3D打印是一種將數(shù)字物體轉(zhuǎn)化為物理模型的制造技術(shù)(shù)。該技術(shù)(shù)在特定的數(shù)字設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，通過(guò)在連續(xù)層中沉積材料來(lái)建立任意幾何結(jié)構(gòu)。盡管3D打印技術(shù)(shù)在心血管醫(yī)學(xué)(xué)中的應(yīng)用相對(duì)較新，但這門(mén)學(xué)(xué)科的進(jìn)(jìn)展正以令人吃驚的速度發(fā)(fā)展著(zhù)。

3D打印正處于打印機(jī)和材料工程、無(wú)創(chuàng )(chuàng)診斷成像、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)心臟干預(yù)的十字路口。這項(xiàng)技術(shù)(shù)的心血管應(yīng)用包括在醫(yī)學(xué)(xué)教學(xué)(xué)中使用特定于病人的3D模型、探索瓣膜和血管功能、手術(shù)(shù)和導(dǎo)管基礎(chǔ)上的程序規(guī)劃、設(shè)計(jì)和完善最新的經(jīng)(jīng)皮結(jié)構(gòu)設(shè)備創(chuàng )(chuàng)新、創(chuàng )(chuàng)造功能器官，并最終打印出專(zhuān)門(mén)針對(duì)特定基因患者的工作心臟。

3D打印的特定病人模型可用于許多不同的應(yīng)用，包括創(chuàng )(chuàng)建解剖教學(xué)(xué)工具、開(kāi)發(fā)(fā)研究心內(nèi)血流的功能模型、為復(fù)雜的過(guò)程規(guī)劃創(chuàng )(chuàng)建可變形的混合材料模型以及創(chuàng )(chuàng)建或改進(jìn)(jìn)心臟內(nèi)設(shè)備。一種能夠收縮的心臟貼片在替換部分傷痕累累的心臟組織方面有著(zhù)明顯的應(yīng)用。一種能夠泵血的合成3D打印心臟正在進(jìn)(jìn)行研究。最終的目標(biāo)是利用病人自身的細(xì)胞打印出一顆功能良好的人造心臟，這樣就不會(huì )(huì)產(chǎn)(chǎn)生免疫排斥反應(yīng)。

已經(jīng)(jīng)有研究人員將這項(xiàng)技術(shù)(shù)應(yīng)用于肺部的一種大型復(fù)雜房室畸形(AVM)，在肋骨癌病例中打印定制肋骨，在二尖瓣反流需要修復(fù)的情況下，幫助我們了解疾病、規(guī)劃各種選擇，為病人提供咨詢(xún)，教給年輕的醫(yī)生并進(jìn)(jìn)行完美無(wú)缺的手術(shù)(shù)。

3D打印在心血管疾病外科治療中的應(yīng)用大概可分為以下幾個(gè)(gè)方面：

1、教學(xué)(xué)工具

就像我們熟悉的心臟整形模型一樣，3D打印的模型能夠快速表達(dá)復(fù)雜的解剖結(jié)構(gòu)，同時(shí)(shí)也能描述特定患者的解剖病理。針對(duì)患者的先天性心臟病模型已被用于住院醫(yī)師和護(hù)士的危重護(hù)理培訓(xùn)，并顯示出加強(qiáng)外科醫(yī)生和病人之間溝通的潛力。該模型可用于觀(guān)察內(nèi)部結(jié)構(gòu)，如復(fù)雜的多室間隔缺損。在這缺乏解剖尸體的時(shí)(shí)代，打印的器官可以很容易地用于教學(xué)(xué)目的，而且，它可以以非常低的成本進(jìn)(jìn)行無(wú)限次復(fù)制。

2、功能流模型

通過(guò)將高空間分辨率CT、CAD軟件和多材料3D打印技術(shù)(shù)相結(jié)合，可以很容易地創(chuàng )(chuàng)建病變瓣膜、先天性缺陷和冠狀動(dòng)(dòng)脈的3D患者模型。這些模型可能特別適用于評(píng)估臨床上具有挑戰(zhàn)性的情況，如無(wú)創(chuàng )(chuàng)定量控制血流條件下的雪崩反流嚴(yán)重程度，或計(jì)劃部署血管內(nèi)支架。這些模型也有潛力模擬設(shè)備，如插頭缺陷或新的冠狀動(dòng)(dòng)脈支架，可以很容易地評(píng)估在這個(gè)(gè)病人的特定的冠狀動(dòng)(dòng)脈床。

