外科医生使用3D打印模型来计划复杂的心脏手术

儿科心脏病学家Piers Barker永远不会忘记一颗心脏，尤其是一颗稀有的心脏。这就是为什么当他翻阅他计划于2006年在杜克儿童医院看望的一名六岁新病人的心脏图像时，他大吃一惊的原因。他确定自己以前见过心脏，但他不认识心脏。病人的名字。

事实证明，当他在密歇根大学（University of Michigan）的儿科心脏病学专家帮助照顾刚刚接受过非常复杂的心脏手术的婴儿时，他曾经见过Josie Dunnigan的心脏。她的名字当时是Josie Plum，出生时患有一种非常罕见的疾病，称为先天性大动脉转位。发生这种情况时，Barker解释说，与正常情况相比，心脏的心室或泵腔位于相反的一侧。

“ Josie的左心室通常将血液输送到身体，位于她的心脏的右侧，而右心室通常将血液输送到肺部，位于她的心脏的左侧，” Barker教授说。医学院的儿科。该病最严重的例子发生在大约25,000例活产中。

Josie成为美国首批采用所谓的双重转换程序来重定向血流并重新分配左心室的孩子之一，其任务是按需将血液泵出身体。她还收到了一个新的肺动脉瓣，以恢复正常的肺血流。

自2001年她半岁半开始首次心脏手术以来，Josie和她的家人搬到了北卡罗来纳州（North Carolina），她的母亲向巴克医生（Barker）寻求女儿的继续护理。从2006年起，Barker博士一直担任Josie的主要心脏病专家，到21岁为止，她总共接受了六次心脏外科手术。

尽管她已经去了大约八年而不需要进行新的手术，但去年，乔西的护理团队发现了需要更换的肺动脉瓣。考虑到瓣膜位于Josie不寻常的心脏中难以企及的位置，Barker认为她将是3D心脏打印的理想人选，这是Duke儿童医院与Duke Innovation Co-Lab之间的独特合作。-校园创造力孵化器。

借助详细的成像数据，合作实验室能够打印Josie的心脏和胸腔的3D模型，以帮助外科医生计划手术程序。

巴克说：“杜克大学医学中心与校园内的3D打印实验室建立了非常出色的合作伙伴关系。” “ 3D打印确实实现了非侵入性成像的最终目标，因为我们实际上可以将患者的心脏（按比例缩放）掌握在手中，我们可以对其进行观察，旋转并去除不同的部分。类似于玩具屋，我们可以看内部并查看所有不同部分之间的关系。我们真的可以用二维成像技术几乎不可能做到的方式来了解心脏内的解剖结构。”

为患者创建3D打印心脏是团队的努力。首先，在杜克儿童医院与Barker合作的超声医师Greg Sturgeon能够从Josie的CT扫描中获取图像，并将其制作成她的心脏和肋骨保持架的3D表面模型，然后将其发送到合作实验室。在那里，合作实验室主任Chip Bobbert将表面模型发送到了装有液体树脂的最新型Stratasys J750数字解剖3D打印机。在超过十二个小时的过程中，打印机内部的机械臂将树脂散布成细薄的，类似沉淀物的层。然后用灯将模型硬化成柔韧的真人大小，完美复制乔西心脏和肋骨的笼子。

研究组决定不打开胸腔或通过腹股沟插入导管（在Josie的情况下不希望使用的典型程序），而是决定在她的一侧做一个切口，并穿过肋骨笼到达瓣膜。

在进行3D打印之前，心脏外科医师必须依靠查看二维超声心动图或CT扫描，然后将图像牢记在心中，以便预见手术过程，Turek说道。“但是当您实际上能够握住它，并且能够真正计划对三通进行手术时，患者在手术台上的时间将会减少，因此住院治疗的速度将大大提高，”他说。

Josie在2020年12月10日的手术非常顺利，Josie得以继续她所有喜欢的活动，例如跳舞，在户外消磨时光和与家人出去玩。尽管患有心脏病并且必须进行许多外科手术，但是健康，积极的生活对她而言确实很重要，而这也是Barker作为医生所支持的目标。

乔西说：“当患者接受的治疗不是那么次要的事情时，有时他们会担心自己不会被视为一个人，而只是被视为自己的病情。” “但是与Barker博士一起，我真的觉得他很在乎我。他不仅希望我从医学角度上取得成功，还希望我能够做我自己生活中想要做的事，除此之外，这确实有所作为。”

Josie在杜克大学（Duke）接受的出色而富有同情心的护理使她开始从事医疗保健事业。她正在接受培训，成为Wake技术社区学院的EKG技术员，学习如何管理自己经常成长的心电图。Josie说，她的灵感来自Barker博士，还有一位她叫“玛丽小姐（Miss Mary）”的女人，她从Josie六岁到17岁（玛丽小姐（Miss）退休）一直在做自己的心电图检查。

“她总是有这么大的贴纸桶，无论我六岁还是十七岁都没关系。她总是喜欢，'在离开前拿些贴纸'！” 乔西笑着说，然后沉着地安静下来。“在医学领域很多时候，人们认为您必须成为一名医生才能产生影响，但是当了这么长时间的患者，您真的开始注意到，有时候介于两者之间的那些人确实会产生很大的影响在你的生活中。我真的很喜欢能够对要住院的孩子产生积极影响的想法。”

在与Barker进行的后续访问中，Josie看到了指导她最近的手术的心脏和肋骨保持架的3D打印。她认为这“很酷”并且“比我想象的要大”。她还遇到了超声医师Greg Sturgeon，Greg Sturgeon负责提供她心脏的精确3D表面模型，从而使打印成为可能。

“在后续的诊所预约中，见到乔西并进行回声非常有意义。我对她的3D模型非常熟悉，很高兴见到她作为一个人，并在屏幕上实时看到她的独特心脏。” “荣幸地成为她的一部分，并将这些心脏模型提供给外科医生。”

联合实验室的Chip Bobbert也很感激能够在Duke照顾如此特殊的患者。

“我可以肯定地说，每个从事技术工作的人都希望他们提供的技术，他们正在设计和制造的东西能够改善世界，并为世界提供一个更好的地方，”鲍伯特说。“能够以任何方式支持医务人员，即使只是小规模的支持，也只是一种令人敬畏的感觉。”