3D打印在介入心脏病学中的作用不断发展。一项新的研究在2018年中国心血管造影与干预学会年会(SCAI)科学会议发现3D打印在经导管主动脉瓣植入(TAVR)后识别和预防瓣旁泄漏(PVL)方面提供了希望(1)。
主动脉瓣狭窄(Aortic stenosis, AS)是世界上最常见的心脏瓣膜疾病，影响了25%的65岁以上人群(2)。在第一世界国家，随着年龄增长，进行性瓣膜钙化是最常见的原因，其次是先天性改变，如双尖瓣小叶和风湿性疾病（3）。主动脉瓣内的钙沉积导致瓣膜变厚变硬。这阻碍了瓣膜的正常打开和关闭，导致身体的血液供应减少，导致呼吸短促、胸痛、疲劳和昏厥等症状。
多年来，标准的治疗方法是在心脏直视手术中更换瓣膜。但2011年FDA批准了一种新的微创手术TAVR，它使用导管植入新的心脏瓣膜。TAVR手术不是打开胸腔取出并更换旧瓣膜，而是折叠一个新瓣膜，将其插入导管，将导管穿过腿部的血管，然后将其穿过心脏，在那里像雨伞一样打开，将旧瓣膜推到一边，将新瓣膜插入原位。
中度、高风险和不能手术的严重主动脉瓣狭窄患者是TAVR手术的候选者。虽然TAVR提供了一种侵入性较小的替代方案，并缩短了虚弱或生病无法接受心脏直视手术的患者的恢复时间，但该程序也有其局限性。与接受外科主动脉瓣置换术的患者相比，接受TAVR的患者在新瓣膜周围发生PVL的风险更高。pvl影响26%至67%的患者，并与较高的死亡率相关(4,5,6,7)。为了解决这一并发症，临床医生正在寻找发现和预防泄漏的方法。
TARV后的PVL通常是由于瓣膜不合适导致血液在假体周围流动，而不是通过它。如果从一开始就使用正确的假肢，可以避免这种并发症，并改善患者的预后。然而，由于不能直接进入病人的心脏，主动脉与心脏相连的复杂解剖结构以及瓣膜上不规则的钙沉积模式，使得瓣膜的大小和预测新瓣膜就位后的适应情况变得困难。明尼苏达大学(University of Minnesota)心血管研究员谢尔盖·古列维奇(Sergey Gurevich)医学博士在最近的一次采访中说:“如果能在手术前知道会发生什么，那就太好了，这样可以帮助我们选择瓣膜。”
为此，他和他的同事对6名因严重钙化性主动脉瓣狭窄而在TAVR后发生PVL的患者进行了一项小型回顾性研究。研究人员分析了术前CT图像，创建了每位患者主动脉根部的3D打印模型。然后，他们将病人接受的主动脉瓣装置“植入”每一个模型——都是Sapien XT(爱德华兹生命科学公司)。5名患者接受了26mm瓣膜，1名接受了23mm瓣膜。
然后用CT重新扫描植入的3D模型，并将这些图像与TAVR后患者的超声心动图进行比较。在每个病例中，植入的3D模型都显示出与tavr后超声心动图相同的泄漏，这表明可以通过使用患者特定的3D模型进行术前计划来预防PVL。在大多数情况下，tavr前CT上发现的明显钙化与支架贴置不良有关。发现有中央主动脉不全的两例患者怀疑患者与假体不匹配。
当被问及这项研究的意义时，主要作者Sergey Gurevich博士回答说:“3D打印预手术可以识别那些有PVL风险的患者，这可以帮助选择合适的瓣膜大小和瓣膜类型。”在最近的新闻稿他总结道:“看到3D打印在心脏瓣膜疾病患者身上的可行性取得如此积极的成果，我们感到非常鼓舞。这些患者在TAVR后发生泄漏的风险很高，我们可以做的任何事情来识别和防止这些泄漏的发生肯定是有帮助的。”
使用3D模型来改善TAVR的结果并不止于此。医生和生物医学工程师俄亥俄州立大学正在利用3D打印技术帮助接受主动脉瓣置换术的患者选择最佳瓣膜，并在2018年心血管研究技术会议将于3月举行。利用CT扫描对患者的主动脉进行建模，他们创建了一个3D打印的患者特定模型，并用它来预测潜在的并发症，如泄漏、堵塞或血栓，从而可以避免这些并发症
“使用实验室里的模拟器，我们可以复制病人左心室的情况，”他解释说普拉萨德便他是俄亥俄州立大学工程学院的生物医学工程师。Dasi的团队通过使用模拟主动脉的柔性材料进行3D打印，精确地重建了患者的主动脉。然后，他们将模型装入心脏模拟器，该模拟器将透明的模拟血液泵入系统，并测量有和没有更换瓣膜的血液流速和漩涡模式。
Dasi解释说:“我们可以模拟各种治疗方法、位置和类型的瓣膜，以更好地了解诸如泄漏、凝血或冠状动脉阻塞等问题。”“我们可以观察到不同的瓣膜不仅可以缓解狭窄，还可以最大限度地减少血栓形成的可能性，这是治疗的目标。”
“目前我们在经导管领域有两种瓣膜可供选择。我怀疑在两年内至少会有四个。斯科特·莉莉俄亥俄州立罗斯心脏医院介入心脏病专家和结构性心脏项目联合主任。
“每个瓣膜都有点不同，每个病人的解剖结构都是独一无二的。预测安装后阀门的功能，以及哪种阀门在泄漏最少、不冲击邻近结构的情况下工作最好，这一点至关重要。”
“对于大多数患者来说，可用的瓣膜效果相当。然而，在某些情况下，患者的解剖结构可能会产生额外的考虑。例如，患者可能在瓣膜小叶上有钙化结节，或者冠状动脉在瓣膜附近出现，”Scott Lilly医学博士说“例如，在某些情况下，冠状动脉靠近瓣膜放置的地方，”他解释说。“通过3D建模，我们可以确定在部署过程中是否要保护这些血管，甚至是否要进行瓣膜置换。这些讨论直接决定了我们如何处理许多瓣膜置换手术。”
参考文献
