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心血管3D打印的进展和展望（2020完整版）

随着社会的进步及对医疗安全要求的不断提高，医学教育在20世纪得到快速发展，心血管医学也同样经历着巨大的变革，尤其是在心脏病介入治疗领域，如结构性心脏病介入治疗学和心脏电生理学等，体外手术模拟和介入治疗方案的选择被视为提高手术成功率和保证患者安全性的重要因素。

12.13D打印已成为心血管内外科教学与仿真模拟工具

3D打印技术业已成为满足体外手术模拟和介入治疗方案两方面要求的有力工具，能够良好模拟人体各个解剖结构以及描述结构之间的关系，使制作个体化模型成为可能，这意味着3D打印模型具有患者个体化的解剖特征，能够更好地解析复杂心脏解剖结构及变异，如先天性心脏病、冠状动脉异常起源、肺血管疾病、瓣膜病、左心耳（Leftatrialappendage，LAA）病变等。此外，3D打印还可用于模拟演示患者心脏的生理病理活动。

医生术前一定要充分了解患者解剖结构特征，同时也让学生更好地理解各种手术方式的应用，如房间隔缺损（Atrialseptaldefect，ASD）、LAA封堵或治疗复杂先天性心脏病等，在解决这些问题的过程中，3D打印模型可能成为介入手术或者外科医生教学训练的有效工具。对于复杂介入手术，可以使手术的DSA曝光时间得到最大程度的缩短。

3D打印模型也可以被分割成不同截面，学生可以从各个角度观察心脏的内部结构，对于学生或医生了解心血管解剖结构、训练手术技能大有裨益。尤其是对于介入心脏病学或电生理医生，手术成功的关键在于能够在各种成像定位中都能够充分了解心脏结构（如左前斜位、右前斜位、头侧位和前后投影）。

心血管领域越来越依赖于先进的成像技术和3D打印重建技术，常用的成像方式包括计算机断层扫描（CT）、磁共振成像（MRI）和超声心动图都在不断地发展。

从教学角度来讲，3D打印技术使学生能更好地理解心脏成像和体内解剖之间的关系，这是心血管介入手术的关键。3D打印技术易与如食道超声心动图（TEE）或心内超声心动图等成像工具相偶联，成为完整的仿真模拟工具，使受训者或者介入医生能够根据导管室实际操作过程中看到的图像与3D打印模型相联系，从而更好地理解患者的心血管解剖结构。

此外，心血管3D打印模型能够提高学生的学习能力和患者的安全性，作为介入和外科手术的强有力工具，将在未来复杂心血管介入手术培训中发挥越来越重要的作用。

12.23D打印在心血管疾病的临床应用展望

在常见结构性心脏病介入诊疗实践中，临床医生已经认识到复杂的结构性心脏病存在个体差异，在前面的章节中，已经探讨了3D打印技术在该类患者中的潜在应用价值。包括如下：

①经导管主动脉瓣膜置换（Transcatheteraorticvalvereplacement，TAVR）、ASD和室间隔缺损（Ventricularseptaldefect，VSD）封堵术、瓣周漏（Perivalvularleak，PVL）介入封堵和LAA封堵术的术前评估。介入医生可以根据患者特定疾病部位的3D打印模型进行可视化操作，确定导丝导管的位置以及植入器械的型号，从而选择最优的手术路径及手术方式。未来，随着3D打印材料和打印技术地不断发展，心血管介入医生将根据每个患者特定的病情，进行个体化3D心脏模型打印，优化手术方案。

②重建功能模型。在日常临床实践中，心血管医生经常会遇到瓣膜病变引起血流动力学等病理改变，对于严重复杂病例的评估十分具有挑战性，在个别类型的手术中如重度主动脉狭窄（Aorticstenosis，AS）和主动脉瓣反流（Aorticregurgitation，AR）等情况尤为明显。利用主动脉瓣病变患者多模态3D成像以及多种3D打印材料制作的3D打印模型，再结合动态成像，将可以模拟主动脉瓣频谱和功能障碍。最近的研究报道了利用多种材料对8名重度退行性AS患者的主动脉瓣膜进行3D打印，并在体外模拟血流动力学的流体环境中对每个瓣膜进行功能学评估，每个模型都对主动脉瓣解剖结构包括钙化点、瓣叶增厚部位、瓣口形状等进行了精确的复制。结果表明，3D打印模型瓣口面积随着流量增加而增大。因此，患者特异性3D打印功能模型可以针对不同疾病状态提供可控、可重复性的测试。类似的功能流量模型也可以用于新型心血管器械以及流量储备分数等新的诊断方法的测试。

未来，这些患者特定3D模型可能成为心血管植入医疗器械临床前测试的基石。而目前临床前测试多使用动物模型，3D打印模型可减少实验动物使用量，并提供更加精确的人体解剖学和生理学指标，未来将带来更多益处。

③定制专用植入器械。3D打印器械在口腔科、颌面外科的患者中具有巨大的应用潜力，并且已有很多应用产品，在未来心血管介入治疗领域，3D技术的进步将在符合医疗监管