未來想人造心臟?心血管醫(yī)學(xué)3D打印醫(yī)研企聯(lián)合實驗室，落戶廣東省人民醫(yī)院

據(jù)南極熊了解，2017年10月11日，廣東省人民醫(yī)院、廣東省心血管病研究所和珠海賽納打印科技成立國內(nèi)首個心血管醫(yī)學(xué)3D打印醫(yī)研企聯(lián)合實驗室。該實驗室成立旨在推動心血管醫(yī)學(xué)3D打印技術(shù)的臨床應(yīng)用、科學(xué)研究和國產(chǎn)化3D打印設(shè)備與材料的研發(fā)。

近期目標(biāo)是借助3D打印解剖模型幫助術(shù)前診斷、術(shù)中“導(dǎo)航”和術(shù)后評估及借助模型和建模進行心血管血流動力學(xué)科學(xué)研究和臨床應(yīng)用；
中期目標(biāo)是個體化定制打印人體內(nèi)可植入的生物或非生物移植物；
遠(yuǎn)期目標(biāo)是通過結(jié)合細(xì)胞培育技術(shù)制造可供移植的“人造心臟”。

3D打印技術(shù)在心血管領(lǐng)域的應(yīng)用范圍廣，不僅在復(fù)雜先天性心臟病，而且在瓣膜類疾病、大血管疾病、心臟移植、心律失常等方面均有應(yīng)用。到目前為止不少歐美國家醫(yī)學(xué)教育機構(gòu)已將結(jié)構(gòu)性心臟病3D打印模型應(yīng)用于臨床教學(xué)，并取得顯著效果。我國目前約670萬結(jié)構(gòu)性心臟病患者需手術(shù)治療，該病病變部位個體差異大，治療方案復(fù)雜多變，手術(shù)難度大。術(shù)前3D打印出1:1實體模型，供外科醫(yī)生模擬操作，精確定位手術(shù)關(guān)鍵步驟，制定最佳手術(shù)方案，可極大提高手術(shù)有效性及安全性，亦可訓(xùn)練不同醫(yī)生對同一疾病外科操作的同質(zhì)化。

省醫(yī)心研所是我國名列前茅的心血管病防治中心，亦是國內(nèi)目前唯一一個世界衛(wèi)生組織心血管病研究和培訓(xùn)合作中心。該院院長莊建教授所帶領(lǐng)的先天性心臟病團隊從2004年開始在國內(nèi)領(lǐng)先建立廣東省先天性心臟病防治網(wǎng)，多年來一直在先天性心臟病防治上開展前沿探索，于2015開展全國首例胎兒心臟外科手術(shù)，于2016年9月開展全國首例胎兒心臟病宮內(nèi)介入治療手術(shù)，填補我國多項空白。

今年4月，省醫(yī)心研所與珠海賽納打印科技股份有限公司舉行心血管醫(yī)學(xué)3D打印合作簽約儀式。截至發(fā)稿時，合作各方在影像建模、多色彩打印、打印墨水材質(zhì)和提高模型精度等方面進行了大量嘗試，省醫(yī)心研所已經(jīng)為28例患者打印了心血管模型。借助3D模型，在肺動脈閉鎖、完全性大動脈轉(zhuǎn)位、右心室雙出口、主動脈縮窄或離斷、血管環(huán)、冠狀動脈異常、永存動脈干等多個極其復(fù)雜的先天性心臟病病種上實施了手術(shù)，手術(shù)時間均大大縮短，手術(shù)效果良好。

10月11日，省醫(yī)心研所和珠海賽納打印科技強強聯(lián)合，正式成立心血管醫(yī)學(xué)3D打印聯(lián)合實驗室，對于3D打印在心血管病診治中的應(yīng)用具有重大意義。

2017年9月21日，廣東省人民醫(yī)院心外科手術(shù)室內(nèi)，中華醫(yī)學(xué)會胸心外科分會主任委員、廣東省人民醫(yī)院院長莊建教授正在進行一臺不同于以往的復(fù)雜先天性心臟病手術(shù)。“第五肋間側(cè)開胸，好的，這是第一條側(cè)枝血管，第二條呢？”莊建教授抬起頭，這時候助手遞過來一個事先根據(jù)患兒芋頭(化名）的心臟CT掃描影像制作的心臟模型，調(diào)整方位后赫然和手術(shù)臺上所見一模一樣�！班牛�很清楚，模型上第二條血管在第一條上方1厘米處，我們來找找……沒錯，就在這里”，分離，控制，一系列動作干凈利索。

患兒芋頭患有一種非常復(fù)雜的先天性心臟病：IV型肺動脈閉鎖合并室間隔缺損。正常情況下肺動脈由右心室發(fā)出，逐漸分支進入雙側(cè)的肺，把身體各個器官已經(jīng)用過、低氧的靜脈血輸送到肺里面，通過呼吸作用加氧，去除二氧化碳，從而變成鮮紅的動脈血。從外觀上看肺動脈就像是一顆樹，樹干連在右心室，很快分成左右兩支，再一級級的分叉下去進入兩側(cè)的肺。但是芋頭的情況完全不同。醫(yī)生術(shù)前已經(jīng)做了超聲和CT，這是目前常用到的診斷手段。

從檢查的結(jié)果來看芋頭不存在一顆正常的肺動脈樹，他的肺動脈分別來源于冠狀動脈、主動脈弓和降主動脈發(fā)出的側(cè)支血管，就像是沙漠上的灌木叢，手術(shù)的關(guān)鍵就在找到每一顆灌木（側(cè)支血管），然后移花接木，把它們拼成一顆樹。所以診斷中最難的地方就在于明確每一條血管的來源、走行方向和它們之間的空間關(guān)系。但是經(jīng)典CT影像實際上是斷層的圖像，即便現(xiàn)在可以進行三維重建，所得到的影像還是在二維的屏幕上來看，不光不夠真實，而且非�？简炨t(yī)生的空間方位感，到了真正手術(shù)的時候只能憑腦海中的CT影像去尋找這些錯綜復(fù)雜的血管。

