3D打印技術(shù)結(jié)合經(jīng)心尖導(dǎo)管主動脈瓣植入15例

丁 鵬，劉 洋，徐臣年，金 屏，唐嘉佑，李蘭蘭，金振曉，楊 劍

隨著人口老齡化的加劇，老年退行性瓣膜病的比例不斷增高，主動脈瓣關(guān)閉不全（aortic insufficiency，AI）是常見的心臟瓣膜疾病，傳統(tǒng)治療方法為經(jīng)胸體外循環(huán)行機(jī)械瓣或生物瓣膜置換，對于老年高危患者風(fēng)險較大，不能夠接受外科主動脈瓣置換的患者其生活質(zhì)量嚴(yán)重下降。經(jīng)導(dǎo)管主動脈瓣植入（transcatheter aortic valve implantation， TAVI）是在造影下，利用專用的輸送系統(tǒng)將支架瓣膜送入體內(nèi)置換原有病變瓣膜的新型介入微創(chuàng)治療技術(shù)，對于不能接受外科主動脈瓣置換（surgical aortic valve replacement，SAVR）的老年高?；颊撸琓AVI可能成為一種有效的治療方式［1-3］。但TVAI手術(shù)是利用影像學(xué)技術(shù)間接了解心血管解剖結(jié)構(gòu)，介入術(shù)者術(shù)前對于病變解剖結(jié)構(gòu)的充分掌握是TAVI手術(shù)成功的關(guān)鍵。3D打印技術(shù)利用以往患者常規(guī)術(shù)前檢查的CT數(shù)據(jù)進(jìn)行重建模型，結(jié)合多種不同的3D打印材料可以制作患者自身病變主動脈瓣模型，能夠輔助術(shù)者對于患者解剖結(jié)構(gòu)的認(rèn)識［4-5］。筆者通過回顧性研究2018年4月至6月西京醫(yī)院結(jié)合3D打印技術(shù)行經(jīng)心尖導(dǎo)管主動脈瓣膜植入（transapical transcatheter aortic valve implantation， TA-TAVI）治療AI患者15例，探討3D打印技術(shù)結(jié)合TA-TAVI的可行性及有效性。

1 資料與方法

1.1 臨床資料 選取2018年4月至6月在西京醫(yī)院接受TA-TAVI手術(shù)的AI患者15例，患者平均年齡（65.13±3.44）歲，其中男性7 例，女性8 例。 AI伴鈣化患者6例、伴二尖瓣反流（mitral regurgitation，MR）患者8例。術(shù)前心功能分級（NYHA分級）Ⅲ級9例，Ⅳ級6例?；颊咭话闱闆r詳見表1。

表1 AI患者資料表（n＝15）

1.2 術(shù)前檢查及評估 完善相關(guān)常規(guī)項(xiàng)目檢查，術(shù)前所有患者完善經(jīng)胸彩色多普勒超聲檢查，明確AI診斷、AI的血流反流量、左室橫徑長徑等指標(biāo)（圖1）。

圖1 術(shù)前超聲影像圖例

術(shù)前CT檢查采用西門子Flash雙源CT機(jī)，掃描范圍從主動脈弓到恥骨聯(lián)合，掃描層厚7.0 mm，重建層厚0.75 mm。掃描時經(jīng)肘靜脈注射優(yōu)維顯（300 mg／ml）100 ml，速率為 3.0 ml／s。 掃描數(shù)據(jù)以DICOM格式導(dǎo)出，并導(dǎo)入Mimics 21.0軟件進(jìn)行主動脈瓣、股動脈入路三維重建。打印模型影像資料提取范圍包括整個主動瓣及竇部部分，模型表面光滑修飾，并以光固化立體造型術(shù)（stereolithography，STL）格式導(dǎo)出模型。STL模型導(dǎo)入Magic軟件進(jìn)行模型表面修飾后，模型外表面加殼厚度2 mm，提取出中空的血管厚度2 mm的主動脈瓣模型。打印材料選用了兩種材料完成主動脈瓣模型，內(nèi)部瓣葉為以硅膠為主的軟性材料，外部主動脈竇部管壁為硬質(zhì)材料。

術(shù)前在體外應(yīng)用3D打印模型進(jìn)行手術(shù)輸送系統(tǒng)跨瓣、瓣膜釋放等手術(shù)操作過程，明確導(dǎo)絲跨瓣時的最佳點(diǎn)位、球囊擴(kuò)張的球囊型號選擇以及個體化手術(shù)方案的制定。見圖2和圖3。

