楊劍：3D打印技術(shù)在結(jié)構(gòu)性心臟病領(lǐng)域的應(yīng)用年度報(bào)告2022

作者：李蘭蘭　劉洋　楊劍（空軍軍醫(yī)大學(xué)西京醫(yī)院）
來源： 嚴(yán)道醫(yī)聲網(wǎng)

導(dǎo)語：回望2022年，傳播性較強(qiáng)的新冠奧密克戎變異毒株造成我國多地疫情的反復(fù)，疊加國內(nèi)疫情防控政策趨嚴(yán)，為心血管領(lǐng)域?qū)W術(shù)交流與技術(shù)發(fā)展帶來不少制約因素，不過我國心血管人依舊本著人民的心血管健康保駕護(hù)航的醫(yī)者精神，攻堅(jiān)克難，完成了一個(gè)個(gè)驕人成績。不僅如此，在國內(nèi)外眾多專家學(xué)者同仁的合力推動(dòng)下，世界心血管領(lǐng)域也有著巨大發(fā)展，各類新技術(shù)、新理念、新研究成果依舊如雨后春筍，層出不窮。

2022是特殊而不平凡的一年，疫情防控政策不斷調(diào)整優(yōu)化，3D打印技術(shù)在結(jié)構(gòu)性心臟病領(lǐng)域的應(yīng)用也取得了諸多進(jìn)展：

首先，醫(yī)學(xué)影像技術(shù)的發(fā)展使得心血管成像的速度、質(zhì)量、分辨率及精度都得到很大程度提升，尤其是CTA、心臟磁共振（CMR）、三維超聲圖像等多模態(tài)影像技術(shù)融合，充分發(fā)揮出多種影像學(xué)技術(shù)和方法的長處，使得心血管影像學(xué)數(shù)據(jù)源具有充分保障；

其次，心血管3D打印技術(shù)的方法學(xué)和材料學(xué)也獲得了長足發(fā)展，多彩多材料混合打印已成為結(jié)構(gòu)性心臟病領(lǐng)域3D打印領(lǐng)域的常規(guī)技術(shù)，超聲及DSA下透視可見材料的發(fā)展及應(yīng)用，對(duì)于3D打印技術(shù)指導(dǎo)結(jié)構(gòu)性心臟病介入治療起到了至關(guān)重要的作用，連續(xù)液界制造（CLIP）等光固化革命性技術(shù)給心血管3D打印的臨床應(yīng)用打開更廣闊的空間，新的復(fù)合水凝膠材料學(xué)給未來發(fā)展帶來更多可能；

再次，3D打印技術(shù)在結(jié)構(gòu)性心臟病領(lǐng)域應(yīng)用范圍越來越廣闊，已涉及到經(jīng)導(dǎo)管主動(dòng)脈瓣置換術(shù)（TAVR）、經(jīng)導(dǎo)管二尖瓣置換術(shù)（TMVR）、經(jīng)導(dǎo)管二尖瓣緣對(duì)緣修復(fù)術(shù)（TEER）、經(jīng)導(dǎo)管三尖瓣置換術(shù)（TTVR）、經(jīng)導(dǎo)管肺動(dòng)脈瓣置換術(shù)（TPVR），水凝膠治療心衰、肥厚性心肌病射頻消融、左心耳封堵等幾乎全部的結(jié)構(gòu)性心臟病診療新技術(shù)；

從次，3D打印技術(shù)在結(jié)構(gòu)性心臟病領(lǐng)域于我國開始逐步推廣及普及，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，目前國內(nèi)已有300+以上醫(yī)院開展了3D打印技術(shù)指導(dǎo)結(jié)構(gòu)性心臟病的應(yīng)用，同時(shí)，我國的心血管醫(yī)療器械企業(yè)（馬克醫(yī)療、健世科技等），已聯(lián)合將3D打印指導(dǎo)結(jié)構(gòu)性心臟病治療的方法和理念，推廣至美國Henry Ford醫(yī)院，加拿大St.Paul醫(yī)院，法國波爾多里爾大學(xué)附屬醫(yī)院，德國美因茨心臟中心等10余個(gè)國際知名中心；

