背景經(jīng)導(dǎo)管主動脈瓣膜置換術(shù)(TAVR)已經(jīng)成為治療重度主動脈瓣狹窄的標(biāo)準(zhǔn)方案。目前TAVR術(shù)前評估主要依靠CTA檢查,但是由于檢查技術(shù)本身及操作流程的局限,只能通過工作站找到合適的平面進行觀察和測量,無法完全反映立體結(jié)構(gòu);無法評估移植物置入后的情況,例如鈣化灶與瓣環(huán)的相對運動情況,冠狀動脈開口方向和高度的改變,從而引起術(shù)中及術(shù)后并發(fā)癥。3D打印可以展示個性化的解剖結(jié)構(gòu),我們通過移植物在模型中體外釋放,與術(shù)中實際情況對比,尋找更適合的術(shù)前評估方法,進一步構(gòu)建以3D打印技術(shù)為中心的評估體系。方法1、構(gòu)建3D打印模型(1)了解瓣環(huán)相關(guān)解剖結(jié)構(gòu)選取2具經(jīng)福爾馬林固定的正常人完整心臟標(biāo)本,經(jīng)心尖沿心臟縱軸切開至瓣膜纖維環(huán)下緣,暴露左心室,觀察主動脈瓣瓣膜形狀、瓣環(huán)及周圍相關(guān)結(jié)構(gòu),測量主動脈根部血管壁及瓣葉厚度。(2)入組患者課題選擇本中心2011年6月至2017年6月行TAVR手術(shù)且留存術(shù)前CTA的患者入組,共20例。其中死亡患者4例,男性2例,女性2例,死亡原因分別為冠狀動脈堵塞及瓣環(huán)撕裂;手術(shù)成功患者16例,男性10例,女性6例。(3)3D打印模板選擇用于TAVR手術(shù)術(shù)前評估的3D打印模型主要是針對“圍主動脈瓣”區(qū)域解剖結(jié)構(gòu),其基本范圍包括:主動脈瓣膜、升主動脈起始部、左室流出道、冠脈起始部等手術(shù)相關(guān)區(qū)域。本課題患者CTA,均使用TOSHIBA Aquilion ONE型CT機320排掃描,圖像層厚為1mm,間距1mm。截取R-R間期的25%-35%中瓣口開放最大的序列作為3D打印的模版。(4)制作3D打印模型將選取的CTA資料的DICOM格式文件導(dǎo)入Materialise Mimics和3-matic軟件,按照CT值的賦值不同及點選操作,選取主動脈根部及瓣環(huán)區(qū)域血管內(nèi)增強的“血液”部分,在這段“血液”的外緣賦予相應(yīng)血管厚度,再應(yīng)用軟件反選賦值生成的血管,刪除其中“血液”部分,轉(zhuǎn)換成可“打印”的標(biāo)準(zhǔn)鑲嵌語言(STL)。通過激光掃描液態(tài)原料成型技術(shù),選擇合適的材料進行。本課題采用Heart Print Flex材料完成打印。該材料的特點在于楊氏模量及膨脹性與主動脈根部的真實結(jié)構(gòu)無明顯差異,模型的形變可以模擬實際血管、瓣環(huán)等結(jié)構(gòu)的形變,因此基于Heart Print Flex制作的3D打印模型不僅可以精確反映相關(guān)術(shù)區(qū)的解剖結(jié)構(gòu),還可以模擬真實術(shù)區(qū)結(jié)構(gòu)的材料學(xué)特質(zhì)。2、3D打印模型的應(yīng)用(1)模型的測量使用游標(biāo)卡尺對TAVR手術(shù)需要掌握的指標(biāo)進行實體測量,包括:瓣環(huán)尺寸(長徑、短徑等)、冠脈開口高度、瓣葉長度、竇管結(jié)合部尺寸(長徑、短徑等)等。最終測量值取3名臨床醫(yī)生獨立測量值的平均值。(2)模型體外釋放制作與術(shù)中使用愛德華Edwards Sapien XT valve尺寸及徑向支撐力一致的無瓣膜支架模型。使用035超硬導(dǎo)絲由升主動脈側(cè)穿過主動脈瓣膜進入左室流出道,選擇與瓣環(huán)尺寸相適應(yīng)的預(yù)擴球囊經(jīng)導(dǎo)絲置入,使球囊中部位于瓣環(huán)水平。使用壓力泵向預(yù)擴球囊注入與術(shù)中相同體積注射用水,觀察瓣膜及瓣環(huán)情況。經(jīng)輸送系統(tǒng)將支架模型送至瓣環(huán)水平,壓力泵向球囊注入與術(shù)中相同體積注射用水,釋放支架模型于瓣環(huán)水平,觀察置入瓣膜后的瓣環(huán)及瓣葉情況。3、CTA與3D打印對于TAVR術(shù)前評估的比較將術(shù)中實際情況作為金標(biāo)準(zhǔn),比較CTA和3D打印對于TAVR術(shù)前評估的特異度和敏感度。結(jié)果1、模型測量3D打印模型的測量比CTA更加直觀,相對容易確定瓣環(huán)平面。3D打印模型測量計算得到的移植物尺寸,死亡患者16得到的結(jié)果比CTA測量計算的結(jié)果偏小,其余患者經(jīng)3D模型及CTA測量結(jié)果無明顯差異。2、體外釋放(1)死亡患者12和患者15的3D打印模型測量結(jié)果顯示,左冠開口高度與CTA測量數(shù)值并無明顯差異,但體外釋放出現(xiàn)遮蔽冠脈開口導(dǎo)致急性冠脈閉塞,造成急性心肌缺血、心肌梗死,與術(shù)中實際情況一致。死亡患者16和患者18均為二葉瓣畸形�；颊�16,使用3D打印模型進行瓣環(huán)結(jié)構(gòu)評估,得到的結(jié)果提示:移植物尺寸選擇小于CTA結(jié)果。患者18,3D打印模型進行移植物尺寸選擇的結(jié)果與CTA結(jié)果一致,但underfill小于CTA結(jié)果,提示移植物尺寸略大。瓣膜移植物選擇尺寸過大會引起瓣環(huán)撕裂,與術(shù)中實際情況一致。(2)手術(shù)成功患者中出現(xiàn)1例瓣環(huán)撕裂,呈現(xiàn)假陽性。3、特異度和敏感度與CTA相比,3D打印對于TAVR的風(fēng)險評估的敏感度更高,其特異度較低。結(jié)論CTA對于瓣環(huán)及冠脈開口的測量,只能在平面進行,無法準(zhǔn)確反映復(fù)雜的立體結(jié)構(gòu)。在移植物置入瓣環(huán)后,由于結(jié)構(gòu)本身及鈣化灶的影響,冠脈開口的位置與瓣環(huán)平面發(fā)生相對位移,無法通過術(shù)前CTA進行評估。3D打印模型可以反映瓣環(huán)及瓣葉的立體結(jié)構(gòu),結(jié)合體外釋放可以模擬真實術(shù)中情況,還原移植物置入后瓣環(huán)與冠脈開口位置、鈣化灶等結(jié)構(gòu)的相對移動,預(yù)測術(shù)中及術(shù)后并發(fā)癥。
【學(xué)位單位】：中國人民解放軍海軍軍醫(yī)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：R654.2
【部分圖文】：

