临床研究
超声影像数据源3D打印结合模拟循环系统制作体外动态二尖瓣模型的可行性研究
中华超声影像学杂志, 2020,29(03) : 206-212. DOI: 10.3760/cma.j.cn131148-20190716-00416
摘要
目的

探讨超声影像数据源3D打印结合模拟循环系统(mock circulatory system,MCS)制作体外动态二尖瓣模型的可行性,以期实现3D打印瓣膜模型从静态到动态、从结构到功能的转变,从而辅助二尖瓣病变的手术治疗选择。

方法

回顾性收集2017年2月至2018年12月于武汉大学人民医院行经食管三维超声心动图(3D-TEE)检查的10例非瓣膜病患者作为二尖瓣正常组,另选10例同期于我院诊断为二尖瓣狭窄的患者作为二尖瓣狭窄组,10例诊断为二尖瓣关闭不全的患者作为二尖瓣关闭不全组。各组受检者先行经胸二维超声心动图检查,获取二尖瓣瓣口流速(E峰)、压差等血流动力学参数,对二尖瓣狭窄及关闭不全的患者,同时评估瓣膜狭窄及反流程度。行3D-TEE检查,获取二尖瓣三维图像。经图像后处理、3D建模后,应用可溶性材料(PVA)打印瓣膜模具,将人体皮肤硅胶、硅油、淀粉、固化剂等按照一定配比混合后灌注于二尖瓣模具中制作出柔性的硅胶二尖瓣模型。后将模型置于体外MCS中,以实现瓣膜动态启闭。于体外装置中再次测量二尖瓣上述血流动力学参数及评估狭窄和反流程度。应用配对t检验对各组体内外测量值进行统计学分析,并行一致性检验。

结果

所有受检者二尖瓣3D-TEE图像均成功进行后处理,打印、制作出柔软的二尖瓣模型,并完成体外血流动力学测试。瓣膜模型于体外装置中的启闭状态与体内相似。各组于体外测得的各血流动力学参数与体内相比差异无统计学意义(P>0.05),且一致性较高(r=0.76)。对10例二尖瓣狭窄及10例二尖瓣关闭不全患者的定性评估中,18例与体内评估程度相同。

结论

以超声为数据源3D打印结合MCS制作体外动态二尖瓣模型是可行的,且准确性较高。动态二尖瓣模型于体外再现了二尖瓣生理和病理状态下的血流动力学特征,可为进一步的临床诊疗、术式模拟提供支持。

引用本文: 王浩, 张斌, 宋宏宁, 等.  超声影像数据源3D打印结合模拟循环系统制作体外动态二尖瓣模型的可行性研究 [J] . 中华超声影像学杂志,2020,29 (03): 206-212. DOI: 10.3760/cma.j.cn131148-20190716-00416
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瓣膜病的发病率在我国心血管疾病中居第4位,严重影响国民生命健康,其主要危害为瓣膜口流速、压力等血流动力学改变引起的心脏腔室扩大及功能障碍。如能于体外模拟瓣膜口血流动力学特征,不仅可以辅助瓣膜病的临床诊断,更有助于患者的个体化治疗。3D打印技术在体外模拟、仿真方面具有独特优势,但已往研究中的3D模型多数以静态为主,难以提供真实的在体血流动力学信息。应用3D打印技术制作功能性二尖瓣模型,并将其置于体外模拟循环系统(mock circulatory system,MCS)中测试流速、压力等参数,可再现二尖瓣生理和病理状态下的血流动力学特征,从而辅助二尖瓣病变的诊断及治疗选择。本研究旨在分析以超声影像数据源3D打印结合MCS制作体外动态二尖瓣模型的可行性。

 
 
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