利用3D列印技術 (3D printing) 在先天性心臟病的治療的最新研究進展

王玠能、甘宗旦

　　3D列印技術（3D printing / additive manufacturing）在先天性心臟病（congenital heart disease, CHD）治療中的角色，已由早期的教學展示，逐漸進展為「個人化治療決策工具」。其核心價值在於將 CT、MRI、3D echocardiography 等影像資料轉換成可觸摸的病人專屬心臟模型（patient-specific 3D-printed model），讓醫師能更直覺理解複雜空間解剖，例如 double outlet right ventricle、complex VSD、pulmonary atresia、Fontan pathway、RVOT/PA anatomy 等。近年研究顯示，3D模型可協助手術路徑選擇、patch tunnel 設計、biventricular repair 可行性判斷，甚至可能改變原本的手術策略 [1]。
     在外科治療方面，3D printing 最重要的應用是術前規劃（surgical planning）與手術模擬（simulation）。對複雜 CHD，傳統二維影像有時難以呈現 VSD 與 great arteries、valve apparatus、ventricular cavity 的立體關係；3D模型可讓外科醫師預先評估切口、patch 方向、baffle route 與潛在狹窄風險。2024–2025 年的文獻也開始強調「何種病灶最適合使用3D列印」，並已有 RSNA 3D Printing Special Interest Group 針對多種小兒 CHD 場景提出 appropriateness ratings [2, 3]。
     在心導管介入（transcatheter intervention）方面，3D列印可用於 device sizing、occlusion trial、stent planning、PPVI/RVOT 模擬及複雜血管狹窄治療前測試。特別是在不規則 RVOT、branch PA anatomy、complex VSD closure 或 mid-aortic syndrome 等情境，透明或彈性模型可建立 bench-test platform，預先測試導管、wire、stent 或 valve 的可行性，降低術中不確定性 [4]。
     最新發展則朝向三個方向：第一，結合 multimodality imaging 與 3D echocardiography-derived printing，降低對 CT 輻射的依賴；第二，與 computational simulation、flow modeling、particle image velocimetry 結合，從「看解剖」進一步走向「預測血流與術後結果」；第三，發展 3D bioprinting / hydrogel-based bioprinting，未來可能製作可生長、可重塑的 patch、valve 或 tissue-engineered implant，但目前仍多屬前臨床或早期轉譯階段 [1, 5]。
     整體而言，3D printing 在 CHD 治療中的定位，已不只是漂亮的模型，而是連結影像診斷、外科策略、介入模擬、團隊溝通與家屬教育的個人化醫療平台。未來關鍵挑戰包括成本、製作時間、材料真實性、標準化流程、臨床 outcome 證據，以及如何證明其能降低手術風險、縮短時間或改善長期預後。

參考文獻

1. Ryan JR, Ghosh R, Sturgeon G, et al. Clinical situations for which 3D printing is considered an appropriate representation or extension of data contained in a medical imaging examination: pediatric congenital heart disease conditions. 3D Print Med. 2024 Jan 29;10(1):3. doi: 10.1186/s41205-023-00199-3. PMID: 38282094; PMCID: PMC10823658. https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC10823658/
2. Hussein N, Valverde I, Honjo O, et al. Expanding the use of 3D printing in congenital heart surgery. Transl Pediatr. 2025 Sep 30;14(9):2259-2270. doi: 10.21037/tp-2025-215. Epub 2025 Sep 18. PMID: 41141683; PMCID: PMC12552166. https://tp.amegroups.org/article/view/143328/html
3. Yahiro DS, Cruz MP, Ribeiro BFC, et al. Impact of 3D Printing on Cardiac Surgery in Congenital Heart Diseases: A Systematic Review and Meta-Analysis. Arq Bras Cardiol. 2024 Nov;121(12):e20240430. Portuguese, English. doi: 10.36660/abc.20240430. PMID: 39968976; PMCID: PMC11634304. https://www.scielo.br/j/abc/a/5DxJs69DKMRKCQdjQgkTtVx/?lang=en
4. Sun Z. Patient-Specific 3D-Printed Models in Pediatric Congenital Heart Disease. Children (Basel). 2023 Feb 7;10(2):319. doi: 10.3390/children10020319. PMID: 36832448; PMCID: PMC9955978. https://www.mdpi.com/2227-9067/10/2/319
5. Mashari A, Montealegre-Gallegos M, Knio Z, et al. Making three-dimensional echocardiography more tangible: a workflow for three-dimensional printing with echocardiographic data. Echo Res Pract. 2016 Dec;3(4):R57-R64. doi: 10.1530/ERP-16-0036. Epub 2016 Dec 14. PMID: 27974356; PMCID: PMC5302065. https://link.springer.com/article/10.1530/ERP-16-0036
   

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