixed reality ， MR)技术，至此，加上不断迭代升级的结构性心脏病虚拟现实辅助诊疗系统，实验室具备了3D打印、虚拟现实和混合现实技术研究与服务能力。经过快速而周密的技术整合，在2018年3月，作为一个辅助诊疗系统，正式全面地推向临床应用。在2018年底，庄建团队联合成功申报了“广东省重点研发计划”并获得了支持，重点研究内容是改进打印技术和材料，大力推动3D打印的临床应用。

2017年10月，心血管医学3D打印联合实验室成立

术前应用3D打印和虚拟现实技术进行手术规划

术前应用3D打印和虚拟现实技术进行手术演示

术中应用混合现实技术进行术中导航
落地临床后，三维技术为临床诊疗带来了很多益处，同时，临床应用规范也在逐步形成。第一，在实验室搭建后的一周内，这三种三维技术同时应用在了10例复杂先心病、心脏肿瘤的诊治环节中。这些病例包括了冠状动脉瘘、儿童左心室肿瘤等等，取得了较好的治疗效果，其中最典型的病种是PA/VSDMAPCAs ，针对这种病的单源化手术，在三维技术的辅助下，手术切口从过去的“正中+侧胸切口”减少为单一正中切口，且手术时间得到了有效缩短。随后，庄建团队在很多复杂先心病上都应用了三维技术，同时，逐步扩大应用病例，除了先心病外，还应用于肥厚型心肌病、心脏大血管病变、瓣膜病变等结构性心脏病中。

赛纳FLX920系列超柔软材料3D打印肥厚型心肌病例

赛纳FLX910T系列超柔韧材料3D打印瓣膜病变用于手术模拟
截至2021年年底，心外科三维技术临床应用案例已经超过2000例。第二，积累了一定的病例应用经验后，通过严谨的成本核算，制定了适用于广东省的三项心脏三维技术应用医疗收费标准，为临床应用的合规性扫清了障碍，也为技术的可持续应用打下了现实基础。第三，通过不断的经验积累，逐步形成了对于多个病种的三维技术重建与应用基本规范，总体规范包括不同部位的颜色标准、适用的病种范围、3D打印/虚拟混合现实技术的应用选择等，针对每个病种的规范包括图像数据要求、重建的部位选择、打印部位的选择与分割、不同部位打印材料选择等。以PA/VSD/MAPCAs为例，除了形成了重建要求外，还形成了选择性打印方案，即只打印肺动脉/侧支血管、主动脉和气管/支气管，这同时满足了临床实用性和时效性，还节省了打印成本。第四，经过长时间、多病例的临床应用，培养了很多医工结合领域的复合型人才，包括更懂三维技术的外科医师，以及更懂临床需求的工程师，推动医、工领域的共同发展。
拓展研究，推广应用
为了有效提升三维重建的时效性，自2018年起，庄建教授跟人工智能（AI）医学图像专家团队开始展开深度合作，并在2019年全职引进了AI技术的青年博后人才，形成更为庞大的医工结合研究团队，将实验室整合升级为“心血管人工智能与三维技术实验室” ，并相应扩大了研究范围。其中，实验室的重点研究工作一一先心病CT图像的智能建模和诊断，一方面推动了AI在降噪和图像识别的技术升级，在降低图像噪点的同时，缩小了图像体积，更有利于后续图像分割。截至目前，可以基本实现了17种常见先心病的智能建模和诊断，其中，图像分割的平均DICE系数达到73% ，诊断正确率大约达到86% ，达到了可以媲美青年心血管影像医师水平。另一个方面，基于AI的三维技术也在对传统诊疗模式进行改良与创新。例如，庄建团队在2018年进行了一次基于AI+5G技术的胸腔镜下房间隔缺损手术远程指导。术前先应用降噪和重建技术对患者的CT图像进行精准的三维重建，再利用虚拟现实技术，录制了详细的手术规划视频，包括胸腔镜开孔位置明确，同时打印出实体模型用于实时的手术指导，最终手术圆满成功。