一顆心臟是如何被3D打印出來的？

滋——滋——滋——

3D打印機(jī)的噴頭閃著藍(lán)紫色光芒

來回噴射

光敏樹脂經(jīng)過校平棍校平

再用UV燈照射固化層層堆積成型

二十多個(gè)小時(shí)后

兩塊不規(guī)則的果凍狀物品躺在打印臺(tái)上

去掉這些果凍狀的大塊支撐物

取出其中的模型

將表面打磨到平滑狀態(tài)上光油固化

最終出現(xiàn)在醫(yī)生手中的成品就是3D打印而成的心臟模型外觀栩栩如生，手感柔軟仿真

武漢的醫(yī)院從十年前開始試水3D打印技術(shù)，并從2015年開始跑步進(jìn)入“3D打印時(shí)代”，這一新技術(shù)已令骨科、口腔科、整形外科等?？频幕颊呤芑?。2020年11月，武漢亞洲心臟病醫(yī)院引進(jìn)3D打印設(shè)備，已為十多例復(fù)雜心臟病患者開展3D打印手術(shù)。

心臟怎樣“打印”

又如何幫助醫(yī)生們做手術(shù)?

近日，長(zhǎng)江日?qǐng)?bào)記者實(shí)地探訪了

3D打印一段心血管的全過程

打印心臟，9歲男孩第一個(gè)“吃螃蟹”

武漢亞洲心臟病醫(yī)院第一次使用3D打印技術(shù)輔助手術(shù)，是在2021年11月。

9歲男孩超超（化名）是先天性心臟病患兒，3個(gè)月大時(shí)就接受了矯治術(shù)，隨著身高、體重的增長(zhǎng)，他的心臟問題再次出現(xiàn)，經(jīng)常胸痛、無(wú)法活動(dòng)。醫(yī)生發(fā)現(xiàn)，孩子心臟內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，還出現(xiàn)左室流出道狹窄、肺動(dòng)脈瓣及瓣下流出道狹窄、主動(dòng)脈瓣輕度反流等多個(gè)問題，手術(shù)難度很大。

醫(yī)生們給超超做CT、MRI等影像學(xué)檢查，通過軟件精細(xì)建模，再導(dǎo)入打印機(jī)系統(tǒng)，最終打印出1:1的心臟模型。

“模型還原了孩子心臟內(nèi)部的精細(xì)結(jié)構(gòu)，猶如‘實(shí)景地圖’。哪些部位有畸形、能不能下刀？從哪下刀切口最小、恢復(fù)最快？哪個(gè)地方有窟窿、需要多大補(bǔ)片？全部都一目了然。”

醫(yī)生回憶，在對(duì)模型進(jìn)行反復(fù)研究后，專家組將術(shù)中可能面臨的復(fù)雜過程大大簡(jiǎn)化和標(biāo)準(zhǔn)化，制定出手術(shù)方案，順利完成左室流出道疏通術(shù)、肺動(dòng)脈重建術(shù)，孩子術(shù)后恢復(fù)良好。

超超對(duì)自己的彩色“心臟”愛不釋手。出院前，他經(jīng)常拉著護(hù)士“講課”：“這是我的左心室、這是我的心臟瓣膜。這是我有問題的地方，醫(yī)生伯伯就是從這里修復(fù)了畸形！”

亞心醫(yī)院的醫(yī)生拿著心臟模型，為患先心病的少年講解病情（資料圖）。通訊員余宇 攝

模型“導(dǎo)航”，復(fù)雜手術(shù)不用開胸了

嘗試3D打印心臟的患者，大多病情復(fù)雜，手術(shù)風(fēng)險(xiǎn)極大。

17歲少年小宇（化名），3歲時(shí)曾因室間隔缺損，做過心臟外科修補(bǔ)手術(shù)。復(fù)查顯示，他仍有室間隔殘余分流，建議做二次開胸手術(shù)。眼看孩子即將成年，媽媽帶他到醫(yī)院咨詢：有沒有不開胸的手術(shù)方法。

做介入手術(shù)，難度很大。食道超聲顯示，小宇的室間隔有多處“孔洞”，較大的直徑有4—5毫米，緊鄰主動(dòng)脈瓣，使用常規(guī)的封堵器容易影響到主動(dòng)脈瓣，導(dǎo)致醫(yī)源性的主動(dòng)脈瓣損傷和關(guān)閉不全；小宇的室間隔缺損也很長(zhǎng)，難以建立手術(shù)軌道。

為此，醫(yī)生為小宇打印了心臟局部模型，對(duì)照模型反復(fù)研究，最終找到合適的手術(shù)路徑，“篩選出”更合適的血管塞型封堵器。

在心臟模型的精準(zhǔn)“導(dǎo)航”下，去年12月10日，亞心醫(yī)院先心病中心沈群山主任為小宇實(shí)施了室間隔缺損殘余漏介入封堵手術(shù)，術(shù)中造影所見與模型完全吻合，手術(shù)順利完成，他康復(fù)良好。

