先天性心脏病模型在心脏病封堵器研发中的价值

先天性心脏病（简称先心病）是全球范围内疾病负担排名首位的出生缺陷 [1] 。据2019年GBD研究显示，全球先心病患病人数达1300万，超过21万人因先心病死亡 [2] ，据估计，2022年我国有200万例先心病患者，每年新增确诊病例15万~20万例 [3] 。在20岁以下人群中，先心病是导致死亡的主要慢性非传染性疾病，占比约为20% [4] 。因此，先心病的防治是我国卫生保健工作的重点。

封堵器作为介入治疗的重要工具，在先天性心脏病的治疗中发挥着重要作用。而在封堵器的研发过程中，具有四腔室的高仿真透明硅胶心脏模型扮演着至关重要的角色。

具体应用于以下几个方面：

一、1:1模拟人体真实心脏结构及腔室

创导三维的3D打印心脏模型由真实儿童心脏数据1:1还原，经过优化处理，高度还原了心脏的解剖结构，包括心房、心室、瓣膜及心脏周围血管等。这种精细的结构使得研究人员能够在接近真实的环境中测试封堵器性能。例如，在先心病封堵器的研发中，该心脏模型能够模拟卵圆孔未闭、房缺、室缺的形态和大小，为封堵器的尺寸设计和材料改进提供重要参考依据。

二、 体外模拟心脏血流动力环境

除高度还原人体心脏解剖结构外，创导三维定制化心脏模型还能够与体外循环系统（脉动泵）相连接，还原心脏血流动力学环境，如血管内压力的监测、血液流向改变等等。另外，通过调整脉动泵参数，该模型可模拟心脏在不同生理和病理状态下的血流状态，从而评估封堵器在不同条件下的性能。基于整套体外循环模拟系统，研究人员可以预测封堵器在体内的表现，包括封堵器的定位、稳定性以及可能出现的并发症。

三、 辅助临床术式演练及效果评估

先天性心脏病介入手术主要受众为婴幼儿，因此术前演练至关重要。硅胶心脏模型可用于术前演练及效果评估。通过模拟手术过程，帮助医生熟悉封堵器的操作技巧，预测术中可能存在的风险，并评估封堵器的治疗效果，以考虑是否更换手术方式。这种演练将大大降低手术风险，提高手术成功率。

四、 封堵器的材料优化与力学性能测试

当先天性心脏病模型连接动力系统后，它将辅助筛选与心脏各结构组织力学性质相似的封堵器材料。而且，硅胶心脏模型可用于测试封堵器在不同应力条件下的耐用性与安全度，避免封堵器移位，以确保封堵器在体内能够长期稳定地发挥作用。

例如：左心耳封堵器主要用于治疗房颤患者的左心耳血栓形成风险。在研发过程中，心脏模型被用于模拟左心耳的结构和血流状态。研究人员通过改变模型的尺寸、形状和材质，测试不同封堵器的效果。同时，结合体外循环模拟系统，研究人员能更好地评估封堵器在不同血流速度下的稳定性和封堵效果。这些测试结果不仅为封堵器的设计提供了重要数据支持，还促进了封堵器在临床应用中的安全性和有效性。

创导三维3D打印的硅胶心脏模型在心脏病封堵器的研发过程中发挥着重要作用。它不仅能够模拟心脏真实结构和功能，还能与体外循环模拟系统相结合，为封堵器的设计和测试提供全面支持。我们将通过不断的研究与创新，使医学模型更加仿真，以帮助企业开发出更安全、更有效的封堵器，为心脏病患者提供更好的治疗选择。

参考文献：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. 胡盛寿, 高润霖, 刘力生, 等.《中国心血管病报告2018》概要[J].中国循环杂志,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]