最后，結(jié)構(gòu)性心臟病領(lǐng)域3D打印技術(shù)的學(xué)術(shù)科研成績斐然，2022年已有數(shù)十篇結(jié)構(gòu)性心臟病領(lǐng)域3D打印技術(shù)SCI文章獲得發(fā)表，由西京醫(yī)院及阜外醫(yī)院聯(lián)合主編的《經(jīng)導(dǎo)管主動(dòng)脈瓣置換術(shù)中的3D打印技術(shù)》《經(jīng)導(dǎo)管二尖瓣介入治療術(shù)中的3D打印技術(shù)》等多部專著成功出版，順利召開2022“國際心血管3D打印技術(shù)高峰論壇”，濃縮了來自海內(nèi)外10個(gè)國家地區(qū)上百位頂尖專家在心血管3D打印領(lǐng)域深刻思想和前沿進(jìn)展，同時(shí)，關(guān)于心血管3D打印的團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)起草也列入日程。

目前，3D打印技術(shù)指導(dǎo)結(jié)構(gòu)性心臟病診療的理念逐步深入人心，已為上千例患者提供個(gè)性化的精準(zhǔn)數(shù)字化治療方案，使心血管疾病治療的概念、策略、技術(shù)不斷更新，還會(huì)不斷將我國結(jié)構(gòu)性心臟病的診治水平提升到新的高度。

1. 心血管3D打印技術(shù)的醫(yī)學(xué)影像技術(shù)發(fā)展
應(yīng)用高質(zhì)量的醫(yī)學(xué)圖像數(shù)字化建模，可實(shí)現(xiàn)個(gè)性化且精準(zhǔn)的心血管3D模型。

目前，隨著影像技術(shù)的發(fā)展，可用于3D建模的臨床影像數(shù)據(jù)主要包括CTA、心臟磁共振（CMR）、三維超聲圖像。

其中CTA影像因?yàn)椴杉瘯r(shí)間短、范圍廣、圖像質(zhì)量佳等特點(diǎn)，成為了最常用于心血管建模的醫(yī)學(xué)影像，新一代以CT-CardioGraphe 為代表的心血管專用型CT的面世及安裝，在一個(gè)心跳周期內(nèi)就能快速完成心臟動(dòng)態(tài)圖像的采集，能夠在使患者受到的輻射量大為減少的同時(shí)，為心血管3D打印提供高質(zhì)量的4D原始CT數(shù)據(jù)。

CMR圖像的應(yīng)用類似于CTA，尤其對(duì)于心腔、心肌的分割優(yōu)勢更為顯著，但由于圖像采集過程中耗時(shí)太久，并對(duì)患者有諸多限制，應(yīng)用較少。

此外，心臟超聲圖像近年來也逐漸應(yīng)用于3D建模打印，圖像采集過程中不會(huì)產(chǎn)生輻射，并能清晰顯示心臟瓣膜，對(duì)于顯示局部復(fù)雜的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)具有一定優(yōu)勢，其局限性在于不良的聲窗及探頭位置、采集角度的變化將導(dǎo)致圖像重復(fù)性不穩(wěn)定。

如今，3D打印建模軟件已能夠?qū)崿F(xiàn)CTA、心臟磁共振（CMR）及三維超聲圖像等多模態(tài)影像融合技術(shù)，這種方式可集合不同影像的優(yōu)勢并彌補(bǔ)不足，達(dá)到精準(zhǔn)展示模型細(xì)節(jié)的目的。

2. 心血管3D打印技術(shù)的材料發(fā)展
目前可用于心血管3D打印技術(shù)有多種，較為常見的有：熔融沉積成型(Fused deposition modeling, FDM)、光固化成型（Stereo lithography appearance，SLA）、選擇性激光燒結(jié)(Selective laser sintering，SLS）、材料噴射成型（Material jetting，MJ）等。
近年來以MJ技術(shù)為代表的多材料3D打印技術(shù)的進(jìn)步，實(shí)現(xiàn)了軟硬材料混合打印的技術(shù)目標(biāo)，極大地促進(jìn)了柔性材料3D打印的應(yīng)用。隨著結(jié)構(gòu)性心臟病微創(chuàng)治療技術(shù)發(fā)展，對(duì)3D打印技術(shù)的應(yīng)用提出了新的要求，如柔性，多彩，透明等，或者為展示瓣葉或模擬脈動(dòng)流環(huán)境，要求模型可耐受較高溫度及水溶液等環(huán)境且形狀持續(xù)穩(wěn)定，此外，為模擬手術(shù)真實(shí)操作環(huán)境，DSA透視及超聲下可見的心血管3D打印材料也取得了飛速進(jìn)展（圖1）。

圖1. DSA透視及超聲下可見的心血管3D打印材料（A. DSA透視顯影的心血管3D打印材料；B. A圖材料的DSA透視影像；C. 超聲下可見的心血管3D打印材料；D. C圖材料的食道三維超聲影像）