影像學(xué)專家黃美萍主任指出，CT重建得再好不過是“躍然紙上”，這對于復(fù)雜先天性心臟病而言不夠直觀，所以我們從影像學(xué)的專業(yè)角度并結(jié)合臨床需要首先將CT原始數(shù)據(jù)重建成一個完整的心血管模型，然后再將手術(shù)的關(guān)鍵部位主動脈及側(cè)支血管單獨提取出來再建一個以突出該解剖結(jié)構(gòu)的血管模型，之后使用3D打印設(shè)備按1：1的比例將這2個模型打印了出來，這樣可以幫助外科醫(yī)生對該病整體與局部病變結(jié)構(gòu)的全面理解。上述實體模型不僅能夠真實地再現(xiàn)心血管畸形，而且可觸摸、可切割，這對于明確診斷、制定手術(shù)方案、模擬手術(shù)、手術(shù)導(dǎo)航能提供關(guān)鍵指引。
一下子就豁然開朗了，之前反復(fù)討論了多次都沒確定的診斷馬上就明確了，側(cè)支有多少條，都從哪里發(fā)出來，怎么走都非常直觀。手術(shù)總體方案很快就確定了，在手術(shù)之前甚至可以根據(jù)模型反復(fù)模擬，準(zhǔn)備不同情況下應(yīng)對的各種預(yù)案。在這個精巧模型的指引下，莊建院長和岑堅正主任快速準(zhǔn)確的尋找到了所有側(cè)支，順利的重建了整個肺動脈樹，按照既定方案完成了整臺手術(shù)。而對于心臟手術(shù)，時間就是生命，體外循環(huán)的時間越短，術(shù)后并發(fā)癥發(fā)生率和總體的風(fēng)險就越低。術(shù)后芋頭迅速度過了危險期，各項指標(biāo)都令人滿意。

同樣借助3D打印技術(shù)，9月25日上午莊建和岑堅正為患有“完全性大動脈轉(zhuǎn)位，室間隔缺損，房間隔缺損，肺動脈狹窄”的復(fù)雜先天性心臟病的大雄（化名）實施手術(shù)治療。大雄從一出生就和別人不一樣——渾身黑紫，口唇發(fā)烏，1歲的大雄只相當(dāng)于健康孩子6個月時候大。由于術(shù)前方案制定周全，5小時的手術(shù)緊湊流暢，術(shù)后大雄臉色紅潤，也順利的度過了危險期，正在進一步康復(fù)中。
這是廣東省人民醫(yī)院先心病團隊臨床實際應(yīng)用3D打印技術(shù)的實例。

自主科技，助力精準(zhǔn)醫(yī)療
其中，珠海賽納打印科技股份有限公司承擔(dān)了彩色先心病手術(shù)規(guī)劃模型打印的技術(shù)支持任務(wù)。賽納科技是國內(nèi)打印技術(shù)與材料行業(yè)龍頭企業(yè)，中國唯一掌握直噴式彩色多材料3D打印技術(shù)的廠商。借助其自主研發(fā)的WJP直噴式彩色多材料3D技術(shù)與材料，可以實現(xiàn)全彩色、軟硬復(fù)合、透明體等多種應(yīng)用效果的醫(yī)學(xué)模型的精準(zhǔn)打印，贏得了業(yè)內(nèi)眾多行業(yè)專家、臨床醫(yī)生的一致認(rèn)可和好評。

賽納科技WJP白墨填充3D打印技術(shù)，其基礎(chǔ)原理類似于噴墨打印技術(shù)，每噴射打印出一個薄層的光敏樹脂后即用紫外光快速固化，每打印完成一層，機器成型托盤便極為精確的下降，而噴頭持續(xù)工作，直到完成�；�于彩色噴墨原理，自主創(chuàng)新研發(fā)了打印補償墨滴技術(shù)，通過添加白墨滴，實現(xiàn)了全彩色打印功能對墨滴厚度、精度、平整度和色彩的要求，目前已成功推出Sailner J501系列全彩色3D打印解決方案。

智慧數(shù)字制造技術(shù)
SailnerJ501系列采用了賽納科技自主研發(fā)的白墨填充式（WJP）多噴頭3D打印技術(shù)，可以通過多組第五代精密壓電噴頭多達(dá)數(shù)千個高精度噴孔，將數(shù)字聚合物按需噴射后光固化成型。賽納J501系列在打印光敏樹脂成型材料的同時，可以使用水溶性支撐材料，因此能夠更加容易的去除支撐結(jié)構(gòu)而不會損壞打印件。

全彩色精準(zhǔn)打印
Sailner J501系列采用Digital-color智慧數(shù)字色彩管理系統(tǒng)，通過多種基本色墨水組合方案，可以使用多組噴頭實現(xiàn)極其豐富的色彩表現(xiàn)，可以按需標(biāo)記不同的組織結(jié)構(gòu)。

多材料復(fù)合打印
Sailner J501系列采用高性能聚合物數(shù)字復(fù)合打印技術(shù)，可以實現(xiàn)硬質(zhì)彩色、透明體、類橡膠、生物凝膠等光敏聚合物的多材料復(fù)合打印。
按需定制開發(fā)
賽納WJP白墨填充式3D打印機，針對行業(yè)應(yīng)用特點、個性化需求，提供多種打印機配置模式及材料方案，可以提供個性化綜合定制解決方案。