專家訪談：心血管醫學領域的3D打印

　　什么是3D打印?

　　LaPrincess C Brewer：大家好，我是LaPrincess Brewer。今天我們將討論3D打印在先天性心臟病中的角色。今天加入討論的是Thomas Foley博士，他是放射學的助理教授，專門從事多模態成像。

　　3D打印是引人注目的新技術，有可能徹底改變心臟介入領域。我們非常期待這種創新性技術將如何提高我們對結構性心臟病的理解和知識。首先，什么是3D打印?

　　Thomas A Foley：3D打印，也叫做“疊層制造”或“快速成型”，是一種使用3D打印機器以一次一層制造三維模型的技術。通過制造一種材料的薄層和另一種薄層材料的薄層結合，經過一段時間后，從底部開始建立一個模型。模型基于計算機輔助設計，而模型的設計則根據計算機程序，發送至打印機，打印機開始打印。

　　這需要許多技術。今天我們看到的模型就是使用液體樹脂以一定頻率暴露在紫外線后經過打印機打印而來的。它是在同一時間結合而成的。其它打印機也可使用石膏粉，類似強力膠的材料可以粘合。也有使用激光融化后的金屬進行打印的打印機。另一些打印機則使用塑料，通過加熱融化在一起。還有一些打印機甚至使用巧克力等產品，從而制造可食用的打印產品。

　　Dr Brewer：制造心臟或瓣膜3D模型的過程是怎樣的呢?

　　Dr Foley：要想制造心臟或身體任一部分的模型，你需要先從成像模式開始。大多數情況下使用CT或MRI，有了患者心臟的CT圖像后，我們還需要一個容量數據集。數據集有一堆圖片，組合在一起的時候可行形成和解剖學一樣的模型。獲得后選擇我們想打印的部分，而這個過程需要幾分鐘或幾個小時。當解剖學成像從圖像中剪切出來后，還需要另一個程序的處理。在這個步驟中，模型中的任何干擾將會被磨平。如果模型需要中空的話，我們也可以做成空心的。如果你想切割的話也可以同時進行。假如模型的部分沒有聯接好，你可以通過釘子連接，從而使模型不至于分開。

　　Dr Brewer：它給了你一個真正的空間關系，并允許你實際處理處置模型。

　　Dr Foley：是的，當這部分完成后，你把它和最初獲得的圖像重疊比照后，你就可以驗證模型所對應患者的解剖學結構。然后你把它發送到打印機就可以打印了。我們的打印機打印一個小模型需要4個小時左右，打印一個心臟模型需要12個小時。一些解剖模型甚至需要打印好幾天。

　3D打印可以改善治療結果嗎?

　　Dr Brewer：有研究比較過3D模型和傳統心血管成像技術的區別嗎?

　　Dr Foley：只有少部分研究包括個案或小型病例系列研究，多為個案報告。研究者通常報告3D打印有助于提高手術的安全性或節約了時間。

　　盡管尚無對照試驗觀察轉歸以探討3D是否能改善轉歸或節約費用，但我們仍然認為這一個非常好的技術。研究將會及時的進行，一些已經在計劃中。如果一個外科醫生告訴我們這是有益的，這讓他們在手術中更加自信，我們就會為他們制造模型。當你得到患者的知情同意后，它對患者也非常有益，因為他們可以更好地理解手術過程。我們發現患者也非常喜歡這種技術。

　　Dr Brewer：你剛才有提到節約費用。使用3D打印可以節約費用嗎?保險可以報銷嗎?

　　Dr Foley：盡管沒有對照試驗顯示可以節約費用，但我們認為它們確實可以，因為手術時間和麻醉的費用非常高，外科醫生在開胸前就知道解剖結構所節約的費用就可以抵消模型的費用。如果它們可以提高安全性或預防并發癥，保險將會覆蓋模型的費用。目前，保險公司和醫保沒有覆蓋模型的費用。我們大部分的模型一般使用發展基金。在一些地區，模型的費用通過外科醫生手術外的費用支付。

　　心臟病領域3D打印的未來

　　Dr Brewer：3D打印的未來是什么?你對此有何預測?

　　Dr Foley：這種技術有廣闊的前景。在短期而言，3D打印仍然將主要用于手術方案。我們在一個6歲的患者中使用了3D模型，患者有室間隔缺損、肺動脈閉鎖且多個旁路動脈從主動脈離開進入肺部。該模型用于明確旁路動脈位置，因為部分旁路需要與主要肺動脈重新連接，部分需要結扎，外科醫生認為這種方法對手術方案及明確告訴他需要做什么非常有用。

　　在不久的將來，手術方案將是主要用處之一。另一個用處是用于擇期介入術，如放置經皮瓣膜。我們已經做了幾個病例，嘗試在臺上放置瓣膜病并觀察它是如何吻合的，手術怎樣才算是成功的。

　　除了我剛才講的，我們還將開始打印可植入設備，如打印患者自定義尺寸的心臟瓣膜或者導管，而這些設備有可能使用與患者同時生長的生物學材料。如果用于兒童的話，有可能不需要再次瓣膜置換或有可能延長需要瓣膜置換的時間。一些研究者說他們將來能夠打印可跳動的心臟。這是一個新的起點，但我認為在它不會很快發生，但我們拭目以待。

　　Dr Brewer：機會看來是無限的，但目前獲得的途徑非常有限。什么類型的醫學中心的患者和外科醫生及心臟病學家可以利用3D打印呢?

　　Dr Foley：據我所知，在先天性心臟病領域，世界上有許多中心在做。我們也在做，許多大學像亞利桑那州立大學和鳳凰兒童醫院正在合作。多倫多大學和賓夕法尼亞大學的3D打印項目更大。還有其它的中心，例如歐洲和亞洲的許多中心。甚至有些更小的中心也在做，如果他們沒有3D打印機，許多公司會幫他們做模型。他們將數據發給公司并告訴他們做什么，公司將會做出模型。如果你是一個外科醫生，他們會發給你一個初步的數字模型，看看是否符合你所想要的解剖學結構，然后他們就會打印出來。還有部分公司只是打印，你可以自己在電腦上做模型，然后發送到某個地方打印。世界上還有許多中心在內部自己做，但也有其它選擇，如承包給其它企業。

　　Dr Brewer：非常精彩的信息。Dr. Foley，感謝為我們帶來這樣一種創新工具的重要見解。