此外，近年來誕生的一項(xiàng)新的光固化革命性技術(shù)，連續(xù)液界制造技術(shù)，也就是CLIP技術(shù)（Continuous Liquid Interface Production），不僅大大加快了固化過程，相較于傳統(tǒng)光固化技術(shù)提升了數(shù)十倍效率，同時(shí)也能打印出更精細(xì)的特征（小于20微米），而且可以使用彈性材料，以及某些生物材料，在未來CLIP技術(shù)將會(huì)給心血管3D打印的臨床應(yīng)用打開更廣闊的空間。

2022年，西安交通大學(xué)唐敬達(dá)教授團(tuán)隊(duì)研發(fā)的復(fù)合水凝膠材料，可保障高拉伸性和良好的抗疲勞性，利用光固化技術(shù)打印了具有心臟瓣膜形態(tài)的模型，并在體外模擬實(shí)驗(yàn)中表現(xiàn)出了在流體環(huán)境下持續(xù)單向流動(dòng)的功能。

目前，在結(jié)構(gòu)性心臟病領(lǐng)域3D打印技術(shù)應(yīng)用過程中，應(yīng)根據(jù)實(shí)際需求，綜合考慮打印機(jī)和材料成本、周期、精度、色彩、柔性等條件，選擇最適宜的3D打印技術(shù)。

3.  3D打印引導(dǎo)結(jié)構(gòu)性心臟病介入治療的應(yīng)用
（1）3D打印指導(dǎo)經(jīng)導(dǎo)管主動(dòng)脈瓣置換術(shù)
經(jīng)導(dǎo)管主動(dòng)脈瓣置換術(shù)（TAVR）可有效治療主動(dòng)脈瓣狹窄或關(guān)閉不全，近年來在我國獲得蓬勃發(fā)展，2022年有近8000例的臨床應(yīng)用。TAVR手術(shù)全程采用DSA及超聲等影像技術(shù)引導(dǎo)操作，術(shù)前利用患者個(gè)性化的3D打印模型，可直接觀察主動(dòng)脈瓣病變結(jié)構(gòu)及毗鄰結(jié)構(gòu)（圖2）。各種主動(dòng)脈瓣疾病的解剖學(xué)差異巨大，主動(dòng)脈瓣環(huán)、左室流出道、竇管交界、升主動(dòng)脈尺寸各不相同，瓣葉的長度、厚度、鈣化分布、瓣口狹窄等也千姿百態(tài)，因此需要TAVR團(tuán)隊(duì)認(rèn)真分析每一例患者的具體解剖病理學(xué)特點(diǎn)，制定個(gè)性化手術(shù)策略。

圖2. 多彩多材料3D打印的主動(dòng)脈瓣病變及毗鄰結(jié)構(gòu)模型

面對(duì)解剖結(jié)構(gòu)復(fù)雜患者，基于醫(yī)學(xué)影像難以判斷多種異常結(jié)構(gòu)對(duì)手術(shù)風(fēng)險(xiǎn)的影響，術(shù)前可按照原始比例打印出類似于心臟組織材料的患者模型模擬球囊或介入瓣膜植入（圖3），直觀確定術(shù)后發(fā)生的擠壓形變和相應(yīng)的并發(fā)癥，如瓣周漏、冠脈阻塞、瓣環(huán)破裂等。

西京醫(yī)院馬燕燕等回顧性納入2018~2021 年在國內(nèi)28 家心臟中心行TAVR 的868 例患者臨床資料，研究結(jié)果表明心血管3D 打印對(duì)TAVR 的輔助指導(dǎo)作用顯著，可縮短TAVR 手術(shù)時(shí)間，減少中度瓣周漏等并發(fā)癥，助力TAVR 個(gè)性化方案的制訂及精準(zhǔn)實(shí)施，有著廣闊的應(yīng)用前景。

圖3. 應(yīng)用3D打印模型模擬TAVR手術(shù)（A. 體外模擬球囊擴(kuò)張判斷冠脈阻塞風(fēng)險(xiǎn)；B. 體外模擬球囊擴(kuò)張判斷瓣周漏風(fēng)險(xiǎn)；C. 體外模擬支架瓣膜植入）

