解析 | 3D打印技術(shù)在心衰疾病的應(yīng)用方向

來源:浙江湖州

JACC HF子刊一篇《3D Printing and Heart Failure》綜述介紹了目前3D打印技術(shù)在心衰的應(yīng)用進(jìn)展。3D打印技術(shù)用于工業(yè)超過30年，而在醫(yī)學(xué)上應(yīng)用僅5-10年時間。最主要用于患者圍術(shù)期特殊的物理模型，心臟通過MR、CT、心超等顯影技術(shù)進(jìn)行三維重建，然后根據(jù)相應(yīng)的要求在完成復(fù)雜的3D打印。

通過軟件（Mimics、Seg3D、Vitrea、Terarecon等）對MR、CT、心超或旋轉(zhuǎn)血管造影等數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，這些數(shù)據(jù)最好血池-組織界限清晰、良好的分辨率、無運(yùn)動偽差。構(gòu)建出來的3D計算機(jī)模型文件包括STL、3MF、VRML、PLY、OBJ和AMF，其中多種材料和顏色需要VRML、3MF和AMF文件。FDM打印可以選擇多聚乳酸和ABS等相對便宜的熱塑性塑料，但是PolyJet和sterelithography更細(xì)膩些（多材料和色彩）。桌面打印機(jī)，比如Mojo和Makerbot Relicator 2X也能用FDM模式打印，J750、ProX SLS 500則是工業(yè)用打印機(jī)。打印時間可能需要24小時。
文中作者還提到了3D打印整條鏈的成本還有打印機(jī)價格等，舉例Mimics品牌一個產(chǎn)品許可證需要每年15000美金。

3D打印在心衰中的應(yīng)用
TAVR
Maragiannis等基于CT數(shù)據(jù)對主動脈瓣狹窄TAVR前建立多材料的3D打印模型，瓣膜狹窄程度與心超符合。TAVR發(fā)生瓣周漏多于外科瓣膜置換術(shù)，這也是影響遠(yuǎn)期死亡率的原因之一。Ripley等建立的3D模型在16位患者的主動脈瓣環(huán)測量中與CT測量完美吻合，9位患者中6位準(zhǔn)確鑒別出瓣周漏。

3D模型還可以對主動脈環(huán)進(jìn)行牽張力測試，有助于事先預(yù)測高危瓣周漏患者。

右心衰
有一位復(fù)雜先心患者（內(nèi)臟轉(zhuǎn)位、三尖瓣閉鎖、肺動脈閉鎖）在心、肝聯(lián)合移植術(shù)前進(jìn)行了3D模型打印，有助于術(shù)者更好的了解解剖異常。

左室輔助裝置（VAD）植入
VAD植入涉及到胸腔大小等因素，3D打印對流出道的設(shè)計、長度、角度及器械放置很有幫助。

上圖是一位嚴(yán)重Ebstein畸形患者基于MR構(gòu)建的3D模型，三尖瓣位置和右室大小的三維視圖對計劃植入VAD的進(jìn)出管道非常有價值。
根據(jù)3D數(shù)字模型可以根據(jù)患者大小定制相應(yīng)的VAD（見下圖）

生物打印
3D打印技術(shù)也能應(yīng)用于組織工程與再生醫(yī)學(xué)。把細(xì)胞鋪在生物相容性材料3D打印出來的框架上，在新的環(huán)境中繼續(xù)保持活力與特殊的細(xì)胞功能。Wang等報告了利用3D生物打印方案產(chǎn)生有功能的心肌組織可以同步進(jìn)行收縮。在退行性瓣膜病方面，Duan等用3D生物打印技術(shù)制作出有活力的藻酸鹽/凝膠主動脈瓣管道，在體外這些管道能夠直接被主動脈根部的平滑肌細(xì)胞和瓣葉的間質(zhì)細(xì)胞包埋。特殊的冠脈橋和心梗修復(fù)補(bǔ)片等也可以通過生物打印來實現(xiàn)。

未來方向
在“精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)”和“個體化醫(yī)療”時代需要高質(zhì)量的醫(yī)療服務(wù)，顯然在復(fù)雜慢性心衰和生物打印細(xì)胞補(bǔ)片上，3D打印技術(shù)將提供獨特的優(yōu)勢。一大批正在進(jìn)行的多中心研究將提高心衰患者的臨床預(yù)后，而心血管專家、外科醫(yī)生和影像學(xué)團(tuán)隊需要進(jìn)行更多溝通，提供更清晰的解剖學(xué)信息來進(jìn)行3D打印。

來源:浙江湖州