病例报告
3D打印技术应用于经导管主动脉瓣置入术前评估一例
中华心血管病杂志, 2015,43(7) : 634-635. DOI: 10.3760/cma.j.issn.0253-3758.2015.07.014
引用本文: 刘坤, 吕滨, 任心爽, 等.  3D打印技术应用于经导管主动脉瓣置入术前评估一例 [J] . 中华心血管病杂志, 2015, 43(7) : 634-635. DOI: 10.3760/cma.j.issn.0253-3758.2015.07.014.
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患者男性,85岁,因"发作性胸闷、气短4年,加重2 d",于2014年5月15日入院。查体:心率76次/min,血压135/85 mmHg(1 mmHg=0.133 kPa),双肺呼吸音清,心律齐,胸骨左缘第3肋间可闻及4/6级收缩期喷射样杂音。门诊经胸超声心动图示主动脉瓣峰值流速5.9 m/s,峰值压差140 mmHg,平均压差71 mmHg,诊断为主动脉瓣重度狭窄并轻度关闭不全。冠状动脉和主动脉增强CT示冠状动脉左前降支、左回旋支、右冠状动脉散在钙化,左前降支中段混合斑块,局部狭窄约50%;主动脉瓣瓣叶增厚、钙化。CT测量经导管主动脉瓣置入术(transcatheter aortic valve implantation,TAVI)的部分参数如下:主动脉瓣环直径23.1 mm×28.1 mm,主动脉窦部直径28.9 mm×31.7 mm,右冠状动脉开口距窦底18.0 mm,左冠状动脉开口距窦底14.9 mm,升主动脉直径31.0 mm(图1)。CT检查的DICOM图像即刻导入Fitme软件(飞特图盟北京科技有限责任公司),通过图像分割、三维化、剪裁、平滑、修饰等计算机辅助图像处理,生成可以打印的三维图形文件。然后连接国产3D打印机(杭州先临三维科技股份有限责任公司)进行打印,打印材料左心室及大部分主动脉采用红色塑料,主动脉根部采用透明树脂材料(图2图3图4)。

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图1
术前心血管CT图像及经导管主动脉瓣置入术相关径线的测量(1A:Valsalva窦径线测量;1B:主动脉瓣环径线测量;1C:左主干开口高度测量;1D:右冠状动脉开口高度测量)
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图1
术前心血管CT图像及经导管主动脉瓣置入术相关径线的测量(1A:Valsalva窦径线测量;1B:主动脉瓣环径线测量;1C:左主干开口高度测量;1D:右冠状动脉开口高度测量)
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图2
3D打印的左心室及主动脉模型(左心室为收缩末期状态,同时展示左心房和主动脉弓)
图3
3D打印心血管模型的主动脉瓣上切面[直观地展示瓣膜的钙化情况,同时可以测量Valsalva窦的最大径线(31 mm)和最小径线(28 mm)]
图4
3D打印心血管模型展示空腔的升主动脉及左、右冠状动脉(主动脉内径为28 mm)
图5
经导管主动脉瓣置入术中影像(箭头所指为Venus–A主动脉瓣膜)
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图2
3D打印的左心室及主动脉模型(左心室为收缩末期状态,同时展示左心房和主动脉弓)
图3
3D打印心血管模型的主动脉瓣上切面[直观地展示瓣膜的钙化情况,同时可以测量Valsalva窦的最大径线(31 mm)和最小径线(28 mm)]
图4
3D打印心血管模型展示空腔的升主动脉及左、右冠状动脉(主动脉内径为28 mm)
图5
经导管主动脉瓣置入术中影像(箭头所指为Venus–A主动脉瓣膜)

患者于2014年5月24日行TAVI(图5),术中测量主动脉瓣环约25 mm,置入29号Venus–A主动脉瓣膜(杭州启明医疗器械有限责任公司)。手术顺利,术后即刻主动脉瓣峰值流速降至1.7~2.0 m/s,平均压差降至2~4 mmHg,未发生心包积液及瓣周漏。患者于2014年5月30日出院,随访12个月,未发生并发症。

