如今，在治療帕金森、震顫、極端強(qiáng)迫癥和一些慢性疼痛等神經(jīng)性疾病時(shí)，有時(shí)會(huì)使用一種被稱(chēng)為深度腦刺激（deep brain stimulation）的治療手段來(lái)緩解患者的有關(guān)癥狀，這種手段通常需要將電極插入大腦內(nèi)部。盡管實(shí)際的過(guò)程并不像聽(tīng)起來(lái)那么危險(xiǎn)，但是還是相當(dāng)復(fù)雜的，需要提前進(jìn)行仔細(xì)的規(guī)劃。不過(guò)，不幸的是，人類(lèi)的大腦是一個(gè)非常復(fù)雜的器官，因此對(duì)于不同患者的腦組織來(lái)說(shuō)，插入電極會(huì)得到什么樣的反應(yīng)并不總是那么容易預(yù)測(cè)的，尤其是醫(yī)生根本看不到患者大腦內(nèi)部的實(shí)際情況。就算現(xiàn)在已經(jīng)有了更新的大腦成像軟件經(jīng)常進(jìn)行手術(shù)前規(guī)劃也無(wú)法預(yù)測(cè)哪里可能出現(xiàn)問(wèn)題。

深度腦刺激治療術(shù)

近日，加拿大薩斯喀徹溫大學(xué)（University of Saskatchewan）的外科負(fù)責(zé)人Ivar Mendez博士就碰到了這樣一個(gè)問(wèn)題。他本來(lái)打算將電極插到病人腦部以抑制其過(guò)度放電的神經(jīng)元，然而大腦成像軟件未能給他以足夠的支持。為了減少風(fēng)險(xiǎn)和手術(shù)時(shí)間，Mendez博士將一個(gè)電極迂回插入患者的大腦，所以它會(huì)刺激兩個(gè)目標(biāo)區(qū)域。但是他的患者大腦的復(fù)雜性和不規(guī)則結(jié)構(gòu)阻止了軟件為其提供安全和充分的手術(shù)路徑影像。

Ivar Mendez博士

于是Mendez博士決定試試他是否能夠生成大腦的計(jì)算機(jī)模型并將其3D打印出來(lái)，然后在這個(gè)3D打印模型上找出具體路徑和目標(biāo)區(qū)域。為此，他找到了該校工程學(xué)院尋求幫助，并且很快組織起了一支擁有工程師、MRI技師、神經(jīng)心理學(xué)專(zhuān)家和放射科醫(yī)生在內(nèi)的完整團(tuán)隊(duì)來(lái)幫忙轉(zhuǎn)換MRI數(shù)據(jù)。盡管如今的成像軟件已經(jīng)非常強(qiáng)大，但是要將這些數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成一種3D打印建模軟件可以理解的語(yǔ)言還是非常困難。

為此，Mendez博士和他的團(tuán)隊(duì)總共花了7個(gè)月的時(shí)間才得以成功3D打印出第一個(gè)人類(lèi)大腦原型。盡管這個(gè)原型包括了Mendez博士所需要的所有復(fù)雜度，包括小核結(jié)構(gòu)，但是他們使用的類(lèi)似橡膠的材料仍然不夠清晰透明，難以看穿。隨后開(kāi)發(fā)團(tuán)隊(duì)又測(cè)試了更多的材料，終于在兩周前找到了正確的方法3D打印出精確的大腦復(fù)制品，使Mendez可以成功地找出深度鬧刺治療術(shù)的正確路徑。

“當(dāng)一無(wú)所知的時(shí)候，你會(huì)真正的迷失。但是當(dāng)你手上有模型，它能夠讓你看到你到底要去哪里時(shí)。你就可以很有信心地進(jìn)行手術(shù)，并且把針?lè)胚M(jìn)患者的大腦里。”Mendez博士解釋說(shuō)。

最終的大腦模型是用一種合成橡膠材料打印而成的，它幾乎與真實(shí)的腦組織完全一致。這個(gè)3D打印的腦模型比您所想象的要大一些，很柔軟，您可以輕輕擠壓壓縮它，它會(huì)很快彈回原來(lái)的形狀。它也是完全透明的，并用不同的顏色對(duì)目標(biāo)區(qū)域進(jìn)行了標(biāo)注，使醫(yī)生更容易正確地規(guī)劃手術(shù)路徑規(guī)劃。

對(duì)于外科手術(shù)團(tuán)隊(duì)來(lái)說(shuō)，3D打印器官模型是一個(gè)相對(duì)較新的工具，但是它們的價(jià)值已經(jīng)在一些非常危險(xiǎn)和困難的手術(shù)中得到了驗(yàn)證。盡管類(lèi)似的技術(shù)已經(jīng)用于人體的其它器官如心臟等，但是將3D打印大腦模型用于外科手術(shù)前規(guī)劃還是第一次。而現(xiàn)在，Mendez博士得到了完善的新工藝，他憑著3D打印的病人大腦的復(fù)制品去最后規(guī)劃他們的腦部手術(shù)。