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庄建团队全国率先将VR技术应用于复杂先天心手术

点击数: 发布时间:2018-01-26

        1月18日,中华医学会胸心血管外科学分会主任委员,我国著名的先天性心脏病专家庄建教授早早来到了广东省人民医院心外科手术室,和往常不一样的是,手术前庄建院长并没有坐在电脑前复习患者的CT影像资料,而是戴上了一副虚拟现实(VR)眼镜。

        这是全国首例在VR辅助下开展的复杂先天性心脏病手术。患者沈太(化名)今年65岁,1年前出现了活动后胸闷、胸痛的症状,来到医院检查的结果令医生大吃一惊。原来沈太的患的是一种叫做冠状动脉肺动脉瘘的罕见先天性心脏病,正常情况下冠状动脉是发自人体最粗、压力最高的大动脉——升主动脉,分为左右两支直接进入心脏,负责保障心脏本身的血供的重要血管,正常情况下,冠状动脉的直径也就2-3毫米,而沈太的冠状动脉有一支血管直接同另一条很粗,但是压力较低的大血管——肺动脉相连,“这样在主动脉、肺动脉这两个压力差别很大的血管之间就形成了一条“血流捷径“,道理就像水往低处流一样,相当一部分血液直接通过这条异常的通路进到肺动脉里,而不是去心脏里。那么经过65年,这条短路血管在长期大量血流的冲刷下就会像吹气球一样,变长,变粗,变得弯弯扭扭像蚯蚓一样,而且大量血液不到心脏里却去了肺动脉,会造成心肌缺血,从而出现活动后胸闷、胸痛这样心绞痛的症状。”沈太的主管医生,广东省人民医院先心外科行政副主任岑坚正主任介绍道,“而解决这个病的唯一方法,就是手术”。

        入院后沈太先后进行了CT、冠状动脉造影这些针对性检查,检查的结果出来后却令医生们大吃一惊。经过了65年的血流冲刷,这条短路血管已经极度迂曲、局部甚至膨大形成了相当于正常血管5-6倍直径的巨大血管瘤,而且在血管瘤上还形成了若干个分支,这团冠状动脉瘘像一个毛线团一样。手术的关键就在于从这个毛线团中找到线头和线尾。然而传统的CT影像提供的是断层图像,就好比用把刀把毛线团从中切开,要通过切面的形态来判断线头和线尾在什么位置。

        “这几乎是不可能的任务,不过我们好在我们有好办法。”省医影像学专家、心导管室主任黄美萍所说的好办法,就是省医先心病团队的拿手好戏:复杂先心病影像的三维可视化。”去年我们成立了全国首家心血管医学3D打印联合实验室,于是我们把这个病例的影像资料拿到实验室中进行三维建模,这样在电脑里就得到了一个三维的心脏模型,之后我们把模型用3D打印机制作出了一个1:1的实物,这样就能够比较直观地显示出整个‘毛线团’的空间形态。但冠状动脉只有几个毫米那么细,而且血管本身是空腔结构,模型反应的是外形,我们要的不仅仅是看到外表,更要看到血管腔内,于是我们就想到了VR。”

        事实上,VR的临床应用是广东省人民医院与西安电子大学生命科学技术学院合作的国家自然科学基金-广东联合基金重点支持项目“基于多模态影像融合与可视化的复杂先心病手术辅助关键技术研究”的重要成果之一,这次初步应用到临床当中,在全国乃首开先河之举。带上VR眼镜的庄建院长,进入到的是一个崭新的世界。在他眼中,患者的心脏就如同整个手术室那么大,而他可以自由穿梭在各个心腔、血管之中查看重要结构解剖关系,思考手术方案。“现在我们终于可以身临其境地‘走’到患者的心脏里一探究竟了,内外合一,游刃有余。“

        在VR技术的帮助下,65 年的“毛线团”再也不是“剪不断,理还乱“,庄建院长、岑坚正主任轻而易举地找到了“线头”和“线尾”,迅速完成了手术,整台手术时间大大缩短,沈太术后恢复也很理想。

        此外,庄建院长和他的先心病团队还用VR技术对一个6岁的肺动脉闭锁、侧支血管形成的患者制定手术方案。正常情况下,人体的肺动脉由右心室发出,逐渐分支进入双侧肺部,把身体各个器官已经用过、低氧的静脉血输送到肺里面,通过呼吸作用加氧,去除二氧化碳,从而变成鲜红的动脉血。从外观上看,肺动脉就像是一颗树,树干连在右心室,很快分成左右两支,再一级级地分叉下去进入两侧的肺。而肺动脉闭锁的患者却不存在这颗“树干”,只有繁杂的“灌木”。医生需要把“灌木”(侧枝血管)找到,并移花接木把它们拼成“一棵树”。以往找到这些灌木需要在左、右侧壁上分别开一个切口去寻找、游离,而后从胸口正中央再开一个切口把它们拼接到一起,一台手术至少需要10小时以上。而现在在VR的辅助下,手术医生可以非常明确地找到侧支血管的空间位置,从而不需要在左、右侧胸壁开口去寻找,直接从胸骨正中切口就能一次搞定,大大缩短了手术时间、降低了手术难度,患者恢复也更快。

        现在,VR技术已经成为广东省人民医院先心团队在复杂先天性心脏病进行诊断、决策中的常规手段。

                                                    心外科