讨论

TAVI在国外已经成为外科手术高危或存在手术禁忌证的主动脉瓣重度狭窄患者的治疗手段,大量临床研究已经证实TAVI具有较高的可行性、安全性和有效性[1,2]。目前TAVI在我国仍处于早期探索阶段,仅在北京、上海、成都、杭州等少数大型医学中心成功开展[3,4]。我院自2010年12月在国内较早地开展了TAVI,目前已积累超过60例的成功病例。

近年来,3D打印已逐渐应用于社会生活的各个领域,在医学领域,3D打印在骨关节外科、神经外科、整形外科及口腔外科有较长时间的应用,而在心血管领域尚处于起步阶段。此外,由于TAVI的特殊性,国内外罕见相关报道。德国学者Schmauss等[5]在2012年报道过1例将3D打印应用于TAVI术前评估的病例,但其打印的模型仅为钙化的主动脉壁,并不包含有病变的主动脉瓣,所以仅能用于术前相关参数的体外测量和模拟支架术,而不能直观显示主动脉瓣的病变形态。

TAVI的实施需要多学科人员组成的专业团队,其中影像学专家术前对主动脉根部和瓣膜"皇冠状"立体形态的参数测量是决定TAVI成功与否的重要因素之一[1]。我院对所有TAVI患者均采用多种影像学手段,由多人共同确认测量数据,以提高TAVI术前测量的准确性。自2014年5月开始,我院引进了3D打印技术,通过患者的CT影像制作TAVI患者左心室及主动脉根部模型,并在术前讨论会上展示。本病例的3D打印模型采用分体式设计,最大程度地显示钙化的主动脉瓣及主动脉根部"皇冠状"立体形态,并可以实现体外测量及模拟支架术。另外,本病例的3D打印过程采用国内自主产权的软件及国产3D打印机,实现了全过程的国产化,证明了我国在该领域的软、硬件实力。

本病例的3D打印心血管模型是基于患者心脏收缩末期、舒张早期图像而制作,此时主动脉瓣膜为闭合状态,主动脉瓣环直径处于心动周期中的最大值。为了清楚地展示主动脉瓣膜的钙化形态和位置,将主动脉起始部(含瓣膜)打印为透明琥珀体;为了能够实现一部分体外模拟的功能,将主动脉的其余部分保留空腔管道结构。在理想状态下,体外的支架置入模拟需要有人体仿真的心脏瓣膜结构,可以模拟病变瓣膜的弹性及开闭,但由于目前3D打印材料的限制,还不能制作出这种理想的病变瓣膜。另外,目前的CT技术还不能准确区分主动脉壁的内膜和外膜,所以在3D图形建模时,主动脉壁的厚度为人工虚构,而非真实值[5]

本病例通过3D打印模型体外测量的TAVI参数值与CT图像后处理工作站输出的参数值基本相符,在一定程度上证明了3D打印技术应用于TAVI术前评估的准确性。需要指出的是,本病例仅是3D打印在TAVI中的初步应用,其临床价值有待进一步研究。

参考文献
[1]
NishimuraRA, OttoCM, BonowRO, et al. 2014 AHA/ACC Guideline for the Management of Patients With Valvular Heart Disease: executive summary: a report of the American College of Cardiology/American Heart Association Task Force on Practice Guidelines [J]. Circulation2014129(23):24402492.
[2]
AgarwalS, TuzcuEM, KrishnaswamyA, et al. Transcatheter aortic valve replacement: current perspectives and future implications[J]. Heart2015101(3):169177.
[3]
周达新潘文志管丽华经导管瓣中瓣置入术治疗人工生物主动脉瓣反流一例[J].中华心血管病杂志201341(9):800801.
[4]
王墨扬许亮裴汉军15例拟行经导管主动脉瓣置换术患者主动脉根部影像学与临床应用––单中心早期经验[J].中国循环杂志2014(9):714717.
[5]
SchmaussD, SchmitzC, BigdeliAK, et al. Three–dimensional printing of models for preoperative planning and simulation of transcatheter valve replacement[J]. Ann Thorac Surg201293(2):e3133.
 
 
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