安贞心外科瓣膜中心创新术中虚拟影像融合技术助力介入瓣膜手术国内领先

自从2002年法国Cribier教授国际上首先成功完成经导管心脏主动脉瓣狭窄的微创支架瓣膜手术,又被称为TAVI (Transcatheter Aortic Valve Implantation)手术。这种技术真正做到了心脏不停跳和不用体外循环,真正达到了划时代的微创手术效果,给众多重症和老年患者该来了新生的机会。十几年来发展迅速,在美国、德国等发达国家已经超过了常规开胸手术量,而且国外很多国家医保已经批准覆盖主动脉瓣狭窄的低危手术的老年患者。北京安贞医院心外科瓣膜中心(九病区)自建院起几十年来始终专注心脏瓣膜手术新技术研究,在瓣膜修复、微创手术、TAVI和生物瓣毁损等微创瓣膜新技术诸多方面开展技术创新,全面达到国际先进水平。首席专家孟旭教授多年来一直担任中华医学会、中国医师协会、亚洲心脏瓣膜学会、中国研究型医院学会等专业学术机构瓣膜病学术委员会的主任委员。

近年来心外科瓣膜中心(九病区)不断研究进取,在纪智礼书记、张宏家院长、周玉杰副院长、朱俊明中心主任等领导的大力支持下,密切与安贞心内科、麻醉、影像、超声、手术室、监护、体外等多学科团队协作,紧跟国际最新前沿技术,早在2006年就开始与加拿大、德国等国际先进医学中心保持密切学术联系,不断深入研究心脏跳动下微创介入瓣膜技术,是国内首家心脏四大瓣膜病均可以进行介入瓣膜手术的中心,率先在国内建立股动脉和心尖途径TAVI技术培训中心。在无钙化瓣膜返流、心脏瓣膜生物瓣毁损、呼吸机抢救插管或ECMO辅助急诊手术、肾衰无法CT扫描、复杂病例术前3D打印技术等领域新技术不断突破和创新,在国际上首次利用国产介入瓣膜成功完成二尖瓣、三尖瓣生物瓣毁损、二尖瓣和主动脉瓣双瓣毁损的瓣中瓣技术等,多次在国际会议进行学术报告和手术演示。张海波教授为国内仅有的几位上市四种介入瓣膜均有带教资格的专家之一,并多次受邀赴俄罗斯、加拿大等进行介入瓣膜手术演示,推广中国自主知识产权的介入瓣膜技术。

介入瓣膜手术不像开胸手术可以直视瓣膜和相关心脏结构,而且个体化差异较大,透视下瓣膜除了验证钙化之外难以直接观察到瓣膜运动状态,而超声也往往受切面影响不能完整呈现整体心脏结构,因此介入瓣膜术中复杂病例的解剖定位不清楚会增加手术难度和风险。手术虚拟融合技术则充分利用三维CT扫描的详细信息,结合手术中透视下心脏结构的定位,两者相结合可以在手术野中虚拟出来心脏三维结构,直接在透视显示器中融合显现出来,大大增加了主刀医师对瓣膜和心脏周边结构细节完整性的呈现。而且介入瓣膜手术中,随着投射角度变和、手术床位置的调整,虚拟融合影像会自动随之而融合,随着投射角度和投射视野改变而变和,术者使用非常方便有效。

图1. 术前的3D打印和三维影像虚拟模拟技术

安贞医院心外科瓣膜中心(九病区)张海波教授团队率先国内开展介入瓣膜手术前的3D打印和三维影像虚拟模拟技术,对复杂结构病例进行术前充分多维度的分析,成功完成了多瓣膜生物瓣毁损的双瓣介入瓣中瓣、大动脉转位的生物瓣毁损介入手术、继往二尖瓣置换后的主动脉瓣重度狭窄、严重横位心二叶畸形、主动脉瓣四叶畸形、冠脉位置低至3.5mm等许多解剖结构复杂的介入瓣膜手术。再次基础上,近年来经过与公司研发团队多次筹备和反复尝试,在瓣膜中心李岩、王坚刚,麻醉卢家凯、武威,手术室许斌,影像科徐磊,超声张纯,体外循环黑飞龙、杨景,重症监护贾明等多学科协助下,成功在心脏主动脉瓣狭窄、主动脉瓣关闭不全、三尖瓣、二尖瓣生物瓣毁损等多种心脏瓣膜介入手术中利用手术虚拟影像融合技术,为国内首家全面完成手术虚拟融合介入瓣膜手术的中心,多项融合技术为国内首先完成。术中虚拟影像技术大大简化介入瓣膜手术流程,进一步提高了介入瓣膜手术精准度的把控,提高了手术安全性和成功率。

图2. 手术中虚拟融合图像进行图像融合和矫正,协助定位二尖瓣毁损瓣环透视不显影的介入瓣中瓣手术

患者李某某,72岁,二尖瓣生物瓣13年后瓣膜毁损,体质虚弱常规再次开胸手术风险很大,STS 8.4%。而且该患者生物瓣瓣环透视下完全不显影,仅能观察到三个生物瓣瓣角的点。而介入瓣中瓣技术必须要明确瓣环位置才能精准定位,调控介入瓣植入合适深度至关重要。瓣膜中心团队术中利用虚拟影像融合技术协助下,透视术野中”凭空”虚拟出来二尖瓣生物瓣瓣环,顺利完成高难度的介入瓣膜植入手术。术中超声和造影显示介入瓣膜植入深度满意,新瓣叶活动良好同时也没有瓣周漏。

图3.心外科瓣膜中心创新术中虚拟影像融合技术助力介入三尖瓣植入手术

患者唐某某,68岁,起搏器术后重度三尖瓣关闭不全,双下肢浮肿和胸腔积液,继往肝硬化和多脏器功能不全病史难以耐受常规开胸手术。三尖瓣介入瓣膜植入需要明确三尖瓣前叶和瓣环位置,但是三尖瓣疾病几乎没有钙化,透视下完全没有显影,常规介入三尖瓣植入手术需要依赖不断造影以及超声反复不同切面观察定位。而术中利用虚拟影像融合技术可以精准定位瓣环平面,释放心房伞盘才不至于误入右心室或者介入瓣膜腰部误入右心房。介入手术虚拟影像融合技术大大简化了手术植入流程,减少了造影剂使用,进一步提高了手术成功率。

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