同時(shí)，應(yīng)用3D打印的TAVR模擬器，可以培訓(xùn)年輕術(shù)者，訓(xùn)練TAVR技術(shù)中導(dǎo)絲跨瓣、球囊預(yù)擴(kuò)張、瓣膜釋放、球囊后擴(kuò)張等關(guān)鍵核心步驟，同時(shí)有專業(yè)導(dǎo)師進(jìn)行指導(dǎo)和對(duì)手術(shù)效果進(jìn)行評(píng)價(jià)，通過加強(qiáng)訓(xùn)練可提升培訓(xùn)效果，快速度過學(xué)習(xí)曲線（圖4）。
西京醫(yī)院翟蒙恩等的研究表明采用3D打印心血管模型體外模擬手術(shù)過程的教學(xué)方式，對(duì)于提高學(xué)員手術(shù)掌握程度和學(xué)習(xí)效率方面有重要作用。

圖4. 應(yīng)用3D打印模擬器模擬TAVR手術(shù)（A. 專家指導(dǎo)學(xué)員應(yīng)用3D打印模擬器模擬TAVR手術(shù)；B. 模擬TAVR跨主動(dòng)脈弓及跨主動(dòng)脈瓣操作；C. 輸送器頭端跨越模擬器的瓣環(huán)平面；D. 模擬TAVR釋放瓣膜操作；E.TAVR瓣膜在模擬器內(nèi)完全釋放，脈動(dòng)流下啟閉良好。）

此外，應(yīng)用3D打印技術(shù)，對(duì)于開發(fā)測試新型TAVR介入器械也有重要的幫助。
如開發(fā)新的治療主動(dòng)脈瓣關(guān)閉不全的帶定位件的器械，以及測試國產(chǎn)球囊擴(kuò)張式瓣膜性能，都可以應(yīng)用3D打印主動(dòng)脈根部模型或3D打印模擬器模擬TAVR手術(shù)，于導(dǎo)管室內(nèi)X線透視下真實(shí)體驗(yàn)經(jīng)心尖入路植入Ken-Valve（寧波健世）的調(diào)節(jié)定位件入竇及完全釋放過程，以及經(jīng)股動(dòng)脈入路植入PrizValve（紐脈醫(yī)療）顯影點(diǎn)定位及釋放位置確定等核心步驟，協(xié)助不斷優(yōu)化新型器材的設(shè)計(jì)開發(fā)（圖5）。

圖5. 應(yīng)用3D打印技術(shù)助力開發(fā)測試新型TAVR介入器械（A. 體外模擬Ken-Valve的調(diào)節(jié)定位件入竇；B. 體外模擬Ken-Valve的完全釋放；C. 體外模擬PrizValve顯影點(diǎn)定位及釋放位置確定）

（2）3D打印指導(dǎo)經(jīng)導(dǎo)管二尖瓣置換術(shù)

經(jīng)導(dǎo)管二尖瓣置換術(shù)（TMVR）是指將人工瓣膜在體外壓縮,裝載至輸送系統(tǒng),然后沿血管路徑或經(jīng)心尖途徑送達(dá)二尖瓣瓣環(huán)處，以替代病變二尖瓣的一種介入手術(shù)。具有不需再次開胸，明顯減小手術(shù)創(chuàng)傷，降低手術(shù)風(fēng)險(xiǎn)等特點(diǎn)。近年來也取得了一定的突破。
按照自體二尖瓣的病變情況，TMVR技術(shù)被分為四個(gè)大類 （圖6）：

① “瓣中瓣”（Valve in valve）技術(shù)，針對(duì)既往外科二尖瓣生物瓣衰敗的患者；
② “環(huán)中瓣”（Valve in ring）技術(shù)，針對(duì)既往外科瓣膜成形術(shù)植入人工二尖瓣瓣環(huán)的患者；
③ 原位鈣化瓣環(huán)植入（Valve in MAC），針對(duì)自身二尖瓣瓣環(huán)有嚴(yán)重鈣化或關(guān)閉不全的患者；
④ 原位瓣膜植入（Valve in native valve），針對(duì)無鈣化的重度關(guān)閉不全的患者。
目前國內(nèi)西京醫(yī)院、中山醫(yī)院、阜外醫(yī)院、華西醫(yī)院等多家心血管中心已將3D打印技術(shù)與多種類型的TMVR技術(shù)相結(jié)合，開展多種3D打印指導(dǎo)的精準(zhǔn)經(jīng)導(dǎo)管二尖瓣置換術(shù)：評(píng)估新左室流出道面積，篩選適應(yīng)癥；輔助介入瓣膜更好地定位在二尖瓣瓣環(huán)，減少瓣周漏；有效地幫助術(shù)者選定精確房間隔穿刺點(diǎn)，精準(zhǔn)選擇瓣膜類型及型號(hào)，優(yōu)化同軸性（圖6-9）。

