基于3D打印的結構性心臟病模擬仿真診療技術的應用研究
發(fā)布時間：2020-11-07 16:20
我國每年有大量結構性心臟病患者需手術治療,當前醫(yī)學影像技術難以提供精準的心血管解剖結構信息,尤其是復雜結構性心臟病準確的診斷更是臨床上的難題。3D打印技術特有的材料成型方式較適合制備具有復雜內部結構的醫(yī)學實體模型。3D打印實體心臟模型可直觀呈現(xiàn)心臟內部及血管的精確三維解剖結構,有助于精準理解結構位置和相對空間關系。目前該方向上研究大多是利用硬質材料打印患者的心臟模型,僅僅展示了心臟的解剖結構和各部分的空間位置關系。而3D打印構建軟質的心臟模型,并以此為基礎進行實體模擬手術,用于輔助診斷和手術規(guī)劃的研究,國內還少見報道。另外,基于數字化技術的虛擬手術術前規(guī)劃,難以真實直觀的反映實際手術的操作,模擬效果往往與真實情況會有較大的偏差。與CT醫(yī)學影像數據的對比顯示,3D打印技術可準確構建實體室間隔缺損心臟模型,且尺寸精度達到了±5um。利用PolyJet 3D打印技術具有的多材料共混合打印系統(tǒng),設計與構建具有不同邵氏硬度的軟性數字化材料,通過力學表征,比較了楊氏模量、斷裂強度、粘彈性、玻璃化轉化溫度和抗撕裂強度等重要的力學性能,優(yōu)化并選擇了最適用于模擬心臟組織力學性能的數字化材料,用于實體模型構建和模擬手術仿真�；诓牧系谋菊髁W性能,運用有限分析進行高精度的手術過程仿真,準確構建實體軟質心臟模型內部的內應力與應變分布,檢驗仿真手術可實施性,并為進一步開發(fā)多材料非均質軟性仿真心臟模型提供力學分析依據。
【學位單位】：華南理工大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：R318.08;TP391.73
【部分圖文】：
華南理工大學碩士學位論文介入的手術方式和傳統(tǒng)的心臟外科手術結合同時依靠多種診斷方式構性心臟病的手術方案的規(guī)劃也是臨床上的難題，有些復雜結構性心診斷制定出精準合理的手術方案，這些都是結構性心臟病臨床診療上。室間隔缺損是一種比較常見的先天性心臟病，該病是由于心臟在胚之間的間隔在發(fā)育過程出現(xiàn)了異常，在左右心室之間形成異常通道，壓比右心室的高，當有室間隔缺損存在時，血液分流方向從左心室到環(huán)血流量會增加[13]，如圖 1.1 所示。室間隔缺損的血流動力學改變與血管的狀況有關，缺損小于 0.5cm 時，從左向右分流的流量比較小，亂；當缺損（0.5cm～lcm）時，有明顯的左向右分流，肺循環(huán)流量超過肺動脈壓正�；蜉p度升高；缺損達 lcm 以上，面積超過 1／2 主動脈流量可為體循環(huán)的 3～5 倍，則分流量很大[12]。
圖 1.2：室間隔缺損血流動力示意圖Fig 1.2：Hemodynamics of ventricular septal defect間隔缺損的治療一般在體外循環(huán)直視下行缺損修補，目前多采用依缺損大小和類型，分別采用不同的修補技術[16]。直徑小于 1cm縫合，如邊緣為纖維組織，可直接作間斷縫合，必要時外加褥式墊小型缺損，以用褥式墊片縫合為宜，以防因縫線割裂肌肉影響手術 的缺損，以用相應大小的滌綸或聚四氟乙烯織片縫補為宜，以免因撕脫[17]。如果出現(xiàn)肌部室間隔缺損和動脈導管未閉等室間隔缺損則室間隔缺損的經導管閉合的手術實施量每年都在增長，由于 VSD），多孔中隔，心肌梗塞后或高室間壓力梯度時發(fā)生，這些缺陷的雜的[18]，往往需要介入手術治療，目前已有很多填補裝置用于經導治療，圖 1.3 是室間隔缺損封堵手術的示意圖。室間隔缺損可單獨脈狹窄、房間隔缺損、動脈導管未閉及大動脈錯位等復雜結構性心
