創導三維先天性心臟病模型在心臟病封堵器研發中的必要性

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先天性心臟病（簡稱先心病）是全球范圍內疾病負擔排名首位的出生缺陷 [1] 。據2019年GBD研究顯示，全球先心病患病人數達1300萬，超過21萬人因先心病死亡 [2] ，據估計，2022年我國有200萬例先心病患者，每年新增確診病例15萬~20萬例 [3] 。在20歲以下人群中，先心病是導致死亡的最主要慢性非傳染性疾病，占比約為20% [4] 。因此，先心病的防治是我國衛生保健工作的重點。

封堵器作為介入治療的重要工具，在先天性心臟病的治療中發揮著重要作用。而在封堵器的研發過程中，具有四腔室的高仿真透明硅膠心臟模型扮演著至關重要的角色。

先天性心臟病模型

（創導三維先天性心臟病模型）

具體應用于以下幾個方面：

一、1:1模擬人體真實心臟結構及腔室

創導三維的3D打印心臟模型由真實兒童心臟數據1:1還原，經過優化處理，高度還原了心臟的解剖結構，包括心房、心室、瓣膜及心臟周圍血管等。這種精細的結構使得研究人員能夠在接近真實的環境中測試封堵器性能。例如，在先心病封堵器的研發中，該心臟模型能夠模擬卵圓孔未閉、房缺、室缺的形態和大小，為封堵器的尺寸設計和材料改進提供重要參考依據。

兒童動靜脈心臟模型

（創導三維兒童動靜脈心臟模型）

二、體外模擬心臟血流動力環境

除高度還原人體心臟解剖結構外，創導三維定制化心臟模型還能夠與體外循環系統（脈動泵）相連接，還原心臟血流動力學環境，如血管內壓力的監測、血液流向改變等等。另外，通過調整脈動泵參數，該模型可模擬心臟在不同生理和病理狀態下的血流狀態，從而評估封堵器在不同條件下的性能。基于整套體外循環模擬系統，研究人員可以預測封堵器在體內的表現，包括封堵器的定位、穩定性以及可能出現的并發癥。

心臟血流動力系統

（上圖中，兒童動靜脈心臟模型連接模擬泵以模擬人體心臟血流動力情況）

三、輔助臨床術式演練及效果評估

先天性心臟病介入手術主要受眾為嬰幼兒，因此術前演練至關重要。硅膠心臟模型可用于術前演練及效果評估。通過模擬手術過程，幫助醫生熟悉封堵器的操作技巧，預測術中可能存在的風險，并評估封堵器的治療效果，以考慮是否更換手術方式。這種演練將大大降低手術風險，提高手術成功率。

四、封堵器的材料優化與力學性能測試

當先天性心臟病模型連接動力系統后，它將輔助篩選與心臟各結構組織力學性質相似的封堵器材料。而且，硅膠心臟模型可用于測試封堵器在不同應力條件下的耐用性與安全度，避免封堵器移位，以確保封堵器在體內能夠長期穩定地發揮作用。

左心耳封堵術模型

（創導三維左心耳封堵模型）

例如：左心耳封堵器主要用于治療房顫患者的左心耳血栓形成風險。在研發過程中，心臟模型被用于模擬左心耳的結構和血流狀態。研究人員通過改變模型的尺寸、形狀和材質，測試不同封堵器的效果。同時，結合體外循環模擬系統，研究人員能更好的評估封堵器在不同血流速度下的穩定性和封堵效果。這些測試結果不僅為封堵器的設計提供了重要數據支持，還促進了封堵器在臨床應用中的安全性和有效性。

創導三維3D打印的硅膠心臟模型在心臟病封堵器的研發過程中發揮著重要作用。它不僅能夠模擬心臟真實結構和功能，還能與體外循環模擬系統相結合，為封堵器的設計和測試提供全面支持。我們將通過不斷的研究與創新，使醫學模型更加仿真，以幫助企業開發出更安全、更有效的封堵器，為心臟病患者提供更好的治療選擇。

參考文獻：1. VOS T, LIM S S, ABBAFATI C, et al. Global burden of 369 diseases and injuries in 204 countries and territories, 1990—2019: a systematic analysis for the Global Burden of Disease Study 2019[J] Lancet. . 2020;396(10258):1204–1222. doi: 10.1016/S0140-6736(20)30925-9. [PMC free article] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

2. ROTH G A, MENSAH G A, JOHNSON C O, et al. Global burden of cardiovascular diseases and risk factors, 1990—2019[J] J Am College Cardiol. . 2020;76(25):2982–3021. doi: 10.1016/j.jacc.2020.11.010. [PMC free article] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

3. 胡盛壽, 高潤霖, 劉力生, 等.《中國心血管病報告2018》概要[J]. 中國循環雜志, 2019, 34(3): 209-220 HU Shengshou, GAO Runlin, LIU Lisheng, et al. Summary of the 2018 report on cardiovascular diseases in China[J]. Chinese Circulation Journal, 2019, 34(3): 209-220. (in Chinese)

4. SU Z, ZOU Z, HAY S I, et al. Global, regional, and national time trends in mortality for congenital heart disease, 1990—2019: an age-period-cohort analysis for the Global Burden of Disease 2019 study[J] EClinicalMedicine. . 2022;43:101249. doi: 10.1016/j.eclinm.2021.101249. [PMC free article] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]