3D打印技术在复杂先心病患儿中的应用价值探讨.pdf

3D3D打印技术在复杂先心病打印技术在复杂先心病 患儿中的应用价值探讨患儿中的应用价值探讨 吉林省人民医院心脏外科 张学勤 2016年9月 3D打印起源于上世纪八十年代，1984年查尔斯・赫尔发 明了将数字资源打印成三维立体 模型的技术，并于1986 年成立 了3D Systems 公司开发了第一 台商用立体光敏3D打印机 3D打印技术之父查尔斯打印技术之父查尔斯・・赫尔赫尔 3D打印机诞生以后20多年 的时间内发展缓慢，最初大多应 用于汽车、飞机制造等复杂的零 件模型的设计和制作 什么是什么是3D打印技术？打印技术？ 3D打印即快速成型技术的一种，它是一种以数字模型文件材料，以逐层打造为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合印的方式来构造物体的技术，是在三维空间内逐层打印出立体的东西 2010年以后，3D打印 技术快速发展现在，这种技术应用已经十分 普遍随着技术的进步， 3D打印机变得廉价和无处不在 2010年11月 第一台3D打印成型轿车-Urbee完成 2011年8月 - 世界上第一架3D打印飞机试飞成功 近年来，3D打印技 术开始在医学领域中应 用 大体来讲，目前 3D 打印技术在医学中主要 涉及以下几个方面： 1）医学模型快速 建造：医学道具、模型、 用品等材料可通过3D打 印获得。

2）组织器官代替 品制作：如复制人体骨 骼，制作义肢等 3D打印医学领域应用现状打印医学领域应用现状 3）脸部修饰与美容： 利用3D打印技术制作脸 部损伤组织，如耳、鼻、 皮肤等 4）打印活体组织 和器官 ：目前正处于探 索阶段，尚有许多问题 （伦理、细胞生物学等） 待解决 2013年5月美国华盛顿国家儿童医学中心的儿科心脏病专家劳拉· 奥利弗瑞（Laura Olivieri）利用3D打印技术打印了第一份真实人类的心脏该心脏样本是由塑料制成， 是患有不寻常并发症病人的心脏的精确解剖副本 2015年1月迈阿密儿童医院的心血管科医生使用3D打印技术制作出了女童心脏 的复制品一位名叫Adanelie Gonzalez患有复杂先心病的4岁女童成功实施了矫治 手术 国内学者从2015年也陆续将3D打印技术尝试性地在心脏外科中应用 • 2016年我们开始将3D打印技术运用于某些复杂先心病患者 • 主要运用3D打印技术重建患者体外心脏模型用于指导手术方 案的设计 • 同时运用心脏模型进行术前交代和医患沟通 • 到目前为止共有3名复杂先心患儿应用该技术 3D打印技术在我院先心病患儿手术中的应用打印技术在我院先心病患儿手术中的应用 传统手术传统手术 3D打印指导打印指导手手术术 •在抽象的概念下进行医患沟通 •全麻体外循环心脏停跳后，在 静止、中空的软体心脏上探查 并设计手术方案 •按探查结果完成手术 存在问题存在问题: •对于复杂先心病术中探查时间 长，导致体外循环时间的延长 和全身的打击加重和风险增加 •术中心脏排空的情况下对某些 复杂手术细节上的的设计并不 真正合理 3D打印指导打印指导手手术术 •运用3D心脏模型进行医患沟通 •在心脏模型上设计精确的个体 化手术方案 •全麻体外循环心脏停跳，按术 前预定方案完成手术 拟探索的问题：拟探索的问题： •医患沟通是否更简单、顺畅？ •手术时间是否明显缩短，恢复 更快？ •手术方案设计更合理，畸形矫 治更满意？ 患儿，男性，8个月, 体 重5.6Kg，出生诊断为罕见的 重症复杂先天性心脏病，完全 性肺静脉异位引流，房间隔缺 损，肺动脉高压。

