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3D打印心脏“实景地图”为医生手术中“导航”

2022-03-30

仅凭借CT和磁共振检查的影像片,医生需要凭空间方位感在脑海中“想象”患者的心脏情况。3D打印的心脏模型,就像心脏的“实景地图”,可帮助医生了解复杂病灶、研究手术通路、提前在模型上演练手术,也可以为患者讲解病情及治疗方式,进行术后康复指导。

武汉的医院从十年前开始试水3D打印技术,并从2015年开始跑步进入“3D打印时代”,这一新技术已令骨科、口腔科、整形外科等专科的患者受惠,但由于心脏是搏动性的柔性肌肉器官,3D打印技术的应用“稍慢一步”。

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2020年11月,武汉亚洲心脏病医院引进3D打印设备,已为十多例复杂心脏病患者开展3D打印手术。心脏怎样“打印”,又如何帮助医生们做手术?

3小时打印一段仿真心血管

21岁女孩小孟(化姓),从小就被发现有心脏异常,但因症状不明显,从未接受过治疗。去年,小孟被查出高血压,病因与先天性心脏病有关,吃降压药不对症,必须治疗心脏疾病。心脏超声显示,小孟存在室间隔缺损、动脉导管未闭、房间隔缺损、主动脉瓣轻度关闭不全、三尖瓣轻—中度反流、降主动脉管径偏细等多种异常,属于复杂的先心病。

2022年3月2日,小孟住进亚心医院。根据治疗的需要,医生安排她做CT和磁共振检查,根据检查结果在软件中精细建模,1∶1打印出主动脉弓(主动脉上部弓形弯曲的部分)的病变部位。

在打印现场看到,该院采用的是彩色多材料3D打印机,喷头来回喷射光敏树脂,经过校平、固化后,产品层层堆积成型。打印持续约3小时。工作人员去掉果冻状的大块支撑物,最终得到红色的主动脉弓模型,手感柔软有弹力,能直观地看到血管因发育不良,出现一段扭曲、狭窄。

“如果复杂的病灶位于心脏内部,就需要打印心脏的完整模型,一般需要20多个小时。”工作人员介绍。根据模型,医生与小孟和家人沟通治疗方案,很快确定将这部分整体置换为人工血管。3月10日,小孟接受手术,修补心脏缺损、更换人工血管。术后,她血压很快变回正常,3月25日康复出院。

曾为河南患者“隔空打印”心脏

去年11月,亚心医院首次开展3D打印辅助手术,对象是9岁先心病患儿超超(化名)。男孩3个月大时就接受过手术,但随着身高、体重的增长,心脏问题再次出现。

超超心脏内部结构复杂,手术难度很大。医生打印出超超心脏的1∶1模型,还原心脏内部的精细结构。将模型当作“实景地图”,专家组圈定出畸形部位,讨论出优化方案,顺利完成左室流出道疏通术、肺动脉重建术,孩子术后恢复良好。

一个月后,医院又收到河南某医院的申请:一位患者患有复杂先心病,手术难度很大,希望亚心医院院长陶凉会诊。

患者不在本地,仅能传来CT和磁共振检查的影像片,陶凉决定,打印出患者的心脏模型,在“实物”基础上进行会诊,预演手术方案。由于患者心脏结构过于复杂,异常部位较多,仅建模就用了两三天时间,打印模型又花费20多个小时。陶凉及团队根据心脏模型表现出来的病灶情况,制定了精密的手术方案,赶到河南为患者做了手术,对方目前已经康复。

“几乎每个尝试3D打印的患者对自己的心脏模型都充满好奇。”亚洲心脏病医院先心病中心医生金博文表示,从去年11月至今,他和同事为十多名复杂心脏病患者进行3D打印,听到最多的感慨是:“原来我的心脏是这个样子!”金博文说:“出院时,患者会把自己的‘心’带回家做纪念。”

金博文介绍,近年来,3D打印在武汉各大医院应用广泛,但多是在骨科、口腔科等科室,用于心血管专科的医院较少。通过3D打印的模型,可帮助医生了解复杂病灶、研究手术通路、提前在模型上演练手术、术中“导航”;也可以为患者讲解病情及治疗方式,进行术后康复指导。

活体器官3D打印仍处于探索阶段

2016年,湖北省第三人民医院首次使用3D打印技术为严重骨盆骨折的患者做手术。手术顺利完成后,该院官网曾预测:“3D打印技术有这么多好处和用处,在不久的将来一定会像CT、MRI一样被普遍应用。”

这个预测早已成为现实:随着技术的发展,从2015年起,武汉探索3D打印技术的医院越来越多。经过多年发展,现在,3D打印技术已在同济医院、协和医院、湖北省人民医院、武汉大学中南医院、武汉儿童医院等大医院得到广泛应用,用3D打印制作骨骼、关节模型,辅助手术的做法,已经成为临床日常之一。

以华中科技大学同济医学院附属协和医院为例。2015年,该院在全国首次为失去左手的6岁男孩制作了3D打印的机械手,可用它喝水、捏葡萄、骑自行车;随后,骨科试水3D打印技术,为复杂骨折的患者打印伤处模型,利用模型模拟手术操作;再接着,口腔科也引入3D打印机,用来制作牙套、假牙等,精密度和强度大大提高。目前,该院多个科室均已开展3D打印技术。

不过,目前3D打印技术在临床的应用,主要用于术前规划、提前演练、骨科匹配等方面,而备受关注的活体器官打印仍处于探索阶段。医生和患者们都希望,科技攻关的速度能快点、再快点,早日实现3D打印活体器官,用以缓解移植器官数量不足的现况,为更多终末期重症患者带来新的希望。

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