成功將3D打印機技術(shù)運用到兒童心臟病手術(shù)

       阿根廷布宜諾斯艾利斯Garrahan醫(yī)院的兒科心血管外科醫(yī)生貝拉首次提出，將3D打印技術(shù)用于4名患有先天性心臟病兒童的術(shù)前治療，這位未來的醫(yī)療發(fā)展提供了希望。

　　醫(yī)生貝拉用自己創(chuàng)造的3D打印機設(shè)備打印出主動脈瓣，以便在修復(fù)主動脈瓣之前進行測試手術(shù)。貝拉正在開發(fā)3D打印醫(yī)學(xué)模型，以協(xié)助專業(yè)人士在全世界范圍內(nèi)為復(fù)雜的手術(shù)做準備。到目前為止，自從醫(yī)生開始操縱模型以來，他們一直都是非常成功的，就像在實際手術(shù)中所做的一樣。使用醫(yī)學(xué)成像用當今可用的任何不同材料重新創(chuàng)建患者的解剖模型，就可以得到準確和定制的模型。在查看兒童心臟的2D格式圖像后，進行手術(shù)與實際能夠準確地掌握復(fù)制品并不相同。

近幾年來，貝拉一直嘗試在要醫(yī)院進行術(shù)前計劃，就在上個月，他終于成功了，這在一定程度上要歸功于他的3D打印初創(chuàng)公司，該公司開發(fā)了四個主動脈瓣重建模型，對于在公里醫(yī)院沒有與之相關(guān)的研究機構(gòu)的國家，這是一大進步。

　　加拉罕醫(yī)院的Ignacio Berra

　　加拉罕醫(yī)院救治了該國三分之一患有復(fù)雜心臟病的兒童，除此之外，來自玻利維亞，智利，烏拉圭，巴拉圭乃至巴西南部城市的孩子也前往那里進行外科手術(shù)。自2006年以來，貝拉一直在地震署工作，4年前，他與其他研究人員一起波士頓兒童醫(yī)院和醫(yī)學(xué)哈佛院并獲得獎學(xué)金，當他回來時，他渴望將3D對于用于醫(yī)療設(shè)備，因此開始致力于為患有嚴重主動脈瓣關(guān)閉不全的兒童以及開發(fā)主動脈和肺動脈瓣的術(shù)前模型，使用3D打印的術(shù)中測試設(shè)備進行主動脈瓣修復(fù)。

這種想法將使50名主動脈瓣衰竭的兒童受益，在成人患者中也一樣實施。根據(jù)專家的說法，如果主動脈瓣不能正常工作，就會干擾血液流動并迫使心臟將血液輸送到身體的其他部位，這會導(dǎo)致呼吸困難、疲勞、胸痛、失去知覺、心律失常，并可能導(dǎo)致心臟病發(fā)作而猝死。此外，在采訪中，貝拉建議在執(zhí)行兒童的心臟手術(shù)程度遠比成人的復(fù)雜，因為解剖結(jié)構(gòu)并不是完全相同的。實際上，他說主動脈脈的解剖結(jié)構(gòu)發(fā)生了很大變化，因此，這就是為什么他堅持在通過完全定制的3D打印主動脈瓣模型訓(xùn)練來進行準備的原因。

           

　　想要順利完成手術(shù)，必須使用掃描儀從CT掃描中打印出四個孩子的主動脈瓣的每一個副本。模型制作完成后，我縫上了一個心包瓣膜(豬心包膜在這個階段很常見，因為它可以吸收人類的心包膜)，從而可以實際模擬孩子的瓣膜。最后，我使用3D設(shè)計的設(shè)備評估主動脈瓣的修復(fù)情況，然后用一種解決方案對模型加壓，以模擬患者所承受的舒張壓，并使用內(nèi)窺鏡評估瓣膜并測試其是否關(guān)閉良好，能夠承受手術(shù)后的血流。在實驗室測試完成后，我進行了實際的手術(shù)。

　　              

3D打印的主動脈瓣模型，沒有心包(左)和縫合的心包(右)，用于在手術(shù)前進行測試(一段時間后，心包變干)

