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从3D打印心脏模型到真实心脏还有多远?

日期: 2016-03-16
浏览次数: 101

来源:生物谷/Dr.Lu 2016-03-15 18:43

 

3D打印即快速成型技术的一种,出现于上世纪90年代中期。它是一种以数字模型文件为基础,运用粉末状金属或塑料等可粘合材料,通过逐层打印的方式来构造物体的技术。可运用于医疗、建筑、服装艺术、工业、文物修复、人像定制等领域。医用3D技术就是将二维医学影像数据转化成三维立体的影像,通过重建患者受损部位个体化信息,再将 信息传入电脑进行处理,随后连接到专用3D打印机上,1:1地将患者的受损部位“打印”成仿真模型,并在此基础上制定手术方案。在临床中可进行病情判定、 术前设计、模拟操作、假体选择、标本对比,使手术更加精准,并有效节省了术中时间,降低了手术风险,也能更直观的进行医患沟通和辅助教学,等等。

3D打印心脏——难道3D打印技术已经能打出一个真的活体心脏直接“装”到人体内了吗?未来这项技术并不是不可能实现,只是要真正打印出一个跳动的活体心脏并将其连接到血管系统,并且确保有足够的血液让其存活,还是现阶段技术突破的难点,需要走很长一段路。经常听到的已经运用到临床手术的“3D打印心脏”,目前大部分还仅限于通过3D打印技术复制患儿的心脏。虽然不是一颗“真心”,但却可以让医生在术前对患儿心脏解剖结构有一个直观的了解,设计出更精准安全的手术方案,解救更多的患者。

现阶段各国3D打印技术在心脏外科的应用,均属于起步阶段。TAVI与常规开胸手术有很大的区别,医生在手术中无法直视心脏全貌,更无法切开心脏观察其内部细微结构,因此,术前影像学评估与术中导航至关重要。而无论CT、MRI、B超等检查,都只能在屏幕上提供二维视野,术前主刀医生仍需仔细研究和测算患者的心脏及主动脉影像数据,并在自己头脑中二次加工,重建成立体构型。3D打印技术则可将患者的二维影像数据转化成栩栩如生且实物大小的心脏模型呈现于医生眼前,并可提供更多传统影像学检查难以显示的丰富信息,从而将上述复杂过程大大简化和标准化,使得手术更准确安全。

早在2013年美国科学家利用3D打印技术打印了第一份人类的心脏模型。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。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)3D打印的人类心脏耗费了25万美元。劳拉表示心脏副本对于练习复杂手术来说是非常理想的对象,它使得手术外科医生能够看清他们要进行手术的精确解剖情景。想要打印3D心脏,必须先输入单个病人计算机控制x线体层扫描术或超声波扫描获得的二维数据,这使得打印机能够逐层建立复制样本层。国外各大医院正在制定欲采用3D打印技术的早期计划。如今,3D打印制造的心脏模型也为越来越多的我国患者解除病痛。近日复旦大学附属中山医院心外科课题组首次将3D打印技术应用于经导管主动脉瓣置换手术(TAVI),成功为一例77岁高龄的主动脉瓣重度狭窄合并关闭不全患者实施了TAVI规划与导航。

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