圖6. 3D打印指導(dǎo)二尖瓣“瓣中瓣”技術(shù)（A. 應(yīng)用球囊擴(kuò)張式瓣膜，左室面觀；B.完全釋放后的形態(tài)，左房面觀；C. 應(yīng)用游標(biāo)卡尺精準(zhǔn)測量各項(xiàng)參數(shù)）

圖7. 3D打印指導(dǎo)二尖瓣“環(huán)中瓣”技術(shù)（A. 于單純成形環(huán)內(nèi)應(yīng)用球囊擴(kuò)張式瓣膜；B. 應(yīng)用球囊擴(kuò)張式瓣膜于3D打印模型內(nèi)模擬球囊擴(kuò)張，左房面觀；C. 完全釋放后的形態(tài)，評(píng)估瓣周漏情況，左室面觀）

圖8. 3D打印指導(dǎo)二尖瓣原位瓣膜植入技術(shù)（A. 完全釋放后的形態(tài)，左室面觀；B. 完全釋放后的形態(tài)，左房面觀；C. 完全釋放后的形態(tài)，評(píng)估新左室流出道情況，主動(dòng)脈面觀）

（3）3D打印指導(dǎo)經(jīng)導(dǎo)管二尖瓣修復(fù)術(shù)

經(jīng)導(dǎo)管二尖瓣緣對(duì)緣修復(fù)術(shù)（TEER）相對(duì)于TMVR較為成熟，目前全球已應(yīng)用超過15萬例，在國內(nèi)近年來也逐步開展，已有多款國產(chǎn)器械在開展臨床研究入組。系統(tǒng)經(jīng)下腔靜脈入路穿房間隔入路，在超聲引導(dǎo)下通過雙向調(diào)彎抵達(dá)二尖瓣位置夾合瓣葉，手術(shù)操作難度較大，不僅在術(shù)中要求超聲人員與術(shù)者配合默契，同時(shí)對(duì)于房間隔穿刺位置的確定、二尖瓣夾子位置方向調(diào)節(jié)、瓣葉夾合長度等要求苛刻。
國內(nèi)馬克醫(yī)療設(shè)計(jì)的TEER體外模擬器，可通過超聲探頭清晰觀察瓣葉活動(dòng)狀態(tài)，并設(shè)計(jì)有多個(gè)房間隔穿刺預(yù)留口，能夠真實(shí)模擬TEER全手術(shù)流程，有助于熟練掌握器械操作，提升術(shù)中人員間的默契配合并指導(dǎo)術(shù)者制定安全可行的手術(shù)策略。

圖9. 基于3D打印的脈動(dòng)TEER模擬器 （A.模擬器的整體外觀；B. 3D打印的全心臟模型，可見二尖瓣及不同房間隔穿刺位置; C. 全心臟模型左心房面觀；D. 3D打印的二尖瓣，標(biāo)記A區(qū)和P區(qū)）

（4）3D打印指導(dǎo)經(jīng)導(dǎo)管三尖瓣置換術(shù)

近年來，經(jīng)導(dǎo)管三尖瓣置換術(shù)（Transcatheter tricuspid valve replacement，TTVR）成為三尖瓣疾病治療領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。
整體而言TTVR目前還是處于技術(shù)發(fā)展的早期階段，但已有較大病例的多中心隨機(jī)對(duì)照研究結(jié)果顯示，接受TTVI治療的患者1年生存率明顯優(yōu)于內(nèi)科藥物治療組。
我國自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的Lux-Valve及Lux-Valve plus（健世科技）是我國第一款具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的新型三尖瓣介入瓣膜，同時(shí)也是全球首款不依賴徑向支撐力錨定的瓣膜，能夠通過前瓣夾持件定位、室間隔錨定件防止移位，適應(yīng)三尖瓣瓣環(huán)三維結(jié)構(gòu)，并且降低了瓣周漏及傳導(dǎo)阻滯等并發(fā)癥的發(fā)生。長海醫(yī)院及西京醫(yī)院團(tuán)隊(duì)，應(yīng)用3D打印技術(shù)體外模擬實(shí)驗(yàn)的方法，熟悉該系統(tǒng)的使用方式，確定瓣膜型號(hào)、介入瓣膜植入位置、系統(tǒng)調(diào)彎角度以及錨定位置等，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)釋放（圖10）。

圖10. 采用3D打印技術(shù)體外模擬Lux-Valve手術(shù)操作（A. 輸送器跨越右心房，部分釋放瓣葉抓捕裝置，右房面觀；B. Lux-Valve完全釋放，右室面觀；C.瓣膜完全釋放，與自體模型良好匹配，右房面觀）

