3D打印在心脏房室缺封堵手术中的应用

张 杰，徐 勇

（无锡市人民医院 心脏外科，江苏 无锡 214000）

房间隔缺损均属于先天性心脏病，为原始房间隔与室间隔在形成、融合以及吸收等过程中出现的一种异常现象，可对患者生存质量与身心健康等产生严重影响[1]。放射线下经皮封堵手术为临床治疗该类疾病患者的有效手段，但存在残余分流率高以及选定封堵器置入位置困难等弊端，而3D打印技术可在患者体外对各封堵器置入各缺损部位后的封堵效果给予针对性测试，利于临床制定最佳手术方案，以进一步减少预后风险[2-4]。基于此，本研究旨在探讨3D打印在心脏房室缺封堵手术中的应用效果以及并发症发生情况。现报道如下。

1 资料与方法

1.1 一般资料

回顾性分析2017年2月～2018年12月在我院治疗的15例心脏房室缺患者的临床资料，其中男5例，女10例；年龄20～75岁，平均年龄（43.87±2.58）岁；体重53～80 kg，平均体重（69.79±4.57）kg。

1.2 入选标准

（1）纳入标准：①年龄≥2岁者；②临床资料以及影像学资料均完整者；③累及缺损直径不低于5 mm者；④无麻醉药物过敏史者；⑤缺损数量＞2个者。（2）排除标准：①心内膜炎者；②凝血功能障碍者；③合并严重感染性疾病者；④严重器官功能衰竭者；⑤左室射血分数（Left ventricular ejection fractions，LVEF）＜50%者；⑥严重心律失常者；⑦经超声心动图等检查显示心脏内存在血栓形成者；⑧严重肺动脉高压者。

1.3 方法

①制作心脏模型：通过心脏CT以及三维超声心动图进一步采集影像学资料，经计算机软件合成图像并给予三维重建，经3D打印机，采用硅胶材料制作心脏模型。②体外封堵测试：采取不同型号的卵圆孔未闭封堵器、室间隔缺损封堵器、房间隔缺损封堵器，于各个缺损部位给予封堵测试，将封堵器置入后，详细查看各缺损部位封堵情况、封堵器形态等，选取其中可覆盖全部缺损、形态良好且不会对患者二尖瓣造成压迫的封堵器，同时需详细记录封堵器置入位置以及封堵器型号等信息。③手术操作步骤：在镇静状态或局部麻醉状态下，通过胸超声引导下给予手术治疗，术前再次经三维图像等技术，明确患者体内目标封堵口的具体位置，静脉注射80 U/kg肝素（扬子江药业集团江苏龙凤堂中药有限公司，注册证号H20090247）抗凝，常规消毒铺巾，于股静脉处给予穿刺，并将导管以及导丝置入至右心房/室，于超声监视下，将导丝后撤，调整导管位置以及方向，通过房室缺进入左心房/室，并在导管推送下，促使导丝进入左心房/室，退出导管，而后沿该导丝协助输送鞘管抵达左心房/室，将导丝退出，而后经超声监视下，通过输送鞘推送术前选定的封堵器给予封堵操作，置入封堵器后，经超声查看其形态、位置以及封堵效果，且需明确该封堵器有无对患者冠状静脉窦、肺静脉、二尖瓣等周围结构造成影响，确定无影响后，释放封堵器，并将输送鞘管退出，常规止血，加压包扎。若果封堵后，患者残余分流＞5 mm，且经增加封堵器个数、尺寸后仍无法成功封堵缺损者，需转至常规外科手术。④术后干预：术后当日，需给予心电监护，并通过抗生素预防感染，同时需口服3 mg/kg阿司匹林（北京市燕京药业有限公司，国药准字H11020397），共服用6个月，术后第1个月以及术后第3个月给予超声心动图、心电图复查以及体格检查。

1.4 评价指标

记录两组封堵情况、残余分流情况以及术后并发症发生情况，包括血栓形成、心律失常、瓣膜功能障碍、心包积液、心脏穿孔、封堵器脱落、外周血管损伤、死亡等。

2 结 果

2.1 治疗情况

15例患者均通过1枚封堵器顺利完成封堵治疗，其中，3例患者出现残余分流≤4 mm的现象，但术后第1个月以及术后第3个月，经超声心动图复查显示，残余分流均已消失。

2.2 安全性

15例患者术后住院以及术后随访期间，均未出现血栓形成、心律失常、瓣膜功能障碍、心包积液、心脏穿孔、封堵器脱落、外周血管损伤以及死亡情况。

3 讨 论

在封堵手术治疗过程中，存在1枚封堵器无法完全覆盖患者全部缺损现象，进而出现残余分流，但若采用多个封堵器封堵，将增加治疗费用，且各封堵器间可能会相互影响，进而出现内皮化困难以及稳定性欠佳等问题，不利于患者接受[5]。

3D打印技术为经过逐层堆积手段以进一步构造三维立体空间模型的新型技术，具有精确性高、可重复性、可定制化以及制作速度快等多重优势，现已被应用于医学领域当中。本研究结果显示，15例患者均通过1枚封堵器顺利完成封堵治疗，3例患者出现残余分流≤4 mm的现象，但经随访显示均已完全消失，提示3D打印技术利于心脏房室缺封堵手术顺利进行，且未出现严重并发症，具有一定安全性。究其原因为，经3D打印机，采用硅胶材料制作心脏模型，可清晰显示患者体内病变结构以及病变结构与周围组织间的关联，进而可为体外模拟测试提供有效性。通过测试不同尺寸、不同类型封堵器对缺损的封堵效果及其对二尖瓣的压迫情况，可制定有效封堵方案，并可尽最大限度的减少残余分流量。但值得注意的是，通过3D打印技术确定的治疗方案无法使患者获益，究其原因为，放射线引导的介入治疗，无法将导管、导丝引导至患者体内最佳缺损孔并进行封堵，一旦在错误缺损孔中尝试以及释放封堵器，均可撕裂房室间隔，促使缺损进一步扩大。为弥补上述弊端，术中经超声心动图引导下给予经皮介入治疗，可准确找到患者体内目标封堵孔，同时可引导导管于目标封堵孔中将最佳封堵器置入，且可有效避免放射线产生的危害。除此之外，3D打印出的心脏模型虽利于手术规划以及手术模拟，但其对医师临床及手术经验的依赖性较高，若可借助血流动力学仿真等相关自动化以及智能化程度更高的技术，以对基于3D打印模型制定的治疗方案进行评估，将进一步提高手术方案制定的合理性，随着3D打印技术、图像处理技术以及医疗技术的发展，上述问题定会解决。

综上所述，3D打印技术可有效获得心脏模型，临床可依据体外测试结果制定有效的封堵方案，利于提高封堵成功率，且安全性较高。