摘要：基于3D打印技术的疼痛个体化精准医疗的远程数字化平台的构建，旨在实现不同地区、不同级别医院之间的医疗信息对接、医疗资源共享、诊疗技术传递，切实解决当前疼痛诊疗资源缺乏，分级诊疗制度混乱的现状，在有限的医疗资源下实现医生与患者利益最大化，加快疼痛学科的建设和成熟。
关键词：3D；精准医疗；远程数字化
目前疼痛诊疗数字化及远程化资源严重匮乏且分配失衡，实施创新驱动发展战略，加快科技成果的转移转化，将科技与医疗相结合，推进疼痛诊疗结构性改革，尤其是供给侧改革已成为当前精准医学医疗检测方法困境的突破口，微创治疗作为疼痛科的核心技术，在疼痛诊疗中起着举足轻重的作用，因其创伤小且效果确切，为各种指南所推荐，患者及家属也易于接受。精准的经皮穿刺是疼痛科微创治疗的基础，3D打印技术的应用使个性化精准穿刺成为可能，实现微创与精准的完美融合。
1.开发内容和重点解决的关键技术问题
1.1.基于3D打印技术，开发打印材料，针对不同微创治疗的需求设计价格低廉、便捷稳定的个体化导航模板。
目前，众医疗平台使用的第一代穿刺导航系统使用塑料为材料，具有价格低廉的优势，同时也有很多弊端。由于手术使用前采用高温高压灭菌，此材质的导板可能出现一定的形变，带来穿刺的误差；塑料导板较柔软，固定时虽能完好地贴合在皮肤上，但其稳定性仍有待改善；塑料的异味，贴合面部或由牙齿咬合时的异感降低了患者的舒适度。开发新型打印材料，在考虑价格因素的同时兼顾稳定性和舒适度，以成为当前亟待解决的重要问题。
1.2搭建完善的数字化疼痛诊疗平台，为慢性疼痛提供个性化诊疗服务，融入互联网+概念，开发移动APP，铺设独立的信息传输网络，实现医疗信息的高效共享，推动互联网医疗的进程。
疼痛的数字化网络平台主要包括：
以移动APP为媒介的互联网医疗构建着力于实现信息共享（如网上挂号，床位预约、检查预约、健康科普与培训等）和诊疗技术共享（如远程会诊、线上咨询、远程手术指导）。其中信息共享技术已日趋成熟，而远程诊断与治疗尚处于起步阶段，以三叉神经痛为例：早期病人行单纯药物治疗、中后期患者根据具体病因可选择行射频热凝治疗、血管减压治疗、伽马刀治疗等，然而混乱的分诊制度使得病人并没有得到及时的，正确的治疗，疼痛的数字化诊疗平台通过远程诊断实现远程分诊，一方面提高了医疗质量，另一方面也大大节约了医疗资源。这不仅疼痛诊疗发展的关键，更是互联网医疗发展的关键步骤。
2.健康云和大数据服务关键技术问题
2.1 GPU+CPU异构集群的多核图形超算技术及并行任务调度技术
本云集群针对大数据算法并行计算任务繁重，具有迭代特征的要求，在国内首次采用具有完整的双精度性能，PCIe通信速度更快，支持大型数据集和高可靠性ECC保护等特点的Telsa系列GPU硬件技术，将任务数据根据TASK、RENDERING、TILE做三级分解，分别分配到CLUSTER、NODE、CORE三级计算单元中，基于RAY-TRACE渲染算法在CORE中对TILE做动態分配和计算，从而取代了传统基于纯CPU构建集群系统的方法，极大提高了计算速度，降低了计算成本。同时在原有的GPU+CPU的异构图形超算云集群构建基础上，研发GPU接口虚拟化技术，实现异构集群兼容各系列GPU。
下一步将采用性价比高、维护成本低的GeForce、Quadro系列GPU代替目前的硬件设备，研发将GPU的并行计算服务抽象为虚拟服务，并行计算服务和GPU硬件进行隔离，使GPU硬件成为可动态管理的虚拟的并行计算资源，实现异构集群兼容GeForce、Quadro系列GPU的接口虚拟化技术，从而提升系统硬件设备的开发性及兼容性。
2.2 GPFS并行文件系统技术
纵观国内外众多大数据服务云集群，在文件系统和存储架构设计上都普遍存在共同的弱点和缺陷，设计方案通常只考虑单节点的计算性能而忽视系统I/O吞吐效率，多数都是采用Samba、NFS、CIFS等架构，在多节点并发读写存储系统时不可避免的遇到性能瓶颈。
为了满足大规模数据处理对吞吐量、存储能力和可靠性的要求，本云集群创造性的引入性能优异的GPFS并行文件系统。通过将数据块以条带化的方式分布至存储系统中，提供分布式文件级和目录级的块级锁管理功能，允许最大程度的多节点并发读写操作，极大的提高大数据文件并发存取性能。该并行文件系统还支持分布式元数据服务器架构，避免元数据处理成为系统瓶颈，可以根据系统规模灵活调整I/O服务数量，以适应系统后期扩容需求。
同时系统极力解决大数据存储过程中所面临的容量问题、延迟问题、安全问题、成本问题、数据的积累和数据处理的灵活性。
参考文献：
[1]李静.3D打印医疗应用市场将超百亿[N].经济参考报，2014 （007）.
[2]董文兴，刘斌.3D打印技术在骨科医疗器械的应用现状分析[J].生物骨科材料与临床研究，2014（04）.
[3]周庆，黄毅.3D打印技术在脑外科中的临床应用[J].中国医学工程， 2017（04）.
[4]邓滨，欧阳汉斌，黄文华.3D打印在医学领域的应用进展[J].中国医学物理学杂志，2016（04）.
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