未来已来！心脏3D打印那些事！

在过去的十年中，3D打印技术在心血管领域的应用呈指数级增长。许多一流的心血管中心正在利用3D打印技术进行手术计划和模拟、培训生教育和患者咨询。 

一、手术规划和术前模拟

为了获得最佳的手术结果，心脏外科医生的操作必须高效，并在第一次尝试时获得最佳的手术结果。这需要对复杂的三维解剖学有敏锐的理解，高水平的技术技能，以及在短时间内做出关键决定的能力。现在这些因素都可以通过3D打印得到增强。 

目前，标准治疗要求外科医生从成堆或扫描过的二维图像如超声心动图、核磁共振图或CT中脑补复杂的三维解剖结构。“3D”体渲染图像在显示空间关系方面略好一些，但通常受到2D显示器的限制。此外，3D打印的模型是病人自己独特的解剖结构的实体复制品，外科医生可以拿在手上，反复观察，以此获得对患者身体结构更详细的了解。

当（模型）打印在柔韧的材料上时，外科医生可以切割、缝合和植入补片、导管，并在进入手术室之前进行模拟手术。这样，外科医生在进行实际手术前就能有效地“挥杆练习”。这种精确的术前计划可能有以下几个好处: 

1、缩短手术时间，这样可以改善手术结果；

2、便于制定备选方案（A计划、B计划）和紧急救助策略； 

3、减少手术损伤，降低再次干预率。

由于心脏3D打印技术的发展相对较晚，到目前为止，还没有长期的研究证实上述潜在的益处。然而，随着临床应用在不断增长，有几篇论文报道了该技术的应用前景。此外，早期耳鼻喉科的数据显示3D打印确实能缩短手术时间。 

二、培训生教育

医学教育中有一句常被引用的俗话:“见一、做一、教一。”这指的是一种医疗培训模式，这种模式由来已久，可以追溯到医学专业产生初期，医学实习生从更有经验的临床医生的观察和教学中学习。

在该方法中，教学是基于说教和经验的，本质上是通过实际案例的进行学习。我们最优秀的外科医生都接受过这种方法的训练，随着时间的推移，他们积累了大量的病例并进行了数千小时的实践，由此锻炼出高超的手术技能。但是与此同时，对这种医学教育模式的进一步研究也暴露了它的一些弊端: 

1、这种培训模式高度依赖于实际案例，案例的数量和复杂性必须达到一定程度才能提供坚实的培训经验；

2、不同教师技能和经验不尽相同，培养无法标准化； 

3、需要在实际病人实际案例中进行实践学习，对早期患者不公平。

最后一点特别值得注意，这是当前医疗体系不可避免的现实，几代人以来，医疗体系总体运转良好，但对患者和他们的家人来说却不是很友好。3D打印技术提供了加强培训学员教育的新解决方案，以克服上述一些限制。3D打印模型展现了病变心血管的复杂性，可供实习生进行高难度手术的模拟训练。这有助于从单一的学徒模式过渡到基于模拟的学习模式，这种模式已经在其他行业被证实可以提高安全性，例如，航空业运用模拟飞行器进行飞行训练。通过3D打印模型，我们可以为下一代学员提供“1000小时”（或者更多）训练，这个训练时间足以让他们应付复杂手术。这种新方式使外科医生的培训更加标准化、参数化，可以让他们在面对真实病人的时候准备得更加充分。

三、便于和患者及家属沟通 

医学实践的基础之一是同理心的培养和实践。同理心让我们设身处地为病人着想，从他们的角度想象他们的医疗经历。它帮助我们与我们服务的家庭建立联系，并最终作为一个团队一起来解决医疗问题。为此，我邀请你们参与这个思考练习:想象你是一个病人，或者一个小孩的父母，第一次学习复杂的诊断。然后想象一下，必须对这个诊断做出艰难而复杂的决定，这可能涉及高风险的手术。这些都是我们的病人及其家属每天所面临的情况。

病人和家庭咨询的过程充满了挑战，这些挑战与疾病的复杂性有关，这可能会干扰患者对医疗或手术选择做出明智决定的能力。对于心脏病例，3D打印模型允许患者拿着自己的心脏模型和医生探讨诊断、治疗方案和手术计划。3D打印模型不仅有利于有经验的外科医生和实习生，同时也可以让患者对自己的病情有更直观的了解，帮助他们及其家属更好地做出治疗决策。

四、未来发展方向和新型合作关系

心脏3D打印的应用在过去的十年中已经取得了长足的进步，但未来几年的前景将更加令人兴奋。3D打印将有助于推动个性化医疗的发展，为过去没有这项技术就无法实现的可能性打开大门。其中一个例子是心脏生物打印，这项技术可以为病人带来相匹配的心脏移植器官来源。其他比较前沿的应用还包括3D打印功能模型，它允许医生将不同的生理功能集成到3D模型中，以预测手术结果。

最后，使用生物相容材料的3D打印技术很有可能被应用于开发下一代心脏植入物和设备。3D打印植入物现在已经被常规用于一些非心脏专业(如矫形外科、颅面、牙科)，可以说将该技术应用于治疗心脏疾病已经具备技术基础。3D打印的植入物将克服现有产品的局限性，进一步改善手术结果。

为了实现新的突破，新的合作关系至关重要。该技术的快速发展和复杂性使得科研院所、医院和企业等利益相关方的协同合作显得尤为重要。这些变革性和协同性的伙伴关系无疑将提高治疗水平，并在不久的将来提高医疗水平。