圖 1.3：室間隔缺損封堵手術示意圖Fig 1.3：Schematic of Ventricular Septal Defect sealing operation 打印技術又稱快速成型技術或增材制造技術，指的是通過逐層打印方式立體空間模型的技術，它的優(yōu)勢為快速、可定制化、可重復性、精確性高技術和傳統(tǒng)的影像學結合起來對結構性心臟病的個性化介入治療，有著力和價值。3D 打印的成型工藝有很多種，現(xiàn)階段應用于醫(yī)學領域的打印積成型(FDM)、選擇性激光燒結(SLS)、光固化快速成型(SLA)、聚合物噴Jet）、生物材料打印[24-26]。其中聚合物噴射成型(PolyJet)技術在結構性心臟內，具有重大的應用前景，它是目前軟性材料快速成型的主要技術之一，術使用多噴頭將光敏樹脂和起支撐作用的聚合物同時噴射到工作臺，再使，完全凝固后再噴涂下一層[27]。由于支撐材料的存在，光敏樹脂可以在完態(tài)下凝固成型，因此它可以完成體積較大的模型的快速制造[28]，心臟組織的軟組織，外科手術醫(yī)生可通過 PolyJet 成型技術打印具有一定柔軟度的
【參考文獻】
本文編號：2874183
【學位單位】：華南理工大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：R318.08;TP391.73
【部分圖文】：
華南理工大學碩士學位論文介入的手術方式和傳統(tǒng)的心臟外科手術結合同時依靠多種診斷方式構性心臟病的手術方案的規(guī)劃也是臨床上的難題，有些復雜結構性心診斷制定出精準合理的手術方案，這些都是結構性心臟病臨床診療上。室間隔缺損是一種比較常見的先天性心臟病，該病是由于心臟在胚之間的間隔在發(fā)育過程出現(xiàn)了異常，在左右心室之間形成異常通道，壓比右心室的高，當有室間隔缺損存在時，血液分流方向從左心室到環(huán)血流量會增加[13]，如圖 1.1 所示。室間隔缺損的血流動力學改變與血管的狀況有關，缺損小于 0.5cm 時，從左向右分流的流量比較小，亂；當缺損（0.5cm～lcm）時，有明顯的左向右分流，肺循環(huán)流量超過肺動脈壓正�；蜉p度升高；缺損達 lcm 以上，面積超過 1／2 主動脈流量可為體循環(huán)的 3～5 倍，則分流量很大[12]。
圖 1.2：室間隔缺損血流動力示意圖Fig 1.2：Hemodynamics of ventricular septal defect間隔缺損的治療一般在體外循環(huán)直視下行缺損修補，目前多采用依缺損大小和類型，分別采用不同的修補技術[16]。直徑小于 1cm縫合，如邊緣為纖維組織，可直接作間斷縫合，必要時外加褥式墊小型缺損，以用褥式墊片縫合為宜，以防因縫線割裂肌肉影響手術 的缺損，以用相應大小的滌綸或聚四氟乙烯織片縫補為宜，以免因撕脫[17]。如果出現(xiàn)肌部室間隔缺損和動脈導管未閉等室間隔缺損則室間隔缺損的經導管閉合的手術實施量每年都在增長，由于 VSD），多孔中隔，心肌梗塞后或高室間壓力梯度時發(fā)生，這些缺陷的雜的[18]，往往需要介入手術治療，目前已有很多填補裝置用于經導治療，圖 1.3 是室間隔缺損封堵手術的示意圖。室間隔缺損可單獨脈狹窄、房間隔缺損、動脈導管未閉及大動脈錯位等復雜結構性心
圖 1.3：室間隔缺損封堵手術示意圖Fig 1.3：Schematic of Ventricular Septal Defect sealing operation 打印技術又稱快速成型技術或增材制造技術，指的是通過逐層打印方式立體空間模型的技術，它的優(yōu)勢為快速、可定制化、可重復性、精確性高技術和傳統(tǒng)的影像學結合起來對結構性心臟病的個性化介入治療，有著力和價值。3D 打印的成型工藝有很多種，現(xiàn)階段應用于醫(yī)學領域的打印積成型(FDM)、選擇性激光燒結(SLS)、光固化快速成型(SLA)、聚合物噴Jet）、生物材料打印[24-26]。其中聚合物噴射成型(PolyJet)技術在結構性心臟內，具有重大的應用前景，它是目前軟性材料快速成型的主要技術之一，術使用多噴頭將光敏樹脂和起支撐作用的聚合物同時噴射到工作臺，再使，完全凝固后再噴涂下一層[27]。由于支撐材料的存在，光敏樹脂可以在完態(tài)下凝固成型，因此它可以完成體積較大的模型的快速制造[28]，心臟組織的軟組織，外科手術醫(yī)生可通過 PolyJet 成型技術打印具有一定柔軟度的
【參考文獻】
相關期刊論文 前6條
1 李裕舒;朱峰;;結構性心臟病的介入治療進展[J];臨床心血管病雜志;2017年10期
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本文編號：2874183
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