同時(shí)，將該技術(shù)推廣至美國Henry Ford醫(yī)院，加拿大St.Paul醫(yī)院，法國波爾多里爾大學(xué)附屬醫(yī)院，德國美因茨心臟中心等10余個(gè)國際知名中心，在TVT，TCTAP2022等國際會(huì)議進(jìn)行報(bào)道和手術(shù)轉(zhuǎn)播（圖11）。

圖11. 3D打印指導(dǎo)經(jīng)導(dǎo)管三尖瓣置換術(shù)的全球推廣（A. 加拿大專家術(shù)前應(yīng)用3D模型模擬TTVR手術(shù)；B. TCTAP2022等國際會(huì)議進(jìn)行報(bào)道；C. TVT國際會(huì)議進(jìn)行手術(shù)轉(zhuǎn)播）

（5）3D打印指導(dǎo)經(jīng)導(dǎo)管肺動(dòng)脈瓣置換術(shù)

經(jīng)導(dǎo)管肺動(dòng)脈瓣置換術(shù)（TPVR，又稱經(jīng)皮肺動(dòng)脈瓣植入術(shù)PPVI），于2000年10月由Philipp Bonhoeffer教授團(tuán)隊(duì)首次報(bào)道，是最早應(yīng)用于臨床的經(jīng)導(dǎo)管瓣膜置換技術(shù)，主要被用于治療法洛四聯(lián)癥（TOF）外科矯正術(shù)后并發(fā)右室流出道狹窄和/或肺動(dòng)脈瓣反流（PR）的患者，可替代外科肺動(dòng)脈瓣置換，改善該類患者的長期預(yù)后。

2020年ESC成人先心病指南推薦對(duì)解剖條件合適的右室流出道功能不全患者應(yīng)首選經(jīng)導(dǎo)管治療。阜外醫(yī)院及西京醫(yī)院團(tuán)隊(duì)，應(yīng)用3D打印技術(shù)及杭州啟明公司國產(chǎn)自膨式Venus-P肺動(dòng)脈瓣膜及邁迪頂峰的PT Valve瓣膜，成功實(shí)施流出道結(jié)構(gòu)較大且形態(tài)呈“金字塔”形等挑戰(zhàn)性病例，術(shù)中顯示瓣膜錨定良好，無瓣周漏，患者早期出院并正常生活（圖12）。

圖12. 3D打印指導(dǎo)經(jīng)導(dǎo)管肺動(dòng)脈瓣置換術(shù)（A. 術(shù)前三維建模；B. 術(shù)前應(yīng)用3D模型模擬TPVR手術(shù)；C. 手術(shù)中精準(zhǔn)將瓣膜植入預(yù)定部位，取得良好手術(shù)效果；D.術(shù)后3D打印模型評(píng)估TPVR手術(shù)效果）

（6）3D打印指導(dǎo)室間隔射頻消融術(shù)

近年來，超聲引導(dǎo)下經(jīng)皮穿刺室間隔射頻消融術(shù)治療梗阻性肥厚型心肌病取得了重大進(jìn)展及突破。

該治療技術(shù)也稱為Liwen術(shù)式，是在超聲引導(dǎo)下經(jīng)皮通過心外膜穿刺將射頻電極針經(jīng)心尖送至室間隔肥厚部位，高頻電波可使局部肥大心肌凝固壞死，從而達(dá)到拓寬左室流出道的目的，已于JACC、JAMA Cardiology等發(fā)表多篇高水平論著文章，充分證實(shí)該技術(shù)的安全有效性。

西京醫(yī)院劉麗文教授團(tuán)隊(duì)利用3D打印技術(shù)打印出個(gè)性化肥厚性心肌病患者的心肌及室間隔肥厚部解剖模型，可明確觀察心臟解剖結(jié)構(gòu)，尤其是冠狀動(dòng)脈分布位置，確定最佳穿刺點(diǎn)位置，設(shè)定合理的電極針路徑，防止電極針對(duì)冠狀動(dòng)脈以及傳導(dǎo)束的損傷，保證手術(shù)的安全性。

2022年，3D打印技術(shù)已經(jīng)作為Liwen術(shù)式術(shù)前的標(biāo)準(zhǔn)化評(píng)估流程中最為重要的一環(huán)，召開多期《Liwen術(shù)式治療肥厚型心肌病培訓(xùn)班》，帶教全國百余中心開展并培養(yǎng)多位獨(dú)立術(shù)者（圖13）。

