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浙江大学利用3D打印手术模型研究APVC

浙江大学的研究人员正在寻找新的方法来改进儿童的术前计划,他们的发现在最近出版的《三维打印在肺静脉畸形患儿术前计划中的应用:辛格中心的经验》中概述。由于3D打印模型可以用于完成诊断、评估治疗方案和手术计划,因此本研究将许多最大的好处付诸实践。

在这项研究中,我国医学科学家对2017年11月至2019年1月被诊断出患有异常肺静脉连接(APVC)的17名儿童进行了研究。年龄从出生两天到二十个月不等,变化如下:

10例全心上型APVC患儿

一名儿童患心内型APVC

一名儿童患混合型APVC

三名儿童患局部型APVC

来自CT扫描的数据被导入到Mimics 19.0软件中,用于心脏模型的3D建模和设计,以显示心脏的元素,例如乳头肌,肌肉束和流出道。尽管很少引用3D打印技术对APVC进行研究,但从这项研究中可以明显看出,使用模型可以在这种情况下发出更多的光。

“我们根据CT心脏模块的左心室(LV),右心室(RV),主动脉(AO)和肺动脉(PA)区域模块手动标记每个区域,并用不同的颜色区分它们。研究人员特别注意标记每个部分的边界。”

Mimics19.0软件中的图像分割和后处理。对彩色掩模进行分割,进行3D建模。(A)冠状面;(B)横向平面;(C)矢状面;(D)3D建模。绿色的腔静脉和右心房;紫红色的肺静脉和左心房;紫色的右心室;橙色的左心室;红色的主动脉;深蓝色的肺动脉。

4例诊断为心上型TAPVC。(A)指患者1,从后方观看;(B)是指患者5,从后方观看;(C)指患者9,从后方看;(D)是指患者10,从后部观看。在常见肺静脉汇合处与左侧垂直静脉(VV)的交界处存在阻塞。AO主动脉;PA肺动脉;PV肺静脉;SVC上腔静脉。方向标签:I,劣等; L,左; R,右; S,上等。

2例确诊为心内型TAPVC。对空心心脏模型的一部分进行了细分,以强调所关注的PV和RA。肺静脉通过右心房的冠状窦开口。(A)指患者11,从下方观看;(B)指患者12,从右侧看。 CS冠状窦;IVC下腔静脉;PV肺静脉; RA右心房。方向标签:A,前;I,劣等; L,左; P,后; R,右; S,上等。

1例(13号患者)诊断为心下型TAPVC,后视图。红色箭头表示肺静脉和下腔静脉的交界处。主动脉;下腔静脉;肺静脉;垂直静脉;全肺红色箭头指示肺静脉和下腔静脉的交界处。AO主动脉;IVC下腔静脉;PV肺静脉;VV垂直静脉;TAPVC完全异常的肺静脉连接。方向标签:I,劣等; L,左; R,右; S,上等。

3例诊断为PAPVC。图像(A,B)都代表患者15。(A)蓝色箭头指向RPV流入右心房。后视图。(B)蓝色箭头表示RPV的出口,流入右心房。从右边查看。(C)患者16被诊断患有PAPVC;蓝色箭头表示RPV流入右心房,后视图。(D)患者17.蓝色箭头表示RSPV流入SVC,后视图。AO主动脉;CoA主动脉缩窄;IVC下腔静脉;LIPV左下肺静脉;LSP,左上肺静脉; RA右心房;RIPV右下肺静脉;RPV右肺静脉;RSPV右上肺静脉;SVC上腔静脉。方向标签:A,前;I,劣等; L,左; P,后; R,右; S,上等。

随访期间有2例接受了心脏CT检查。(A,D)血容量;(B,C)中空模型。图像(A,B,C)代表心包膜上腔TAPVC修复后的患者3。(A,B)从后方看;(三)从前侧看。(C)蓝色和黄色箭头代表右肺静脉和左肺静脉的开口,没有吻合口狭窄。(D)心脏上压TAPVC修复后患者4的俯视图。与其他肺静脉分支相比,显示了LSPV的狭窄(蓝色箭头)。AO主动脉;LA左心房;LIPV左下肺静脉;LSPV左上肺静脉;PA肺动脉;PV肺静脉;RIPV,右下肺静脉; RSPV右上肺静脉。方向标签:A,前;I,劣等; L,左; P,后; R,右; S,上等。

个性化心脏模型的3D打印通过ISLA 650 3D打印机(中国,Shining 3D)完成。然后根据模型,患者的病史和影像数据进行术前计划。消毒后,这些模型还用作手术室的手术指南。每个患者特定的心脏模型大约需要半小时到两个小时才能建模,而3D打印则需要两个到五个小时不等。所有17例患者均进行了手术,每次手术均成功。

3D模型显示的畸形与术中观察结果一致,并且术前计划与实际手术计划相符。这些心脏模型可以进行消毒,并带入手术室进行手术导航。这些3D模型极大地协助了APVC手术的术前规划,并且具有重要的临床应用价值。

手术后,对这些心脏模型进行了评估,看其质量是否高,是否可以帮助进行术前计划,减少不可预见的情况并有益于医学教育。我们的心脏外科医师和心脏病专家通过问卷调查对上述问题进行了评估。

3D打印的心脏模型和诸如植入物之类的医疗设备已用于与心脏问题和缺陷相关联,其指南和模型已用于从复杂的医学培训到儿科手术,创建心脏贴片的方法等所有方面。

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