遠(yuǎn)程打?。「艨找材軐?shí)現(xiàn)“實(shí)物會(huì)診”

去年12月，醫(yī)院還曾操作過特殊的“隔空打印”。

河南一家醫(yī)院收治了復(fù)雜先心病患者，預(yù)計(jì)手術(shù)難度很大，申請(qǐng)亞心醫(yī)院院長(zhǎng)陶涼會(huì)診。

患者不在本地，僅有CT和磁共振檢查的影像片。專家組討論后，決定根據(jù)這些檢查資料，打印出患者的心臟模型，在“實(shí)物”基礎(chǔ)上進(jìn)行會(huì)診，預(yù)演手術(shù)方案。

由于患者心臟結(jié)構(gòu)過于復(fù)雜，異常部位較多，僅建模就用了兩三天時(shí)間，打印模型花費(fèi)了20多個(gè)小時(shí)。但結(jié)果是值得的：陶涼及團(tuán)隊(duì)根據(jù)心臟模型表現(xiàn)出來的病灶情況，制定了精密的手術(shù)方案，趕到河南為患者做了手術(shù)，對(duì)方目前已經(jīng)康復(fù)。

“這次隔空打印，為我們的3D打印開辟了更廣闊的應(yīng)用前景，提升今后遠(yuǎn)程會(huì)診、遠(yuǎn)程指導(dǎo)手術(shù)的效率?！鄙蛉荷秸f。

“按需”打印，應(yīng)用場(chǎng)景還能增加

最新一例3D打印輔助手術(shù)的患者，是21歲女孩小孟（化姓）。她出生時(shí)就被發(fā)現(xiàn)有心臟異常，因?yàn)闆]有明顯癥狀，就沒有接受治療。去年，小孟被查出高血壓，到醫(yī)院看病，被判斷與先心病有關(guān)，吃降壓藥不對(duì)癥，必須治療心臟疾病。

心臟超聲顯示，小孟存在室間隔缺損、動(dòng)脈導(dǎo)管未閉、房間隔缺損、主動(dòng)脈瓣輕度關(guān)閉不全、三尖瓣輕—中度反流、降主動(dòng)脈管徑偏細(xì)等多種異常，屬于復(fù)雜的先天性心臟病。

今年3月2日，小孟住進(jìn)亞心醫(yī)院。醫(yī)生打印出主動(dòng)脈弓病變部位，發(fā)現(xiàn)發(fā)育不良的血管上有一長(zhǎng)段扭曲、狹窄。根據(jù)模型，醫(yī)生與小孟和家人溝通治療方案，很快確定將這部分整體置換為人工血管。

3月10日，小孟接受手術(shù)，修補(bǔ)心臟缺損、更換人工血管。術(shù)后，她血壓很開變回正常。

3小時(shí)打印出的主動(dòng)脈弓模型，形狀、大小、手感完全仿真。記者劉派 攝

“3D打印應(yīng)用范圍很廣，像小孟這樣，僅打印需要研究的主動(dòng)脈弓，有針對(duì)性地進(jìn)行研究，可以大大節(jié)省成本。”亞心醫(yī)院先心病中心沈群山表示，未來還可將3D打印技術(shù)運(yùn)用在瓣膜類疾病、大血管疾病、心臟移植、心律失常等方面，令更多患者從中受益。

武漢醫(yī)院

跑步進(jìn)入“3D打印時(shí)代”

近年來，3D打印技術(shù)已在武漢各大醫(yī)院臨床應(yīng)用廣泛。在同濟(jì)醫(yī)院、協(xié)和醫(yī)院、湖北省人民醫(yī)院、武漢大學(xué)中南醫(yī)院、武漢兒童醫(yī)院等大醫(yī)院，用3D打印制作骨骼、關(guān)節(jié)模型，輔助手術(shù)的做法，已經(jīng)成為臨床日常之一。

以華中科技大學(xué)同濟(jì)醫(yī)學(xué)院附屬協(xié)和醫(yī)院為例。2015年，該院在全國(guó)首次為失去左手的6歲男孩制作了3D打印的機(jī)械手，可用它喝水、捏葡萄、騎自行車；隨后，骨科試水3D打印技術(shù)，為復(fù)雜骨折的患者打印傷處模型，利用模型模擬手術(shù)操作；再接著，口腔科也引入3D打印機(jī)，用來制作牙套、假牙等，精密度和強(qiáng)度大大提高。目前，該院多個(gè)科室均已開展3D打印技術(shù)。

不過，目前3D打印技術(shù)在臨床的應(yīng)用，主要用于術(shù)前規(guī)劃、提前演練、骨科匹配等方面，而備受關(guān)注的活體器官打印仍處于探索階段。

醫(yī)生和患者們都希望，科技攻關(guān)的速度能快點(diǎn)、再快點(diǎn)，早日實(shí)現(xiàn)3D打印活體器官，可緩解移植器官數(shù)量不足的現(xiàn)況，為更多終末期重癥患者帶來新的生機(jī)。