3、程序規(guī)劃

先天性心血管疾病往往與復(fù)雜而獨(dú)特的幾何學(xué)(xué)有關(guān)(guān)，從二維CT、CMR或超聲心動(dòng)(dòng)圖圖像上很難完全了解，就像復(fù)雜肺AVM病例一樣。因此，3D打印模型在更全面地了解和評(píng)價(jià)(jià)各種先天性心臟病方面可能發(fā)(fā)揮著(zhù)關(guān)(guān)鍵作用。這些模型最近被用于計(jì)劃第一個(gè)(gè)結(jié)構(gòu)心臟手術(shù)(shù)，以修復(fù)mv功能，同時(shí)(shí)部署一個(gè)(gè)mitraClip裝置和一個(gè)(gè)封堵器設(shè)備來(lái)治療重度mv反流。栩栩如生3D模型可以防止錯(cuò)誤并促進(jìn)(jìn)特定結(jié)構(gòu)性心臟介入治療的創(chuàng )(chuàng)新。

4、設(shè)備創(chuàng )(chuàng)新

在一系列心臟病變中測試新的或修訂的結(jié)構(gòu)性心臟修復(fù)裝置的能力特別有吸引力。雖然多年來(lái)一直依賴(lài)其他建模選項(xiàng)，但使用尸體模型的設(shè)備開(kāi)發(fā)(fā)不能用于特定患者的程序規(guī)劃。 同樣，動(dòng)(dòng)物模型總是缺乏人類(lèi)心血管疾病的正確大小或病理因素（例如，鈣化）。

5、功能器官

在本世紀(jì)初，幾個(gè)(gè)研究小組已經(jīng)(jīng)在芯片上生產(chǎn)(chǎn)了器官，這種裝置可以模擬人體器官的工作(從化學(xué)(xué)角度來(lái)看)，比如肝臟或腎臟。

最近，以色列的一個(gè)(gè)小組成功地用血管打印出一顆小小的心臟——使用人類(lèi)的細(xì)胞。這是產(chǎn)(chǎn)生一種定制的、功能齊全的完整心臟的漫長(cháng)道路的第一步，它可能最終克服捐助者缺乏的問(wèn)題。

目前在病例中使用3D打印技術(shù)(shù)的明顯優(yōu)(yōu)點(diǎn)(diǎn)是：它使復(fù)雜病變的規(guī)劃更加精確，可以規(guī)劃選項(xiàng)(A、B等)，避免了OT中的緊急計(jì)劃，能夠更好地為病人和親屬提供咨詢(xún)，有利于培訓(xùn)——這相當(dāng)于一種臨床轉(zhuǎn)移工具，就像擊球練習(xí)，它能讓外科醫(yī)生看到各個(gè)(gè)角落——通過(guò)有先見(jiàn)之明的可預(yù)視化，它允許外科醫(yī)生通過(guò)血液進(jìn)(jìn)行“觀(guān)察”，它可以進(jìn)(jìn)行一次試驗(yàn)，縮短手術(shù)(shù)時(shí)(shí)間，縮短體外循環(huán)(huán)時(shí)(shí)間，減少殘存損傷的機(jī)會(huì )(huì)，減少再介入的機(jī)會(huì )(huì)，更好地進(jìn)(jìn)行訓(xùn)練，人們可以通過(guò)放入虛擬瓣膜來(lái)評(píng)估血流動(dòng)(dòng)力學(xué)(xué)，處理一個(gè)(gè)缺陷等，這對(duì)于通過(guò)程序前規(guī)劃來(lái)規(guī)劃精細(xì)方法是非常寶貴的。

未來(lái)方向

通過(guò)將高空間分辨率心臟成像技術(shù)(shù)、圖像處理軟件和融合雙材料3D打印技術(shù)(shù)結(jié)合起來(lái)，一些醫(yī)療機(jī)構(gòu)最近已經(jīng)(jīng)證明，各種心血管疾病的特定患者模型可能為這種情況提供一個(gè)(gè)重要的額外視角。特定患者的3D MV模型可能直接影響我們選擇合適的患者進(jìn)(jìn)行結(jié)構(gòu)性心臟治療和預(yù)測程序并發(fā)(fā)癥的能力，并有可能修改和迅速改善迅速心內(nèi)設(shè)備的治療用途。在有限的生理性能范圍內(nèi)，天然心臟成分(例如血管壁、室壁和瓣葉)可以由廣泛的3D打印材料混合而成。這種個(gè)(gè)性化3D打印心血管假體的概念今天還沒(méi)有出現(xiàn)，但未來(lái)清晰可見(jiàn)——最終的成功是由病人自己的細(xì)胞制成的功能齊全的心臟。

隨著(zhù)3D打印技術(shù)(shù)在先天性心臟病、冠狀動(dòng)(dòng)脈疾病、外科和導(dǎo)管型結(jié)構(gòu)疾病中的應(yīng)用，3D打印是一種新的工具，它正在挑戰(zhàn)我們?nèi)綰蝸胂?、?guī)劃和實(shí)(shí)施心血管干預(yù)。

來(lái)源：中國3D打印網(wǎng)(wǎng)