3D打印技術結合經心尖導管主動脈瓣植入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，主動脈瓣關閉不全（aortic insufficiency，AI）是常見的心臟瓣膜疾病，傳統治療方法為經胸體外循環行機械瓣或生物瓣膜置換，對于老年高危患者風險較大，不能夠接受外科主動脈瓣置換的患者其生活質量嚴重下降。經導管主動脈瓣植入（transcatheter aortic valve implantation， TAVI）是在造影下，利用專用的輸送系統將支架瓣膜送入體內置換原有病變瓣膜的新型介入微創治療技術，對于不能接受外科主動脈瓣置換（surgical aortic valve replacement，SAVR）的老年高危患者，TAVI可能成為一種有效的治療方式［1-3］。但TVAI手術是利用影像學技術間接了解心血管解剖結構，介入術者術前對于病變解剖結構的充分掌握是TAVI手術成功的關鍵。3D打印技術利用以往患者常規術前檢查的CT數據進行重建模型，結合多種不同的3D打印材料可以制作患者自身病變主動脈瓣模型，能夠輔助術者對于患者解剖結構的認識［4-5］。筆者通過回顧性研究2018年4月至6月西京醫院結合3D打印技術行經心尖導管主動脈瓣膜植入（transapical transcatheter aortic valve implantation， TA-TAVI）治療AI患者15例，探討3D打印技術結合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月在西京醫院接受TA-TAVI手術的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。術前心功能分級（NYHA分級）Ⅲ級9例，Ⅳ級6例。患者一般情況詳見表1。

表1 AI患者資料表（n＝15）

1.2 術前檢查及評估 完善相關常規項目檢查，術前所有患者完善經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（圖1）。

圖1 術前超聲影像圖例

術前CT檢查采用西門子Flash雙源CT機，掃描范圍從主動脈弓到恥骨聯合，掃描層厚7.0 mm，重建層厚0.75 mm。掃描時經肘靜脈注射優維顯（300 mg／ml）100 ml，速率為 3.0 ml／s。 掃描數據以DICOM格式導出，并導入Mimics 21.0軟件進行主動脈瓣、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（stereolithography，STL）格式導出模型。STL模型導入Magic軟件進行模型表面修飾后，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材料。

術前在體外應用3D打印模型進行手術輸送系統跨瓣、瓣膜釋放等手術操作過程，明確導絲跨瓣時的最佳點位、球囊擴張的球囊型號選擇以及個體化手術方案的制定。見圖2和圖3。

圖2 術前CT評估圖例

圖3 3D打印模型瓣膜和輸送系統及TA-TAVI圖例

1.3 介入手術過程 全麻后行氣管插管，經食道超聲心動圖監測術中心臟血流動力學以及輸送系統及瓣膜釋放情況，穿刺右側股動脈，置入豬尾導管至主動脈根部，透視定位第五肋間經心尖切口，逐層切開至心包腔，選擇心尖部裸區縫置荷包。穿刺荷包處，超滑導絲跨過主動脈瓣至降主動脈，經食道超聲心動圖監測術中器械與解剖結構關系及血流動力學情況，14 Fr鞘擴張心尖穿刺處，調整選擇最佳釋放角度，J-valve瓣膜輸送系統進入，到達患者主動脈瓣位置后，逐步釋放瓣膜系統，經食道超聲心動圖及造影顯示瓣膜位置、血流動力學及瓣周漏等并發癥情況。撤出瓣膜輸送系統，心尖處荷包線收緊打結，檢查無出血，逐層閉合胸腔，縫合皮膚，拔除股動脈鞘管，股動脈穿刺處應用血管閉合器閉合。觀察患者血壓、循環等一般情況，當血流動力學情況平穩后送監護室觀察，病情穩定后轉回普通病房（圖4）。

圖4 術中數字減影血管造影顯示瓣膜植入過程

1.4 隨訪與數據分析 患者回普通病房后密切觀察生命體征，監測心電圖、液體出入量，常規于術后第3日復查超聲心動圖，測量射血分數（ejection fraction，EF）值、跨主動脈瓣壓差，同術前檢查結果進行對比。無并發癥患者通常于術后第4日出院，于1、3、6個月及術后每年門診復查。

1.5 統計分析 所有數據采用SPSS 21.0軟件進行統計學分析。計量資料以數值表示，采用配對樣本t檢驗，P＜0.05為差異有統計學意義。

2 結 果

2.1 圍術期情況 全組15例患者均成功完成手術，總體平均手術時間（115.5±25.6）min，其中數字減影血管造影（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 術后并發癥 術后主要并發癥包括瓣周漏2例（微量）。術后患者均進行了經胸超聲心動圖或經食道超聲心動圖及多排CT檢查，明確手術效果，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 術后經食道超聲圖例

圖6 術后CT復查圖像

2.3 術后隨訪 隨訪中全組患者無死亡，生存良好，未出現嚴重并發癥。術后即時及術后第3日超聲測量，術后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，患者心臟結構逐漸重塑（圖7）。

3 討 論

長期AI導致左心室擴張，心臟功能失代償，嚴重威脅患者的健康、生活質量甚至生命安全，老年退行性瓣膜病變患者心功能較差，接受SAVR手術風險較高，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體外手術模擬和介入方案選擇被視為是提高手術成功率和患者安全性的重要因素［6-8］。3D打印技術能夠充分模擬患者主動脈瓣的解剖結構以及毗鄰組織關系，具有患者個體化特征，能夠使術者更好地理解復雜心臟解剖或變異［9-10］。3D打印模型也可以被分割成不同截面，對于手術訓練大有裨益，在心血管領域用于完善患者術前風險評估，已經取得了部分成功的臨床經驗［11-15］。

圖7 術后3個月隨訪心功能、結構及血流動力學改變

本研究納入的15例AI患者均在術前進行完善的影像學評估，選擇合適型號的介入瓣膜及手術方案，利用3D打印技術制作主動脈瓣模型，術前即對患者解剖結構有充分的認識，為每名患者成功經心尖植入杰成J-valve瓣膜，術后患者恢復良好，關閉不全癥狀改善，目前均在持續定期隨訪，術后CT數據重建后可3D打印瓣膜植入后的主動脈瓣模型，在進行術后影像學評估的同時也為進一步的醫患溝通和患者教育提供了便利。本研究驗證了TA-TAVI的有效性及安全性，同時也反映了3D打印技術在輔助TA-TAVI術前及術后評估的作用。

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