未来想人造心脏?心血管医学3D打印医研企联合实验室，落户广东省人民医院

据南极熊了解，2017年10月11日，广东省人民医院、广东省心血管病研究所和珠海赛纳打印科技成立国内首个心血管医学3D打印医研企联合实验室。该实验室成立旨在推动心血管医学3D打印技术的临床应用、科学研究和国产化3D打印设备与材料的研发。

近期目标是借助3D打印解剖模型帮助术前诊断、术中“导航”和术后评估及借助模型和建模进行心血管血流动力学科学研究和临床应用；
中期目标是个体化定制打印人体内可植入的生物或非生物移植物；
远期目标是通过结合细胞培育技术制造可供移植的“人造心脏”。

3D打印技术在心血管领域的应用范围广，不仅在复杂先天性心脏病，而且在瓣膜类疾病、大血管疾病、心脏移植、心律失常等方面均有应用。到目前为止不少欧美国家医学教育机构已将结构性心脏病3D打印模型应用于临床教学，并取得显著效果。我国目前约670万结构性心脏病患者需手术治疗，该病病变部位个体差异大，治疗方案复杂多变，手术难度大。术前3D打印出1:1实体模型，供外科医生模拟操作，精确定位手术关键步骤，制定最佳手术方案，可极大提高手术有效性及安全性，亦可训练不同医生对同一疾病外科操作的同质化。

省医心研所是我国名列前茅的心血管病防治中心，亦是国内目前唯一一个世界卫生组织心血管病研究和培训合作中心。该院院长庄建教授所带领的先天性心脏病团队从2004年开始在国内领先建立广东省先天性心脏病防治网，多年来一直在先天性心脏病防治上开展前沿探索，于2015开展全国首例胎儿心脏外科手术，于2016年9月开展全国首例胎儿心脏病宫内介入治疗手术，填补我国多项空白。

今年4月，省医心研所与珠海赛纳打印科技股份有限公司举行心血管医学3D打印合作签约仪式。截至发稿时，合作各方在影像建模、多色彩打印、打印墨水材质和提高模型精度等方面进行了大量尝试，省医心研所已经为28例患者打印了心血管模型。借助3D模型，在肺动脉闭锁、完全性大动脉转位、右心室双出口、主动脉缩窄或离断、血管环、冠状动脉异常、永存动脉干等多个极其复杂的先天性心脏病病种上实施了手术，手术时间均大大缩短，手术效果良好。

10月11日，省医心研所和珠海赛纳打印科技强强联合，正式成立心血管医学3D打印联合实验室，对于3D打印在心血管病诊治中的应用具有重大意义。

2017年9月21日，广东省人民医院心外科手术室内，中华医学会胸心外科分会主任委员、广东省人民医院院长庄建教授正在进行一台不同于以往的复杂先天性心脏病手术。“第五肋间侧开胸，好的，这是第一条侧枝血管，第二条呢？”庄建教授抬起头，这时候助手递过来一个事先根据患儿芋头(化名）的心脏CT扫描影像制作的心脏模型，调整方位后赫然和手术台上所见一模一样。“嗯，很清楚，模型上第二条血管在第一条上方1厘米处，我们来找找……没错，就在这里”，分离，控制，一系列动作干净利索。

患儿芋头患有一种非常复杂的先天性心脏病：IV型肺动脉闭锁合并室间隔缺损。正常情况下肺动脉由右心室发出，逐渐分支进入双侧的肺，把身体各个器官已经用过、低氧的静脉血输送到肺里面，通过呼吸作用加氧，去除二氧化碳，从而变成鲜红的动脉血。从外观上看肺动脉就像是一颗树，树干连在右心室，很快分成左右两支，再一级级的分叉下去进入两侧的肺。但是芋头的情况完全不同。医生术前已经做了超声和CT，这是目前常用到的诊断手段。

从检查的结果来看芋头不存在一颗正常的肺动脉树，他的肺动脉分别来源于冠状动脉、主动脉弓和降主动脉发出的侧支血管，就像是沙漠上的灌木丛，手术的关键就在找到每一颗灌木（侧支血管），然后移花接木，把它们拼成一颗树。所以诊断中最难的地方就在于明确每一条血管的来源、走行方向和它们之间的空间关系。但是经典CT影像实际上是断层的图像，即便现在可以进行三维重建，所得到的影像还是在二维的屏幕上来看，不光不够真实，而且非常考验医生的空间方位感，到了真正手术的时候只能凭脑海中的CT影像去寻找这些错综复杂的血管。

