神奇!医生3D打印一颗心 救回2岁宝宝一条命

梅州网  www.meizhou.cn  2017-10-12 11:03   来源: 金羊网
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  文/金羊网记者 丰西西 通讯员 郝黎 张丹娜 靳婷

  “这条绿色的血管是肺动脉,这些红色部分是四条侧枝血管……”

  10月11日,广东省人民医院一间特别的实验室里,各种复杂心脏病患者的心脏模型吸引了不少人的注意,它们是由3D打印出的1:1实体模型,直观而清晰地呈现出各种病变。

  这是由省人民医院、省心血管病研究所和珠海赛纳打印科技股份有限公司成立的国内首个心血管医学3D打印医研企联合实验室,旨在推动心血管医学3D打印技术的临床应用、科学研究和国产化3D打印设备与材料的研发。

  记者了解到,实验室目前将承担利用3D打印模型协助医生做术前诊断、术中“导航”和术后评估等;预计两年内,可以实现个体化定制打印体内可植入的生物或非生物移植物;未来有望造出可供移植的“人造心脏”。

  3D打印帮2岁宝宝成功“补心”

  “第五肋间侧开胸,好的,这是第一条侧枝血管,第二条呢?”主刀医生抬起头,助手立即递过来一个特别的心脏模型,它和手术台上2岁患儿芋头(化名)的心脏几乎一模一样,条条血管清晰可见,医生看了一眼模型,“很清楚,模型上第二条血管在第一条上方1厘米处,我们来找找……没错,就在这里”,分离,控制,一系列动作干净利落。

  几天前,在省医心外科手术室里,中华医学会胸心外科分会主任委员、广东省人民医院院长庄建教授成功完成了一台特殊的小儿复杂先心手术。手术的特别之处就是助手手中这个心脏模型,它来自3D打印技术,靠着它“导航”,医生精准而迅速地完成了手术。

  2岁的芋头患有非常复杂的先心病——IV型肺动脉闭锁合并室间隔缺损。正常情况下,人体的肺动脉由右心室发出,逐渐分支进入双侧肺部,把身体各个器官已经用过、低氧的静脉血输送到肺里面,通过呼吸作用加氧,去除二氧化碳,从而变成鲜红的动脉血。从外观上看,肺动脉就像是一颗树,树干连在右心室,很快分成左右两支,再一级级地分叉下去进入两侧的肺。但是,芋头的情况却完全不是。术前的常规超声和CT检查发现,芋头的肺动脉树“很不正常”,他的肺动脉分别来源于冠状动脉、主动脉弓和降主动脉发出的侧枝血管,也就是说,芋头的肺动脉树没有树干,只有繁杂的“灌木”。医生需要把“灌木”(四条侧枝血管)找到,并移花接木把它们拼成“一棵树”。

  手术最难的地方在于,明确这些血管的来源、走向和它们之间的关系。但传统的CT只能提供断层的影像,即使用到三维重建,画面也无法做到精准,非常考验医生的空间方位感。而且,手术中,医生只能凭着脑海中的CT影像去寻找这些血管,手术难度和风险都非常高。

  “对于复杂心脏病而言,CT重建得再好,依然不够直观。”省医影像学专家、心导管室主任黄美萍告诉记者,术前,医生从影像学的专业角度并结合临床实际,将芋头CT的原始数据重建,通过3D打印技术制作出了一个完整的心血管模型,再将手术的关键部位主动脉及侧枝血管单独提取出来再制作了一个以突出该解剖结构的血管模型,两个模型打印出来后,医生对孩子心脏的病变结构有了清晰精确而全面的了解,并据此作出了相应的诊断和手术方案。

  “手术非常顺利,原本找血管需要2小时以上,对着这个模型,半个小时就找好了,术后孩子各项指标都很不错。”黄美萍说。

  3D打印心脏精准度在90%以上

  事实上,3D打印技术在心血管领域的应用已经十分广泛。记者了解到,目前主要应用于复杂先天性心脏病以及瓣膜类疾病、大血管疾病、心脏移植、心律失常等多个方面。在欧美不少医学教育机构,已经将结构性心脏病3D打印模型应用于临床教学,并且取得显著成果。

  省医院长庄建告诉记者,我国目前约有670万结构性心脏病患者需要手术治疗,这种心脏病变个体差异非常大,治疗方案复杂多变,手术难度大。由3D打印技术通过1:1的精确比对打印出实体模型,可以为外科医生提供模拟操作,精确定位手术关键步骤并制定出最佳的手术方案。据悉,省医心研所目前已为28例患者打印了心血管模型。

  目前,科研人员们正在利用3D打印心脏做血流动力学模拟,为患者找到最佳手术方案。那么,这种“1:1”的3D打印心脏,准确度到底有多高呢?庄建表示,目前可以实现90%以上的精准度。庄建表示,随着技术不断成熟和发展,未来通过结合细胞培育技术,有望制造出可供移植的“人造心脏”。

 

责任编辑: 古九平

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