专家访谈：心血管医学领域的3D打印

　　什么是3D打印?

　　LaPrincess C Brewer：大家好，我是LaPrincess Brewer。今天我们将讨论3D打印在先天性心脏病中的角色。今天加入讨论的是Thomas Foley博士，他是放射学的助理教授，专门从事多模态成像。

　　3D打印是引人注目的新技术，有可能彻底改变心脏介入领域。我们非常期待这种创新性技术将如何提高我们对结构性心脏病的理解和知识。首先，什么是3D打印?

　　Thomas A Foley：3D打印，也叫做“叠层制造”或“快速成型”，是一种使用3D打印机器以一次一层制造三维模型的技术。通过制造一种材料的薄层和另一种薄层材料的薄层结合，经过一段时间后，从底部开始建立一个模型。模型基于计算机辅助设计，而模型的设计则根据计算机程序，发送至打印机，打印机开始打印。

　　这需要许多技术。今天我们看到的模型就是使用液体树脂以一定频率暴露在紫外线后经过打印机打印而来的。它是在同一时间结合而成的。其它打印机也可使用石膏粉，类似强力胶的材料可以粘合。也有使用激光融化后的金属进行打印的打印机。另一些打印机则使用塑料，通过加热融化在一起。还有一些打印机甚至使用巧克力等产品，从而制造可食用的打印产品。

　　Dr Brewer：制造心脏或瓣膜3D模型的过程是怎样的呢?

　　Dr Foley：要想制造心脏或身体任一部分的模型，你需要先从成像模式开始。大多数情况下使用CT或MRI，有了患者心脏的CT图像后，我们还需要一个容量数据集。数据集有一堆图片，组合在一起的时候可行形成和解剖学一样的模型。获得后选择我们想打印的部分，而这个过程需要几分钟或几个小时。当解剖学成像从图像中剪切出来后，还需要另一个程序的处理。在这个步骤中，模型中的任何干扰将会被磨平。如果模型需要中空的话，我们也可以做成空心的。如果你想切割的话也可以同时进行。假如模型的部分没有联接好，你可以通过钉子连接，从而使模型不至于分开。

　　Dr Brewer：它给了你一个真正的空间关系，并允许你实际处理处置模型。

　　Dr Foley：是的，当这部分完成后，你把它和最初获得的图像重叠比照后，你就可以验证模型所对应患者的解剖学结构。然后你把它发送到打印机就可以打印了。我们的打印机打印一个小模型需要4个小时左右，打印一个心脏模型需要12个小时。一些解剖模型甚至需要打印好几天。

　3D打印可以改善治疗结果吗?

　　Dr Brewer：有研究比较过3D模型和传统心血管成像技术的区别吗?

　　Dr Foley：只有少部分研究包括个案或小型病例系列研究，多为个案报告。研究者通常报告3D打印有助于提高手术的安全性或节约了时间。

　　尽管尚无对照试验观察转归以探讨3D是否能改善转归或节约费用，但我们仍然认为这一个非常好的技术。研究将会及时的进行，一些已经在计划中。如果一个外科医生告诉我们这是有益的，这让他们在手术中更加自信，我们就会为他们制造模型。当你得到患者的知情同意后，它对患者也非常有益，因为他们可以更好地理解手术过程。我们发现患者也非常喜欢这种技术。

　　Dr Brewer：你刚才有提到节约费用。使用3D打印可以节约费用吗?保险可以报销吗?

　　Dr Foley：尽管没有对照试验显示可以节约费用，但我们认为它们确实可以，因为手术时间和麻醉的费用非常高，外科医生在开胸前就知道解剖结构所节约的费用就可以抵消模型的费用。如果它们可以提高安全性或预防并发症，保险将会覆盖模型的费用。目前，保险公司和医保没有覆盖模型的费用。我们大部分的模型一般使用发展基金。在一些地区，模型的费用通过外科医生手术外的费用支付。

　　心脏病领域3D打印的未来

　　Dr Brewer：3D打印的未来是什么?你对此有何预测?

　　Dr Foley：这种技术有广阔的前景。在短期而言，3D打印仍然将主要用于手术方案。我们在一个6岁的患者中使用了3D模型，患者有室间隔缺损、肺动脉闭锁且多个旁路动脉从主动脉离开进入肺部。该模型用于明确旁路动脉位置，因为部分旁路需要与主要肺动脉重新连接，部分需要结扎，外科医生认为这种方法对手术方案及明确告诉他需要做什么非常有用。

　　在不久的将来，手术方案将是主要用处之一。另一个用处是用于择期介入术，如放置经皮瓣膜。我们已经做了几个病例，尝试在台上放置瓣膜病并观察它是如何吻合的，手术怎样才算是成功的。

　　除了我刚才讲的，我们还将开始打印可植入设备，如打印患者自定义尺寸的心脏瓣膜或者导管，而这些设备有可能使用与患者同时生长的生物学材料。如果用于儿童的话，有可能不需要再次瓣膜置换或有可能延长需要瓣膜置换的时间。一些研究者说他们将来能够打印可跳动的心脏。这是一个新的起点，但我认为在它不会很快发生，但我们拭目以待。

　　Dr Brewer：机会看来是无限的，但目前获得的途径非常有限。什么类型的医学中心的患者和外科医生及心脏病学家可以利用3D打印呢?

　　Dr Foley：据我所知，在先天性心脏病领域，世界上有许多中心在做。我们也在做，许多大学像亚利桑那州立大学和凤凰儿童医院正在合作。多伦多大学和宾夕法尼亚大学的3D打印项目更大。还有其它的中心，例如欧洲和亚洲的许多中心。甚至有些更小的中心也在做，如果他们没有3D打印机，许多公司会帮他们做模型。他们将数据发给公司并告诉他们做什么，公司将会做出模型。如果你是一个外科医生，他们会发给你一个初步的数字模型，看看是否符合你所想要的解剖学结构，然后他们就会打印出来。还有部分公司只是打印，你可以自己在电脑上做模型，然后发送到某个地方打印。世界上还有许多中心在内部自己做，但也有其它选择，如承包给其它企业。

　　Dr Brewer：非常精彩的信息。Dr. Foley，感谢为我们带来这样一种创新工具的重要见解。