圖13. 應(yīng)用3D打印模型模擬Liwen手術(shù)（A. 術(shù)前數(shù)字化三維建模，標(biāo)記手術(shù)入路；B. 3D模型精準(zhǔn)展示局部解剖結(jié)構(gòu)；C. 應(yīng)用3D打印模型開展Liwen手術(shù)技術(shù)培訓(xùn)）

（7）3D打印指導(dǎo)左心耳封堵術(shù)

左心耳封堵術(shù)通過介入手術(shù)的方式應(yīng)用專用封堵器堵塞左心耳，預(yù)防房顫時(shí)左心耳（LAA）血栓的形成，可達(dá)到藥物抗凝的治療效果，降低房顫患者由血栓栓塞引發(fā)長期殘疾或死亡的風(fēng)險(xiǎn)及出血風(fēng)險(xiǎn)。

采用3D打印技術(shù)，可1:1還原左心房及左心耳模型，體外反復(fù)多角度測量左心耳口徑及深度，規(guī)劃房間隔穿刺位點(diǎn)并模擬手術(shù)操作，幫助醫(yī)生多次模擬手術(shù)積累經(jīng)驗(yàn)，提升手術(shù)成功率，縮短患者暴露在X線的時(shí)間和手術(shù)時(shí)間（圖14）。

國內(nèi)仁濟(jì)醫(yī)院、唐都醫(yī)院、新橋醫(yī)院、新疆維吾爾自治區(qū)人民醫(yī)院、山西醫(yī)科大學(xué)第一醫(yī)院等多家醫(yī)院已常規(guī)開展3D打印指導(dǎo)左心耳封堵術(shù)。

圖14. 3D打印指導(dǎo)左心耳封堵術(shù)（A. 應(yīng)用3D打印模型模擬左心耳封堵術(shù)；B. 于3D模型釋放封堵器，評(píng)估封堵效果；C.超聲及透視引導(dǎo)下行左心耳封堵術(shù)）

（8）3D打印指導(dǎo)經(jīng)導(dǎo)管心內(nèi)膜下藻酸鹽水凝膠治療心力衰竭

射血分?jǐn)?shù)降低的心力衰竭（HFrEF）是一種源于心臟結(jié)構(gòu)性或功能性病變使心室過分充盈，射血能力受損而形成的復(fù)雜的臨床病癥。

近年來，西京醫(yī)院陶凌教授團(tuán)隊(duì)與德柯醫(yī)療合作攻關(guān)，成功開展經(jīng)導(dǎo)管心內(nèi)膜下藻酸鹽水凝膠治療：通過植入性海藻酸鹽水凝膠，增厚心肌壁，為室壁提供力學(xué)支撐，降低室壁應(yīng)力，維持心臟相對(duì)良好的形態(tài)、尺寸和力學(xué)性質(zhì)，最終減緩甚至逆轉(zhuǎn)心室的擴(kuò)張，改善心臟的生理功能。于2021年3月19日開展了全球首例植入，該技術(shù)配合輔助應(yīng)用3D模型，通過DSA（數(shù)字減影血管造影）與TEE（經(jīng)食道超聲心動(dòng)圖）雙重導(dǎo)航定位，確保水凝膠安全且有效地遞送，于2022年11月24日在European Heart Journal雜志發(fā)表（圖15）。

圖15. 3D打印指導(dǎo)經(jīng)導(dǎo)管心內(nèi)膜下藻酸鹽水凝膠治療心力衰竭（Eur Heart J. 2022 Nov 24:ehac671.）

4. 小結(jié)與展望
心血管3D打印技術(shù)為結(jié)構(gòu)性心臟病的精準(zhǔn)診療提供了新的輔助手段，這項(xiàng)技術(shù)不僅將心臟復(fù)雜的解剖結(jié)構(gòu)可視化，還可以為我們提供觸覺的反饋，在介入治療器械的使用培訓(xùn)、體外模擬實(shí)驗(yàn)、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估等方面獨(dú)具優(yōu)勢。
影像學(xué)、材料學(xué)的不斷進(jìn)步迅速推動(dòng)著心血管3D打印技術(shù)在臨床的應(yīng)用。
未來，采用個(gè)性化3D打印技術(shù)、手術(shù)模擬需求、計(jì)算機(jī)數(shù)值模擬以及AI人工智能技術(shù)的整合，可在縮短3D打印模型周期、提高模型精度、仿生物組織材料等方面得到提升，為臨床培訓(xùn)、器械研發(fā)和精準(zhǔn)醫(yī)療的發(fā)展提供重要技術(shù)支持。此外，心血管水凝膠3D打印、生物3D打印技術(shù)的突破，實(shí)現(xiàn)生物相容性的植入或置換等，將引領(lǐng)心血管3D打印的未來。

