如今，在治療帕金森、震顫、極端強迫癥和一些慢性疼痛等神經(jīng)性疾病時，有時會使用一種被稱為深度腦刺激（deep brain stimulation）的治療手段來緩解患者的有關癥狀，這種手段通常需要將電極插入大腦內(nèi)部。盡管實際的過程并不像聽起來那么危險，但是還是相當復雜的，需要提前進行仔細的規(guī)劃。不過，不幸的是，人類的大腦是一個非常復雜的器官，因此對于不同患者的腦組織來說，插入電極會得到什么樣的反應并不總是那么容易預測的，尤其是醫(yī)生根本看不到患者大腦內(nèi)部的實際情況。就算現(xiàn)在已經(jīng)有了更新的大腦成像軟件經(jīng)常進行手術前規(guī)劃也無法預測哪里可能出現(xiàn)問題。

深度腦刺激治療術

近日，加拿大薩斯喀徹溫大學（University of Saskatchewan）的外科負責人Ivar Mendez博士就碰到了這樣一個問題。他本來打算將電極插到病人腦部以抑制其過度放電的神經(jīng)元，然而大腦成像軟件未能給他以足夠的支持。為了減少風險和手術時間，Mendez博士將一個電極迂回插入患者的大腦，所以它會刺激兩個目標區(qū)域。但是他的患者大腦的復雜性和不規(guī)則結構阻止了軟件為其提供安全和充分的手術路徑影像。

Ivar Mendez博士

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

為此，Mendez博士和他的團隊總共花了7個月的時間才得以成功3D打印出第一個人類大腦原型。盡管這個原型包括了Mendez博士所需要的所有復雜度，包括小核結構，但是他們使用的類似橡膠的材料仍然不夠清晰透明，難以看穿。隨后開發(fā)團隊又測試了更多的材料，終于在兩周前找到了正確的方法3D打印出精確的大腦復制品，使Mendez可以成功地找出深度鬧刺治療術的正確路徑。

“當一無所知的時候，你會真正的迷失。但是當你手上有模型，它能夠讓你看到你到底要去哪里時。你就可以很有信心地進行手術，并且把針放進患者的大腦里。”Mendez博士解釋說。

最終的大腦模型是用一種合成橡膠材料打印而成的，它幾乎與真實的腦組織完全一致。這個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，它會很快彈回原來的形狀。它也是完全透明的，并用不同的顏色對目標區(qū)域進行了標注，使醫(yī)生更容易正確地規(guī)劃手術路徑規(guī)劃。

對于外科手術團隊來說，3D打印器官模型是一個相對較新的工具，但是它們的價值已經(jīng)在一些非常危險和困難的手術中得到了驗證。盡管類似的技術已經(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制品去最后規(guī)劃他們的腦部手術。