Patient-Specific 3D-Printed Models for Pulmonary Arteriovenous Malformation Embolization: A Multi-Institution Feasibility Study
这项多中心可行性研究表明，患者特异性3D打印模型成功辅助了肺动静脉畸形栓塞术中的手术规划与患者教育，实现了100%的技术成功率，并提升了介入医师对复杂血管解剖结构的理解。
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在人体内部，肺部是一个由气囊和血管组成的庞大网络，旨在进行氧气与二氧化碳的交换。通常情况下，血液从心脏流向肺部，吸收新鲜氧气，然后返回心脏，再由心脏泵向全身各处。然而，在某些人身上，这个精密的系统产生了一个“捷径”。一种被称为肺动脉 Venous Malformation（肺动静脉畸形）的病症会在肺部创造一个异常的纠缠结构，其中一条来自心脏的血管直接连接到肺部的静脉，从而完全绕过了气囊。这意味着血液在流经肺部时无法获得氧气，而且那些本应被肺组织过滤掉的微小血栓或细菌，可能会直接滑入大脑或其他器官。为了修复这一问题，医生会使用一种称为栓塞术的微创手术，通过置入一根极细的导管来封堵这个故障连接。但由于每个人的内部管道都是独一无二的，且这些纠缠结构可能非常扭曲且复杂，因此规划导管的最佳路径具有挑战性，有时需要多次尝试才能成功。
来自两家医学中心的科研团队最近探讨了持有患者特定肺血管的物理三维复制模型，是否能帮助医生应对这些棘手的病例。该团队不再仅仅依赖于 CT 扫描提供的平面二维图像，而是利用 3D 打印技术将数字扫描转化为实体的模型。他们选择了六名患者，这些患者共有八处此类异常血管连接，其中一些是新发现的，另一些是在既往治疗后再次出现的。工程师与医生协作，利用薄层 CT 扫描数据进行图像分割，从而分离出血管的确切形状。随后，他们使用一种特殊的机器将这些形状打印出来，该机器能够将柔软、有弹性的材料与刚性材料结合，从而制造出一个触感和外观都与胸腔内实际组织非常相似的模型。
这项工作的成果立竿见影且清晰可见。他们尝试制作的每一个模型都成功生产了出来，这意味着他们在制造物理实体方面达到了完美的成功率。一旦拿到模型，医生就会在进入手术室之前利用它们来规划方案。在所有案例中，介入放射科医生都报告称，与仅仅盯着屏幕看相比，手持模型让他们对复杂的血管解剖结构有了更清晰的理解。他们可以清楚地看到血管是如何扭曲和转弯的，这有助于他们决定接近阻塞点的最佳角度以及使用何种工具。在一个具体案例中，一名患者此前曾接受过一次栓塞尝试，但由于医生仅靠标准影像无法找到正确的路径而失败了。凭借 3D 模型，医生能够调整导管的形状以匹配特定供血动脉的曲线，从而在第二次尝试时成功封堵了连接。
除了帮助医生，这些模型还发挥了第二个同样重要的作用：它们帮助患者理解自己的身体发生了什么。在六例中的五例中，医生利用物理模型向患者展示了问题具体发生在哪里，以及手术将如何进行。这种视觉辅助工具似乎让患者感到自己参与到了自身的护理中，将一个抽象的医学概念转化为了可以触摸和观察的具体事物。虽然这项研究规模较小，并未测量诸如节省了多少手术时间或患者接受了多少辐射等指标，但研究结果表明，这项技术是一种实用且有用的工具。研究人员得出结论，制作这些针对特定患者的模型不仅是可行的，而且对于改进医生规划复杂手术的方式以及改善他们与患者沟通的方式具有重要价值。
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