影像学专家黄美萍主任指出，CT重建得再好不过是“跃然纸上”，这对于复杂先天性心脏病而言不够直观，所以我们从影像学的专业角度并结合临床需要首先将CT原始数据重建成一个完整的心血管模型，然后再将手术的关键部位主动脉及侧支血管单独提取出来再建一个以突出该解剖结构的血管模型，之后使用3D打印设备按1：1的比例将这2个模型打印了出来，这样可以帮助外科医生对该病整体与局部病变结构的全面理解。上述实体模型不仅能够真实地再现心血管畸形，而且可触摸、可切割，这对于明确诊断、制定手术方案、模拟手术、手术导航能提供关键指引。
一下子就豁然开朗了，之前反复讨论了多次都没确定的诊断马上就明确了，侧支有多少条，都从哪里发出来，怎么走都非常直观。手术总体方案很快就确定了，在手术之前甚至可以根据模型反复模拟，准备不同情况下应对的各种预案。在这个精巧模型的指引下，庄建院长和岑坚正主任快速准确的寻找到了所有侧支，顺利的重建了整个肺动脉树，按照既定方案完成了整台手术。而对于心脏手术，时间就是生命，体外循环的时间越短，术后并发症发生率和总体的风险就越低。术后芋头迅速度过了危险期，各项指标都令人满意。

同样借助3D打印技术，9月25日上午庄建和岑坚正为患有“完全性大动脉转位，室间隔缺损，房间隔缺损，肺动脉狭窄”的复杂先天性心脏病的大雄（化名）实施手术治疗。大雄从一出生就和别人不一样——浑身黑紫，口唇发乌，1岁的大雄只相当于健康孩子6个月时候大。由于术前方案制定周全，5小时的手术紧凑流畅，术后大雄脸色红润，也顺利的度过了危险期，正在进一步康复中。
这是广东省人民医院先心病团队临床实际应用3D打印技术的实例。

自主科技，助力精准医疗
其中，珠海赛纳打印科技股份有限公司承担了彩色先心病手术规划模型打印的技术支持任务。赛纳科技是国内打印技术与材料行业龙头企业，中国唯一掌握直喷式彩色多材料3D打印技术的厂商。借助其自主研发的WJP直喷式彩色多材料3D技术与材料，可以实现全彩色、软硬复合、透明体等多种应用效果的医学模型的精准打印，赢得了业内众多行业专家、临床医生的一致认可和好评。

赛纳科技WJP白墨填充3D打印技术，其基础原理类似于喷墨打印技术，每喷射打印出一个薄层的光敏树脂后即用紫外光快速固化，每打印完成一层，机器成型托盘便极为精确的下降，而喷头持续工作，直到完成。基于彩色喷墨原理，自主创新研发了打印补偿墨滴技术，通过添加白墨滴，实现了全彩色打印功能对墨滴厚度、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打印解决方案。

智慧数字制造技术
SailnerJ501系列采用了赛纳科技自主研发的白墨填充式（WJP）多喷头3D打印技术，可以通过多组第五代精密压电喷头多达数千个高精度喷孔，将数字聚合物按需喷射后光固化成型。赛纳J501系列在打印光敏树脂成型材料的同时，可以使用水溶性支撑材料，因此能够更加容易的去除支撑结构而不会损坏打印件。

全彩色精准打印
Sailner J501系列采用Digital-color智慧数字色彩管理系统，通过多种基本色墨水组合方案，可以使用多组喷头实现极其丰富的色彩表现，可以按需标记不同的组织结构。

多材料复合打印
Sailner J501系列采用高性能聚合物数字复合打印技术，可以实现硬质彩色、透明体、类橡胶、生物凝胶等光敏聚合物的多材料复合打印。
按需定制开发
赛纳WJP白墨填充式3D打印机，针对行业应用特点、个性化需求，提供多种打印机配置模式及材料方案，可以提供个性化综合定制解决方案。