先天性心脏病（以下简称“先心病”）是常见的出生缺陷，是胎儿时期心脏大血管发育异常导致的畸形。据统计，每100个出生的宝宝中，就可能有1个患有先心病。患有先心病的宝宝常常在婴儿期就出现严重的缺氧或者肺充血症状，需要及时诊治。其中，约有30%-40%的先心病患儿，解剖结构复杂，个体差异大，外科手术极具挑战性，给诊疗带来了极大的挑战。

近些年来，随着计算模拟、3D打印、虚拟现实等技术在临床诊疗中的逐步应用，使儿童先心病外科手术创新和专科医师手术技能培训焕发新活力，促进儿童先心病个体化、精准化诊疗的进步和发展。上海儿童医学中心（以下简称“儿中心”）是较早在临床开展并应用上述技术的单位之一，特别是在先心病外科手术与规划方面，积累了丰富的研究与应用经验。

计算模拟优化手术设计

计算模拟是一项利用计算机强大的运算能力模拟真实世界状态的技术。它可以模拟先心病患儿心脏与血管内的血流运动，并通过三维可视化技术展示，有助于医生更好地了解异常血流运动。更重要的是，如果结合了计算机辅助设计技术，可在术前进行手术方案虚拟设计，定量预测评估不同手术方案结果，帮助医生找到最合理的手术方案，为最终手术实施提供依据。儿中心目前开展了多种先心病外科手术的模拟研究。

体-肺动脉分流术血流运动模拟

3D打印辅助手术规划

3D打印技术，是将计算机内数字化模型实体化制造出来的技术。3D打印个性化设计的植入体、手术器械已在医学领域广泛应用。在儿童先心病诊疗中，3D打印技术可以打印患儿的个体化心脏模型，立体直观地展示心脏血管的复杂解剖结构，精准定位病灶，让医生更好地规划手术方案，缩短手术时间，降低手术风险。迄今，儿中心已为80余例先心病患儿提供了心脏3D打印服务，帮助个体化手术规划与治疗，特别是在复杂先心病诊治中，为高难度手术实施带去了福音，使用3D打印的心脏模型也使得医生与患儿家属讲解病情与手术方案更为生动和清晰。

3D打印心脏模型辅助医患沟通

虚拟现实创新手术培训

虚拟现实技术，是一种实现创建和体验虚拟环境的技术。一些不能实际演练的复杂先心病外科手术培训，在虚拟现实技术的帮助下成为可能。医生可以在虚拟建立的手术室里对数字化心脏模型实施手术方案，预演手术流程，熟悉手术步骤，从而减少实际手术损伤，提高手术成功率。同时，这项技术也为诊疗技术创新和青年医师培训提供良好的演练与操作环境。儿中心已开发儿童先心病专用虚拟手术室与手术仿真培训软件，多次邀请市民与医生共同体验。

虚拟仿真手术培训

儿童先心病诊治是儿中心的传统优势特色学科之一。在临床医生团队与工学技术团队紧密配合下，综合应用计算模拟、3D打印、虚拟现实等技术辅助复杂先心病的高难度外科手术规划、治疗及培训，极大地推动了儿童复杂先心病的个体化、精准化和数字化诊疗发展。

儿中心医工多学科交叉团队

本文作者

刘锦纷

教授、主任医师、博士生导师

上海市小儿先天性心脏病研究所所长，小儿先心病研究所名誉所长，国家心血管病专家委员会先心病专业委员会主任委员。

从事小儿先天心脏病、小儿胸外科疾病的一线临床工作40年，为新生儿复杂先心外科、功能性单心室、三尖瓣下移畸形锥形重建、先天性肺发育畸形、儿童纵膈肿瘤及漏斗胸治疗领域权威。