乔伊斯·范·卢恩（Joyce van Loon）最近向特温特大学（University of Twente）提交了硕士论文“ 个性化血管内支架植入物：开发用于测试个性化支架植入物的幻影动脉瘤模型 ” 。这项工作的重点是3D打印医学模型的使用以及可行设备的潜力。
正常腹主动脉和主要分支的示意图
关于肾动脉的AAA分类。肾上AAA包括肾动脉的起源，而没有肠系膜上动脉的累及。肾旁或近肾AAA是指动脉瘤起源于肾动脉水平。肾旁动脉瘤是指肾动脉起源于动脉瘤主动脉，而肾旁动脉瘤是指肾动脉水平处于正常动脉时。肾下AAA起源于肾动脉下方，在肾动脉和动脉瘤囊之间有一段未扩张的主动脉。
腹主动脉瘤（AAA）由血管无力引起，是涉及内膜，中膜和外膜的不可逆的疾病。随着时间的流逝，它们往往会增大，并且在破裂之前进行诊断至关重要。此后，直到手术前都需要严密监视。
AAA破裂通常会导致突然发作的腹部或背部疼痛以及低血压或休克。AAA破裂会危及生命，总死亡率为90％，即使进行迅速的手术干预，仍有约25％的患者死亡。” van Loon说。
手术前，术前成像和计划至关重要。CTA（计算机断层扫描血管造影）在成像方式上优越，在估计直径和长度方面比US更准确。在计划解剖结构时，内脏动脉受累，主动脉颈形态（主动脉近端部分），主动脉成角，血栓形成，钙化和狭窄是重要的考虑因素。这表明，结合所获得的图像，有用的测量工具对于评估动脉瘤的状况并决定应该进行哪种手术以及哪种支架移植物是重要的。”
EVAR程序。模块化支架移植物的引入和定位。支架移植物包括一个主要装置和延伸部分。两条股动脉是进入部位，并如图所示切开切口。
对于不符合血管内动脉瘤修复（EVAR）资格的患者，有30％会出现更严重的并发症。但是，可以插入定制的血管内支架移植物。尽管可能需要长达两个月的等待时间，但使用传统方法仍存在挑战。
组合的定制支架移植物的示意图。黑色显示动脉壁，蓝色显示个性化支架移植物，红色显示现成的支架移植物
在这项研究中，来自65位患者的CT扫描数据可以创建3D模型进行评估，然后进一步用于3D打印个性化支架植入物。选择用于形成主动脉的材料需要柔韧性和弹性，高顺应性以及足够坚固耐用的材料以承受来自支架移植物的压力。材料必须能够制造复杂的几何形状并具有抗流体性。
支架移植物材料应具有较高的顺应性，并需要模仿天然动脉。镍钛诺支架因其超弹性，生物相容性，血液动力学稳定性，抗疲劳性和非腐蚀性而被证明具有高顺应性。” van Loon说。“但是，我们还无法3D打印镍钛诺，我们需要一种可比较的材料来研究支架移植物的行为。”
对其中一例进行CT扫描。在红色圆圈内可见动脉瘤。左：冠状切片。右：矢状切片。
van Loon表示，对于支架，它不仅需要强度和柔韧性，而且还必须使材料在4D水平上交界，并且能够在主动脉中以“自扩张特性”变形。该材料必须足够柔软，以避免对身体造成任何损害，并允许印刷更复杂的结构。个性化的支架需要定制，以及主动脉壁和支架移植物之间的适当密封。
其中一名受试者的腹主动脉瘤分割术。左：MATLAB分割结果。右：Meshmixer结果显示，大部分肾动脉，肠系膜动脉和ilia动脉被切除。
主动脉颈部分的分割，用于主动脉模型和支架移植模型。左：主动脉颈以及肾动脉和肠系膜上动脉的分支。右：主动脉颈（肾下部分）。这部分对于测量和密封很重要。
使用Form 2 3D打印机使用弹性树脂打印主动脉模型。但是，在测试两个青岛3D打印模型时，van Loon表示，它们“都显示出问题”，主要是撕裂。实际上，他们无法完成模型的打印。
主动脉模型印有弹性树脂。在左侧，显示了带有肾动脉分支，主动脉瘤和to动脉分叉的主动脉。在右侧，可以看到主动脉和动脉瘤的上部，包括肾动脉和肠系膜上动脉的分支。在主动脉颈和动脉瘤的上部，可以看到眼泪。
“第二，我们使用Agilus30和Stratasys ObJet260 Connex3打印机打印了主动脉。Agilus30是一种柔性材料，抗张强度为2.4 – 3.1 MPa，杨氏模量为0.6 MPa。” van Loon解释说。“在Agilus30中打印主动脉模型是一个耗时（1-2天）的过程，但是会产生可用的主动脉模型。
“在将壁厚分别为1 mm和1.5 mm的主动脉模型置入支架后，它们会破裂，被认为不适合进一步测量。我们仅将2 mm的壁厚用于进一步的研究。”
主动脉颈模型，最早的照片之一。
镍钛合金的材料特性以及可用的和经过测试的3D打印材料
他们使用NinjaFlex 在Ultimaker 3上3D打印支架。该材料的柔性不如项目所需，van Loon指出，支架在样品印刷主动脉中“难以定位”。
放置在主动脉模型中的NinjaFlex中的已打印支架移植物的CT扫描。左：主动脉模型的横向切片，具有个性化的支架移植物和良好的密封性。右：带有直的支架移植物的主动脉模型的横向切片无法展开，并且在支架移植物的展开侧看到密封不良。
“描述的第二种测试材料，即Cheetah，不像想象中的那么柔软，并且固体支架移植物不容易折叠，这使得难以将支架移植物放置在主动脉模型中。当以不同的几何形状（网状）打印时，支架更具柔韧性，并且表现出与镍钛合金支架移植物相似的行为。用NinjaFlex或Cheetah印刷的覆膜支架实心太硬，网状结构太柔韧。van Loon总结道：“我们无法测量个性化支架和直支架之间主动脉壁的扩张差异。”
“结果表明，通过在我们的主动脉模型中使用个性化的支架移植物，可以获得更好的密封效果，但是用于支架移植物3D打印的材料与镍钛合金支架移植物不具有可比性，因此需要进行更多的研究。”
尽管van Loon记录了这项研究中的明显挑战，但济南3D打印模型在许多医疗应用中正变得不可缺少，用于协助外科手术，诊断，治疗和教育患者，而各种植入物和设备正在改善周围人的生活质量。世界。