個性化醫療是21世紀心臟外科的發展方向之一。通過三維(3D)打印制作出患者的心臟模型,并在模型上進行手術設計及模擬,為心臟病">先天性心臟病,尤其是復雜先天性心臟病的個性化診療提供了很好的解決方案。3D打印通過提取患者CT或MRI等影像數據,利用三維重建、計算機輔助設計、增材制造等技術,將虛擬的心臟二維影像資料轉變為立體模型,提供了更加詳細的解剖學信息,可以有效地提高手術的成功率。現將對我們近期采用3D打印技術指導診治的3例復雜先天性心臟病患兒情況總結報道如下。
例1,男,6月齡,哭鬧后口唇發紺6個月。2014年7月9日入院查體:胸骨左緣2~3肋間聞及2/Ⅵ級收縮期吹風樣雜音。超聲心動圖及心臟增強CT均診斷為先天性心臟病,完全型心上型肺靜脈異位引流,房間隔缺損,動脈導管未閉(圖1A~D)。CT檢查結束后,將CT圖像導入Mimics軟件(版本v15.0,比利時Materialise公司),制作3D圖形文件,經后期修飾后,打印聚丙烯樹脂心臟模型,較好地展示了增大的右心結構、房間隔缺損和動脈導管未閉(圖1E~F),尤其是肺靜脈異位引流的位置、走行和直徑。2014年7月15日行房間隔缺損修補、動脈導管未閉結扎和完全型肺靜脈異位引流矯治術,術中所見與心臟模型完全相符。

例2,男,13月齡。出生后發現心臟雜音1年。2014年11月13日入院查體:口唇四肢有發紺,胸骨左緣第2肋間可聞及2/Ⅵ級收縮期吹風樣雜音,第3肋間可聞及2/Ⅵ級收縮期粗糙雜音。結合超聲心動圖、心臟增強CT及心血管造影檢查,診斷為先天性心臟病,完全性大動脈轉位,室間隔缺損,房間隔缺損,肺動脈瓣下狹窄,右心室發育不良,主動脈右弓右降(圖2)。擬行大動脈根部雙調轉術(DRT)。換用彩色石膏或彩色塑料作為打印材料,同上方法制作3D心臟模型,直觀顯示兩支大動脈與心室的連接關系,特別是主動脈和肺動脈的起源,左、右心室流出道和室間隔缺損的毗鄰關系,瓣下結構與狹窄,以及左、右冠狀動脈的起源(圖3)。因患兒家庭原因,目前尚未行手術治療。


例3,男,9歲。出生后發現心臟雜音9年,雙向Glenn術后8年。患兒出生后即有心臟雜音及口唇發紺,診斷為先天性心臟病,完全性大動脈轉位,室間隔缺損,肺動脈瓣狹窄。1歲時行雙向Glenn手術,術后發紺好轉,生長發育與同齡兒相同,本次行根治術。2014年10月21日行DRT術、室間隔缺損修補和Glenn拆除術。術后恢復順利,復查CT及心血管造影示,DRT術后,心室與大動脈連接關系恢復,肺動脈瓣下狹窄解除,室間隔缺損和房間隔缺損已修補。3D打印心臟模型示DRT術后的兩個大動脈的空間位置、心室大血管連接關系的恢復情況及左、右冠狀動脈的重建情況良好(圖4)。

討論
3D心臟打印的成功實施得益于醫學圖像質量的提高、計算機輔助圖形處理技術的發展和3D打印機的普及。
美國學者Noecker等于2006年最早報道了3D打印的先天性心臟病模型,此后陸續有病例報道。醫學影像學界對3D心臟打印存在一些質疑,如步驟繁瑣、費用昂貴,甚至打印的必要性等。然而外科醫師對3D打印普遍持歡迎態度,認為這是目前診治復雜先心病最好的模型工具,能夠幫助外科醫師實現治療方案上的“量體裁衣、度身定做。
本組3例是利用3D打印構建的復雜先天性心臟病模型,用于術前的術式設計及術后的手術隨訪,效果良好。隨著3D心臟打印技術的普及,這項技術會更好地服務于臨床心臟外科的個性化醫療,有助于提高我國復雜先天性心臟病外科的整體水平。