“這條綠色的血管是肺動脈,這些紅色部分是四條側(cè)枝血管……”
10月11日,廣東省人民醫(yī)院一間特別的實驗室里,各種復(fù)雜心臟病患者的心臟模型吸引了不少人的注意,它們是由3D打印出的1:1實體模型,直觀而清晰地呈現(xiàn)出各種病變。
這是由省人民醫(yī)院、省心血管病研究所和珠海賽納打印科技股份有限公司成立的國內(nèi)首個心血管醫(yī)學(xué)3D打印醫(yī)研企聯(lián)合實驗室,旨在推動心血管醫(yī)學(xué)3D打印技術(shù)的臨床應(yīng)用、科學(xué)研究和國產(chǎn)化3D打印設(shè)備與材料的研發(fā)。
記者了解到,實驗室目前將承擔(dān)利用3D打印模型協(xié)助醫(yī)生做術(shù)前診斷、術(shù)中“導(dǎo)航”和術(shù)后評估等;預(yù)計兩年內(nèi),可以實現(xiàn)個體化定制打印體內(nèi)可植入的生物或非生物移植物;未來有望造出可供移植的“人造心臟”。
3D打印幫2歲寶寶成功“補(bǔ)心”
“第五肋間側(cè)開胸,好的,這是第一條側(cè)枝血管,第二條呢?”主刀醫(yī)生抬起頭,助手立即遞過來一個特別的心臟模型,它和手術(shù)臺上2歲患兒芋頭(化名)的心臟幾乎一模一樣,條條血管清晰可見,醫(yī)生看了一眼模型,“很清楚,模型上第二條血管在第一條上方1厘米處,我們來找找……沒錯,就在這里”,分離,控制,一系列動作干凈利落。
幾天前,在省醫(yī)心外科手術(shù)室里,中華醫(yī)學(xué)會胸心外科分會主任委員、廣東省人民醫(yī)院院長莊建教授成功完成了一臺特殊的小兒復(fù)雜先心手術(shù)。手術(shù)的特別之處就是助手手中這個心臟模型,它來自3D打印技術(shù),靠著它“導(dǎo)航”,醫(yī)生精準(zhǔn)而迅速地完成了手術(shù)。
2歲的芋頭患有非常復(fù)雜的先心病——IV型肺動脈閉鎖合并室間隔缺損。正常情況下,人體的肺動脈由右心室發(fā)出,逐漸分支進(jìn)入雙側(cè)肺部,把身體各個器官已經(jīng)用過、低氧的靜脈血輸送到肺里面,通過呼吸作用加氧,去除二氧化碳,從而變成鮮紅的動脈血。從外觀上看,肺動脈就像是一顆樹,樹干連在右心室,很快分成左右兩支,再一級級地分叉下去進(jìn)入兩側(cè)的肺。但是,芋頭的情況卻完全不是。術(shù)前的常規(guī)超聲和CT檢查發(fā)現(xiàn),芋頭的肺動脈樹“很不正常”,他的肺動脈分別來源于冠狀動脈、主動脈弓和降主動脈發(fā)出的側(cè)枝血管,也就是說,芋頭的肺動脈樹沒有樹干,只有繁雜的“灌木”。醫(yī)生需要把“灌木”(四條側(cè)枝血管)找到,并移花接木把它們拼成“一棵樹”。
手術(shù)最難的地方在于,明確這些血管的來源、走向和它們之間的關(guān)系。但傳統(tǒng)的CT只能提供斷層的影像,即使用到三維重建,畫面也無法做到精準(zhǔn),非??简炨t(yī)生的空間方位感。而且,手術(shù)中,醫(yī)生只能憑著腦海中的CT影像去尋找這些血管,手術(shù)難度和風(fēng)險都非常高。
“對于復(fù)雜心臟病而言,CT重建得再好,依然不夠直觀?!笔♂t(yī)影像學(xué)專家、心導(dǎo)管室主任黃美萍告訴記者,術(shù)前,醫(yī)生從影像學(xué)的專業(yè)角度并結(jié)合臨床實際,將芋頭CT的原始數(shù)據(jù)重建,通過3D打印技術(shù)制作出了一個完整的心血管模型,再將手術(shù)的關(guān)鍵部位主動脈及側(cè)枝血管單獨提取出來再制作了一個以突出該解剖結(jié)構(gòu)的血管模型,兩個模型打印出來后,醫(yī)生對孩子心臟的病變結(jié)構(gòu)有了清晰精確而全面的了解,并據(jù)此作出了相應(yīng)的診斷和手術(shù)方案。
“手術(shù)非常順利,原本找血管需要2小時以上,對著這個模型,半個小時就找好了,術(shù)后孩子各項指標(biāo)都很不錯。”黃美萍說。
3D打印心臟精準(zhǔn)度在90%以上
事實上,3D打印技術(shù)在心血管領(lǐng)域的應(yīng)用已經(jīng)十分廣泛。記者了解到,目前主要應(yīng)用于復(fù)雜先天性心臟病以及瓣膜類疾病、大血管疾病、心臟移植、心律失常等多個方面。在歐美不少醫(yī)學(xué)教育機(jī)構(gòu),已經(jīng)將結(jié)構(gòu)性心臟病3D打印模型應(yīng)用于臨床教學(xué),并且取得顯著成果。
省醫(yī)院長莊建告訴記者,我國目前約有670萬結(jié)構(gòu)性心臟病患者需要手術(shù)治療,這種心臟病變個體差異非常大,治療方案復(fù)雜多變,手術(shù)難度大。由3D打印技術(shù)通過1:1的精確比對打印出實體模型,可以為外科醫(yī)生提供模擬操作,精確定位手術(shù)關(guān)鍵步驟并制定出最佳的手術(shù)方案。據(jù)悉,省醫(yī)心研所目前已為28例患者打印了心血管模型。
目前,科研人員們正在利用3D打印心臟做血流動力學(xué)模擬,為患者找到最佳手術(shù)方案。那么,這種“1:1”的3D打印心臟,準(zhǔn)確度到底有多高呢?莊建表示,目前可以實現(xiàn)90%以上的精準(zhǔn)度。莊建表示,隨著技術(shù)不斷成熟和發(fā)展,未來通過結(jié)合細(xì)胞培育技術(shù),有望制造出可供移植的“人造心臟”。
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