圖2 術(shù)前CT評估圖例

圖3 3D打印模型瓣膜和輸送系統(tǒng)及TA-TAVI圖例

1.3 介入手術(shù)過程 全麻后行氣管插管，經(jīng)食道超聲心動圖監(jiān)測術(shù)中心臟血流動力學(xué)以及輸送系統(tǒng)及瓣膜釋放情況，穿刺右側(cè)股動脈，置入豬尾導(dǎo)管至主動脈根部，透視定位第五肋間經(jīng)心尖切口，逐層切開至心包腔，選擇心尖部裸區(qū)縫置荷包。穿刺荷包處，超滑導(dǎo)絲跨過主動脈瓣至降主動脈，經(jīng)食道超聲心動圖監(jiān)測術(shù)中器械與解剖結(jié)構(gòu)關(guān)系及血流動力學(xué)情況，14 Fr鞘擴(kuò)張心尖穿刺處，調(diào)整選擇最佳釋放角度，J-valve瓣膜輸送系統(tǒng)進(jìn)入，到達(dá)患者主動脈瓣位置后，逐步釋放瓣膜系統(tǒng)，經(jīng)食道超聲心動圖及造影顯示瓣膜位置、血流動力學(xué)及瓣周漏等并發(fā)癥情況。撤出瓣膜輸送系統(tǒng)，心尖處荷包線收緊打結(jié)，檢查無出血，逐層閉合胸腔，縫合皮膚，拔除股動脈鞘管，股動脈穿刺處應(yīng)用血管閉合器閉合。觀察患者血壓、循環(huán)等一般情況，當(dāng)血流動力學(xué)情況平穩(wěn)后送監(jiān)護(hù)室觀察，病情穩(wěn)定后轉(zhuǎn)回普通病房（圖4）。

圖4 術(shù)中數(shù)字減影血管造影顯示瓣膜植入過程

1.4 隨訪與數(shù)據(jù)分析 患者回普通病房后密切觀察生命體征，監(jiān)測心電圖、液體出入量，常規(guī)于術(shù)后第3日復(fù)查超聲心動圖，測量射血分?jǐn)?shù)（ejection fraction，EF）值、跨主動脈瓣壓差，同術(shù)前檢查結(jié)果進(jìn)行對比。無并發(fā)癥患者通常于術(shù)后第4日出院，于1、3、6個月及術(shù)后每年門診復(fù)查。

1.5 統(tǒng)計分析 所有數(shù)據(jù)采用SPSS 21.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計學(xué)分析。計量資料以數(shù)值表示，采用配對樣本t檢驗(yàn)，P＜0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié) 果

2.1 圍術(shù)期情況 全組15例患者均成功完成手術(shù)，總體平均手術(shù)時間（115.5±25.6）min，其中數(shù)字減影血管造影（digital subtraction angiography，DSA）平均照射時間（29.8.0±4.2）min，平均住院時間（10.8±3.9）d。

2.2 術(shù)后并發(fā)癥 術(shù)后主要并發(fā)癥包括瓣周漏2例（微量）。術(shù)后患者均進(jìn)行了經(jīng)胸超聲心動圖或經(jīng)食道超聲心動圖及多排CT檢查，明確手術(shù)效果，觀察瓣膜位置、是否存在瓣周漏、主動脈瓣反流量情況（圖 5、圖 6）。

圖5 術(shù)后經(jīng)食道超聲圖例

圖6 術(shù)后CT復(fù)查圖像

2.3 術(shù)后隨訪 隨訪中全組患者無死亡，生存良好，未出現(xiàn)嚴(yán)重并發(fā)癥。術(shù)后即時及術(shù)后第3日超聲測量，術(shù)后1、3、6個月超聲隨訪心功能及瓣膜情況，心功能均有不同程度改善、AI減少或基本消失，患者心臟結(jié)構(gòu)逐漸重塑（圖7）。

3 討 論

長期AI導(dǎo)致左心室擴(kuò)張，心臟功能失代償，嚴(yán)重威脅患者的健康、生活質(zhì)量甚至生命安全，老年退行性瓣膜病變患者心功能較差，接受SAVR手術(shù)風(fēng)險較高，隨著患者安全性要求的不斷提高，TA-TAVI成為了不能接受SAVR患者的另一選擇，但是TATAVI體外手術(shù)模擬和介入方案選擇被視為是提高手術(shù)成功率和患者安全性的重要因素［6-8］。3D打印技術(shù)能夠充分模擬患者主動脈瓣的解剖結(jié)構(gòu)以及毗鄰組織關(guān)系，具有患者個體化特征，能夠使術(shù)者更好地理解復(fù)雜心臟解剖或變異［9-10］。3D打印模型也可以被分割成不同截面，對于手術(shù)訓(xùn)練大有裨益，在心血管領(lǐng)域用于完善患者術(shù)前風(fēng)險評估，已經(jīng)取得了部分成功的臨床經(jīng)驗(yàn)［11-15］。

圖7 術(shù)后3個月隨訪心功能、結(jié)構(gòu)及血流動力學(xué)改變

本研究納入的15例AI患者均在術(shù)前進(jìn)行完善的影像學(xué)評估，選擇合適型號的介入瓣膜及手術(shù)方案，利用3D打印技術(shù)制作主動脈瓣模型，術(shù)前即對患者解剖結(jié)構(gòu)有充分的認(rèn)識，為每名患者成功經(jīng)心尖植入杰成J-valve瓣膜，術(shù)后患者恢復(fù)良好，關(guān)閉不全癥狀改善，目前均在持續(xù)定期隨訪，術(shù)后CT數(shù)據(jù)重建后可3D打印瓣膜植入后的主動脈瓣模型，在進(jìn)行術(shù)后影像學(xué)評估的同時也為進(jìn)一步的醫(yī)患溝通和患者教育提供了便利。本研究驗(yàn)證了TA-TAVI的有效性及安全性，同時也反映了3D打印技術(shù)在輔助TA-TAVI術(shù)前及術(shù)后評估的作用。

總而言之，TA-TAVI手術(shù)治療AI具有安全性和有效性，而心血管介入領(lǐng)域越來越依賴于先進(jìn)的成像技術(shù)和3D打印重建技術(shù)。3D打印模型與成像工具相互結(jié)合，提供了良好的術(shù)前術(shù)后評估手段，為TA-TAVI的成功提供了有力的支撐。