入院前一个月前病情加重， 就诊于外院儿科，因心力衰竭、 病危行气管插管１2天、血透5 天，病情稍有稳定后直接转入 我院心外科，拟行亚急诊手术病例1 如果延误治疗几遍部分患儿能活到1周岁以上也大都失去了手术机会，因严重的肺动脉高压而无法手术 该患儿心脏畸形属于重症复杂的罕见先心病，发病率占所有先心病患儿的0.5% 没接受手术的患儿半年内自然死亡率为50%，一年内死亡率80% 发病率发病率 早期手术早期手术 自然死亡率自然死亡率 患复杂先心病儿童情况简介患复杂先心病儿童情况简介 图1 正常心脏血流循环示意图 图2 该患儿心脏血流循环示意图 图2 该患儿心脏血流循环示意图 • 手术时机的选择、越早越好 • 吻合口通畅情况（位置、大 小、是否存在梗阻等） • 左心房扩大重建结果 • 手术时间（心脏停跳体外循 环时间）的长短 影响患儿术后及远期生存的关键因素 心脏CTA薄层扫描后重建心脏三维立体图像 目 录 将患儿的CT信息导入3D打印机利用12个+小时的连续逐层打 印,最终以1:1的比例成功地复制了一个与患儿心脏畸形完全一致 的模型 2016年3月11日手 术按预定方案进行 手术过程顺利，心脏 停跳时间59分钟。

术后次日上午八 点顺利拔除气管插管， 当天从ICU转回普通病 房继续康复 术后第八天出院 住院总费用62000元 患儿，男，5月13天， 体重4.2Kg患儿于出生时周 身青紫、呼吸急促，即被诊 断为复杂先心脏病，完全性 肺静脉异位引流，房间隔缺 损，动脉导管未闭，肺动脉 高压（重度） 病程中反复肺炎、呼吸 急促、喂养困难，多处求医 未果后经第一例患者家属介 绍来到我院就诊 病例2 图1：患儿心脏畸形计算机三维重建:图像 图2：患儿心脏3D打印模型 同为心上型全肺静脉异位引流病例1与病例2病理解剖完全不 同，术前我们为病例2”私人定制”完全属于自己的手术方案 图1：病例1心脏三维图像 图2：病例2心脏三维图像 图1：患儿心脏三维图像（左侧面观） 图2：患儿心脏彩超报告单 肺静脉与左心房吻合连 接后食道超声评估血流通畅， 心房扩大重建满意 心脏复跳停止体外循环 后超声提示动脉导管左向右 分流，于是导管顺利结扎 术后第2天拔出气管插 管，监护室监护3天，返回病房 术后9天出院，出院复 查结果满意 患儿，女，2岁3月，7Kg 患儿足月产，出生后紫绀明 显，生长发育迟缓。

2016年6 月入住我院心外科确诊为： 复杂型先天性心脏病 完全性心内膜垫缺损 房室瓣重度关闭不全 动脉导管未闭 肺动脉高压（重度） Down 综合征（先天愚型） 病例3 患儿心内畸形解剖示意图 患儿术中动脉 导管阻断后肺动脉 下降明显于是， 行动脉导管结扎加 完全型心内膜垫缺 损矫治术 术后第二天拔 除气管插管，返回 病房，第八天出院 小小 结结 小 结 对于心脏瓣膜等精细结构的显示尚不满意，作为一项新技术， 有待于继续探索和发展 临床中应理性看待并合理应用3D打印技术，不能过分夸大其 在先心病治疗中的作用在充分发挥其积极作用的同时，也 应避免出现过度医疗 3D 打印技术对于复杂的结构性心脏基本病理解剖能完美呈 现，在某些复杂先心病个体化手术治疗方面发挥了积极的 作用，成为精准医疗的一个重要环节 加快病人的康复 使医患沟通更加顺畅 3D打印技术打印技术 开启心脏手术方案“私人订制”时代开启心脏手术方案“私人订制”时代 提高手术成功率 降低了手术风险 3D打印技术的在临床医学中的成效明 显，然而，3D打印技术应用将不止于此 相信，随着打印技术以及细胞生物学等科 学的发展，将来有一天该技术会给医学界 带来革命性的变革。

将利用特殊的生物材 料打印出专属于个人组织和器官，从而克 服组织器官毁损和衰竭的困难，进入真正 的“私人订制”时代 展展 望望 。