使其保持與人體中一致的相對位置，即左右側(cè)冠狀動脈、三個冠狀竇在其相應(yīng)方向（圖1-1）。模擬術(shù)中經(jīng)股動脈穿刺操作，導(dǎo)絲及輸送系統(tǒng)均從升主動脈側(cè)進入瓣膜開口。由同一位術(shù)者，在不知曉術(shù)中實際預(yù)后情況下，分別對 20 例患者模型進行體外釋放，具體過程如下：使用 035 超硬導(dǎo)絲(直徑 0.035 英寸)由升主動脈側(cè)穿過主動脈瓣膜進入左室流出

使用壓力泵向預(yù)擴球囊中緩慢注入與術(shù)中相同體積生理鹽水，球囊成型后，回抽全部生理鹽水，退出預(yù)擴球囊，保留導(dǎo)絲在瓣膜原來位置。觀察整個預(yù)擴過程中瓣膜及瓣環(huán)情況。經(jīng) Retroflex 輸送系統(tǒng)將支架模型送至瓣環(huán)水平，使移植物支架的正中部位位于瓣葉附著點構(gòu)成的瓣環(huán)水平面，使用壓力泵向球囊中注入與術(shù)中相同體積生理鹽水，釋放支架模型于瓣環(huán)水平，觀察置入瓣膜后的瓣環(huán)及瓣葉情況。使用高清內(nèi)窺鏡在模型腔內(nèi)觀察實驗全過程（圖 1-2），記錄包括 035 超硬導(dǎo)絲進入瓣膜，預(yù)擴球囊進入瓣膜，球囊預(yù)擴及退出，移植物球囊輸送系統(tǒng)進入瓣膜、移植物釋放及球囊退出的整個過程。由于并發(fā)癥主要發(fā)生在瓣膜移植物與瓣環(huán)周圍結(jié)構(gòu)的相關(guān)關(guān)系上，因此觀察重點在于模擬術(shù)中操作進行球囊預(yù)擴及移植物支架置入模型相應(yīng)錨定區(qū)（瓣環(huán)）位置后，瓣環(huán)、各個瓣葉及左右側(cè)冠脈等情況，尤其是瓣葉之間相連交界區(qū)情況、鈣化灶位移、瓣葉附著點情況、兩側(cè)冠脈開口情況等，進而分析結(jié)構(gòu)變化可能引起的并發(fā)癥及其他相關(guān)情況。移植物釋放時刻心臟處于高速起搏狀態(tài)，瓣環(huán)的形態(tài)與靜止的模型相仿，因此模型的體外釋放可以很好的模擬瓣膜釋放時刻的主動脈瓣及主動脈根部實際情況。

TAVR 術(shù)前評估中 3D 打印評估方法的應(yīng)用研究實驗結(jié)果一、3D 模型構(gòu)建（一）瓣膜解剖對 2 例標(biāo)本進行解剖，得到切除部分左室壁的心臟。大體觀察，可以看到主動脈于心臟中心區(qū)，與二尖瓣關(guān)系緊密。正常人主動脈瓣為三葉式，平均分布在主動部瓣竇區(qū)。左室流出道與升主動脈起始部有一定軸向成角，成角拐點位于瓣環(huán)位主動脈根部血管壁厚度約為 2mm，主動脈瓣葉厚度約為 1mm。

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本文編號：2812503