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3D打印技术已开始辅助心血管疾病的治疗了

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发表时间:2016-03-14 14:20:18

  学医的都知道,X光机的发明为医生提供了获取二维信息的可能,后来出现的CT和核磁共振可以提供患处的三维信息,到了3D打印模型实现后,医学得到了另一个提升。利用3D打印技术制作的关节、骨骼、义齿等模型可用于骨科、口腔科等,这在我国已不鲜见。但今天与大家聊的不是3D打印的骨骼或义齿,而是心脏血管及瓣膜。


要了解3D打印的心脏瓣膜需知晓TAVI


  心脏瓣膜性疾病是常见的心脏疾病,其中的主动脉瓣狭窄多是先天性或风湿炎症,以及比例较少的老年性主动脉瓣钙化引起。近年来,随着社会老龄化,老年人单纯性主动脉瓣钙化引发的主动脉瓣狭窄越来越多见,患者一旦发展至严重主动脉瓣狭窄伴有临床症状如心绞痛、晕厥和心力衰竭,预后极差,生存期仅2-5年。经皮主动脉瓣球囊扩张术和药物治疗仅能姑息性缓解临床症状,但现实中,这一人群通常合并较多的基础疾病,身体耐受性差,约有超过1/3不能接受外科开胸手术。


  2005年,世界首例微创不停跳外科主动脉瓣置换术被宣布获得成功。这个手术正是TAVI,即经导管主动脉瓣置换术,它的出现为高龄危重主动脉瓣狭窄患者带来了延续生命的希望。


TAVI是怎么做的呢?


  TAVI是将支架技术和生物瓣技术进行了有机结合,用哺乳动物(牛或马)心包或生物瓣膜制成的三叶瓣缝合在金属网状支架内,两者一起折叠压缩进输送导管或球囊导管,通过自膨胀或球囊扩张方式释放并撑在大动脉根部,将原钙化狭窄的瓣膜推开而被人工瓣取代,起到解除梗阻、改善心功能的作用。


  手术操作时可使用两种入路,即经股动脉逆向入路和经心尖前向入路,两者原则是相同的。研究发现,两种入路的30天生存率相似,均有一定的局部穿刺点并发症发生率。但经股动脉法操作更简单,不需外科医生帮忙即可完成,目前发展趋势是首选股动脉法,对血管路入途径不能满足手术条件者才用经心尖法。


  在TAVI开展并迅速发展的10年,它的覆盖国家已有40多个,到2013年,TAVI已用于超过50000例患者。不论是早期的单中心小规模注册研究还是近期的数个大规模多中心注册研究、以及前瞻性随机对照研究均显示了TAVI在高危严重主动脉瓣狭窄患者治疗重度安全性和有效性。


3D打印模型为TAVI提供了什么?


  TAVI实施前,医生通过影像手段了解患者瓣膜数据,并在脑中形成立体结构,可以说手术的成功主要依靠术者的临床水平、经验和“想象力”,剩下的就是“运气”。如果测量的瓣口尺寸与实际不符,很可能会出现支架移位、脱位,手术失败患者死亡。


  所以你会问,如果能在体外测量或观摩就好了。的确,炫酷的3D打印模型技术正在解决这一问题。


这是用3D打印制作模型的准备阶段:

  

然后通过严格的质检工艺生产的模型:

  

  模型能显示瓣口大小,以及瓣膜状况和钙化点位置(蓝色部分为钙化点),为临床医生提供最直观可见的参考。


  3月5日下午,北京阜外医院顺利完成首例3D打印技术引导下的TAVI手术。该例手术从最初的患者手术方案制定,到方案可行性测试,再到植入瓣环尺寸确定都借助了3D打印技术,最大限度提高了手术成功率,系国内首创。据该手术的主刀医生北京阜外医院吴永健教授介绍,他们在术前通过Materialise Mimics专业3D影像处理软件对患者的心脏CT数据进行三维重建打印,复制出和患者一模一样的动脉根部模型及病灶钙化点。医疗团队进行术前模拟,并通过模拟中的球囊扩张情况获取钙化点位移情况以确定瓣膜的精确置换位置以及瓣环型号的选择,以进一步提高TAVI手术成功率,这也是运用3D技术的一大重要原因。


  据悉,Heartprint flex 是目前市场上最接近人体心脏的3D打印材料,帮助3D打印模型从触感、软硬度、弹性等多个指标都最大程度接近真实人体。


  吴教授在采访中还提到,对于哪些患者需要在3D打印技术引导下实施TAVI手术,已经在研究中,试验的最终数据将为临床提供推荐建议。


3D打印技术能为心血管领域做什么?


  3D打印技术可根据患者个体的二维扫描数据再通过专业处理软件最后实现定制化的心脏建模,实现精准的数据测量;其次,个性化的3D打印心脏模型有助于研究生教学,它可以更加形象直观地向学生展示复杂案例中的特殊心脏结构,便于老师讲解;最后,也是最重要的一点,心脏建模数据和个性化的3D打印心脏模型可以用来观察患者复杂的心脏解剖结构,进一步辅助医生进行手术规划与预演,以找到最佳手术路径,这对于复杂的结构性心脏病尤为重要。

 

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