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

據南極熊了解，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首個心血管醫(yī)學3D打印醫(yī)研企聯合實驗室。該實驗室成立旨在推動心血管醫(yī)學3D打印技術的臨床應用、科學研究和國產化3D打印設備與材料的研發(fā)。

近期目標是借助3D打印解剖模型幫助術前診斷、術中“導航”和術后評估及借助模型和建模進行心血管血流動力學科學研究和臨床應用；
中期目標是個體化定制打印人體內可植入的生物或非生物移植物；
遠期目標是通過結合細胞培育技術制造可供移植的“人造心臟”。

3D打印技術在心血管領域的應用范圍廣，不僅在復雜先天性心臟病，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用。到目前為止不少歐美國家醫(yī)學教育機構已將結構性心臟病3D打印模型應用于臨床教學，并取得顯著效果。我國目前約670萬結構性心臟病患者需手術治療，該病病變部位個體差異大，治療方案復雜多變，手術難度大。術前3D打印出1:1實體模型，供外科醫(yī)生模擬操作，精確定位手術關鍵步驟，制定最佳手術方案，可極大提高手術有效性及安全性，亦可訓練不同醫(yī)生對同一疾病外科操作的同質化。

省醫(yī)心研所是我國名列前茅的心血管病防治中心，亦是國內目前唯一一個世界衛(wèi)生組織心血管病研究和培訓合作中心。該院院長莊建教授所帶領的先天性心臟病團隊從2004年開始在國內領先建立廣東省先天性心臟病防治網，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，于2016年9月開展全國首例胎兒心臟病宮內介入治療手術，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雜的先天性心臟病病種上實施了手術，手術時間均大大縮短，手術效果良好。

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

2017年9月21日，廣東省人民醫(yī)院心外科手術室內，中華醫(yī)學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雜先天性心臟病手術�！暗谖謇唛g側開胸，好的，這是第一條側枝血管，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患兒芋頭(化名）的心臟CT掃描影像制作的心臟模型，調整方位后赫然和手術臺上所見一模一樣�！班�，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雜的先天性心臟�。篒V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，逐漸分支進入雙側的肺，把身體各個器官已經用過、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的肺。但是芋頭的情況完全不同。醫(yī)生術前已經做了超聲和CT，這是目前常用到的診斷手段。

從檢查的結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)出的側支血管，就像是沙漠上的灌木叢，手術的關鍵就在找到每一顆灌木（側支血管），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系。但是經典CT影像實際上是斷層的圖像，即便現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，到了真正手術的時候只能憑腦海中的CT影像去尋找這些錯綜復雜的血管。

影像學專家黃美萍主任指出，CT重建得再好不過是“躍然紙上”，這對于復雜先天性心臟病而言不夠直觀，所以我們從影像學的專業(yè)角度并結合臨床需要首先將CT原始數據重建成一個完整的心血管模型，然后再將手術的關鍵部位主動脈及側支血管單獨提取出來再建一個以突出該解剖結構的血管模型，之后使用3D打印設備按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構的全面理解。上述實體模型不僅能夠真實地再現心血管畸形，而且可觸摸、可切割，這對于明確診斷、制定手術方案、模擬手術、手術導航能提供關鍵指引。
一下子就豁然開朗了，之前反復討論了多次都沒確定的診斷馬上就明確了，側支有多少條，都從哪里發(fā)出來，怎么走都非常直觀。手術總體方案很快就確定了，在手術之前甚至可以根據模型反復模擬，準備不同情況下應對的各種預案。在這個精巧模型的指引下，莊建院長和岑堅正主任快速準確的尋找到了所有側支，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。而對于心臟手術，時間就是生命，體外循環(huán)的時間越短，術后并發(fā)癥發(fā)生率和總體的風險就越低。術后芋頭迅速度過了危險期，各項指標都令人滿意。

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

自主科技，助力精準醫(yī)療
其中，珠海賽納打印科技股份有限公司承擔了彩色先心病手術規(guī)劃模型打印的技術支持任務。賽納科技是國內打印技術與材料行業(yè)龍頭企業(yè)，中國唯一掌握直噴式彩色多材料3D打印技術的廠商。借助其自主研發(fā)的WJP直噴式彩色多材料3D技術與材料，可以實現全彩色、軟硬復合、透明體等多種應用效果的醫(yī)學模型的精準打印，贏得了業(yè)內眾多行業(yè)專家、臨床醫(yī)生的一致認可和好評。

賽納科技WJP白墨填充3D打印技術，其基礎原理類似于噴墨打印技術，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，通過添加白墨滴，實現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。

智慧數字制造技術
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，可以通過多組第五代精密壓電噴頭多達數千個高精度噴孔，將數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構而不會損壞打印件。

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

多材料復合打印
Sailner J501系列采用高性能聚合物數字復合打印技術，可以實現硬質彩色、透明體、類橡膠、生物凝膠等光敏聚合物的多材料復合打印。
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。