參考文獻(xiàn)：略

專家簡介

楊劍
空軍軍醫(yī)大學(xué)西京醫(yī)院
西京醫(yī)院心血管外科一病區(qū)主任，博士生導(dǎo)師。美國心臟協(xié)會(huì)專家會(huì)員（FAHA）， 美國心臟病學(xué)會(huì)專家會(huì)員(FACC)。獲聘陜西省中青年科技創(chuàng)新領(lǐng)軍人才，陜西省科技創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)帶頭人，為陜西省杰出青年科學(xué)基金項(xiàng)目獲得者，獲評(píng)第四屆“國之名醫(yī)”。研究領(lǐng)域包括心血管3D打印、新器械研發(fā)、應(yīng)用轉(zhuǎn)化及臨床研究等，主編《心血管3D打印技術(shù)》等5部專著，在Eur Heart J，JACC等發(fā)表SCI論文100余篇。承擔(dān)國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國家自然科學(xué)基金等10余項(xiàng)課題，經(jīng)費(fèi)1000余萬元。榮獲國家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)、中華醫(yī)學(xué)科技一等獎(jiǎng)等多項(xiàng)獎(jiǎng)勵(lì)，授權(quán)國家專利30余項(xiàng)。

劉洋
空軍軍醫(yī)大學(xué)西京醫(yī)院
心血管外科博士，副主任醫(yī)師，副教授，碩士研究生導(dǎo)師。微創(chuàng)結(jié)構(gòu)性心臟病組組長，ECMO組組長。美國馬里蘭大學(xué)醫(yī)學(xué)院博士后。國家心血管病專家委員會(huì)微創(chuàng)心血管外科專業(yè)委員會(huì)委員。專注心血管疾病微創(chuàng)治療。先后開展微創(chuàng)介入瓣膜病修復(fù)及置換術(shù)，瓣膜置換術(shù)后瓣周漏介入封堵術(shù)，冠狀動(dòng)脈漏介入封堵術(shù)等多項(xiàng)心血管疾病微創(chuàng)治療新技術(shù)。在國內(nèi)外發(fā)表研究論著70余篇，其中SCI論著28篇；主持軍隊(duì)重大專項(xiàng)子課題1項(xiàng)，國家自然科學(xué)基金1項(xiàng)，軍隊(duì)及省部級(jí)課題各3項(xiàng)；參加“863”重點(diǎn)課題，“十二五”、“十三五”國家重大科技專項(xiàng)等課題13項(xiàng)。獲國家專利11項(xiàng)；主編專著1部，副主編專著3部，參編專著8部。獲得省級(jí)科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)1項(xiàng)，并先后獲得美國ASAIO青年醫(yī)師獎(jiǎng)，歐洲Euro-ELSO青年研究者獎(jiǎng)，中國醫(yī)師協(xié)會(huì)心血管外科分會(huì)杏林獎(jiǎng)，樹蘭卓越工程青年醫(yī)師資助計(jì)劃，中華醫(yī)學(xué)會(huì)胸心血管外科分會(huì)Lillehei 獎(jiǎng)學(xué)金及厄爾巴肯獎(jiǎng)學(xué)金。現(xiàn)任中國醫(yī)師協(xié)會(huì)心血管外科分會(huì)結(jié)構(gòu)性心臟病專委會(huì)委員，中國研究型醫(yī)院學(xué)會(huì)血管外科專委會(huì)青年委員，陜西省藥理學(xué)會(huì)心血管藥理學(xué)專業(yè)委員會(huì)常委，陜西省生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)會(huì)體外循環(huán)專業(yè)委員會(huì)委員，中國醫(yī)療保健國際交流促進(jìn)會(huì)心臟重癥分會(huì)陜西省工作委員會(huì)委員。

李蘭蘭
空軍軍醫(yī)大學(xué)西京醫(yī)院
心血管外科研究實(shí)習(xí)員，生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)，工程碩士。TAVR團(tuán)隊(duì)核心成員，亞太結(jié)構(gòu)青年俱樂部成員。研究方向主要包括為結(jié)構(gòu)性心臟病介入治療的影像診斷、心血管生物力學(xué)仿真及3D打印，尤其擅長心臟瓣膜疾病、瓣周漏、主動(dòng)脈弓縮窄等結(jié)構(gòu)性心臟病介入治療的術(shù)前CTA影像學(xué)評(píng)估。主持西京醫(yī)院學(xué)科助推項(xiàng)目1項(xiàng)，在SCI及中文核心期刊發(fā)表論文10余篇，參編論著5部。