定制的模型有助于生成個性化的藥物和成功的手術(shù)。這正是貝拉(Berra)的四次手術(shù)期間發(fā)生的事情，孩子們完全康復(fù)了，回家的速度比以前要快。在手術(shù)過程中，他使用患者心包的一部分(覆蓋心臟的膜)重建有故障的瓣膜，因此它完全適合解剖結(jié)構(gòu)。到目前為止，用于重建兒童瓣膜的其他技術(shù)包括Ross手術(shù)(使用患病的主動脈瓣)或機械假體。

　　主動脈瓣的軟件建模貝拉目前正在與利茲教學(xué)醫(yī)院先天性心臟外科負責人Carin van Doorn進行會談，該醫(yī)院是英國NHS Trust網(wǎng)絡(luò)(英國最大的NHS專業(yè)服務(wù)的最大提供商)的一部分，希望共同合作重建瓣膜適用于患有阻塞英格蘭右心室流出道疾病的兒童。Berra希望先使用3D軟件重建瓣膜，然后再移至手術(shù)室(OR)，他希望在手術(shù)室中用患者自己的心包膜制作的假體可以使用更長的時間(就像在阿根廷發(fā)生的情況一樣)。這顯著減少了患者一生中需要再次進入手術(shù)室的次數(shù)。

Berra是美國第一位從事3D打印的醫(yī)學(xué)專家，并鼓勵其他人效法他的領(lǐng)導(dǎo)。但這并不容易，因為該國不屬于發(fā)達國家中發(fā)展迅速的技術(shù)革命的一部分，由于財政資源有限，學(xué)習(xí)水平低，窮人(占人口的36%)的機會有限以及與工會的長期沖突，要趕上全球其他地區(qū)可能要花費數(shù)十年的時間。

　　為了解決問題，按照北美，歐洲和亞洲的方式，我們需要在各個層面進行教育，而不僅僅是從最早的幾年就開始接受教育，技術(shù)知識。那是缺少的事情之一，它正在損害我們成為該地區(qū)競爭力量的機會。我每天都在努力在公立醫(yī)院實施3D打印技術(shù)，以幫助手術(shù)過程中的外科醫(yī)生，并使患者更快地康復(fù)，但這并不是一件容易的事，人們?nèi)匀缓ε赂淖�，而官僚的手術(shù)是及時而昂貴的。

　　貝拉的初創(chuàng)公司通過3D打印制作術(shù)前模型，以便貝拉和對3D打印充滿好奇的醫(yī)生們在Garrahan醫(yī)院使用。

　　貝拉目前正在開發(fā)一種灌注系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以在類似于人體的條件下保存器官以進行移植，并有望使該國的干預(yù)措施數(shù)量翻一番，他們正在與他的團隊一起開發(fā)一種人工器官，如心臟也使用3D打印。

這位專家聲稱，無論他要克服多少障礙，他幫助年輕患者的工作都不會停止。由于渴望主要在阿根廷工作，所以貝拉(Berra)并沒有放棄搬到英國或波士頓的機會，他與該領(lǐng)域其他專家的聯(lián)系可以幫助他實現(xiàn)自己的目標。像該領(lǐng)域的許多人一樣，他認為培訓(xùn)未來的兒科外科醫(yī)生應(yīng)該涉及獲得3D打印技術(shù)的知識以幫助這項工作，并且由于專門針對兒童的心血管外科醫(yī)生的數(shù)量有限，他們可以利用他們所能獲得的所有幫助。

　　貝拉表示不管會遇到多少困難障礙，要幫助年輕患者的決心都將不會變。由于渴望停留在阿根廷工作，所以貝拉沒有放棄搬到英國或者波士頓的機會，他也該領(lǐng)域其他專家的聯(lián)系可以幫助他實現(xiàn)自己的目標。正像該領(lǐng)域的許多人一樣，貝拉認為在培訓(xùn)未來的兒科外科醫(yī)生時，應(yīng)該涉及到3D打印技術(shù)的知識以幫助這項工作得以進展。