全球首次公开亚洲首例计算机辅助设计下高难度 Fontan 手术

2017 年 10 月 22 日，在“计算科学与临床应用国际研讨会”上，我国著名的心脏外科专家乔彬教授带领的心脏手术团队借助国际领先的计算机模拟仿真技术，以 Fontan 手术的设计为范例，通过现场直播的形式，成功地为一名复杂先天性心脏病患者实施了“改良心外管道 Fontan 手术”，向全世界首次公开亚洲首例计算机辅助设计下高难度 Fontan 手术，向社会展现计算科学与临床医学融合取得的最新成果。


现场直播亚洲首例计算机辅助设计下高难度 Fontan 手术

单心室是一种少见的先天性复杂心脏畸形，患儿只有一个有功能的心室，其发病率在活婴中约为 1∶6500，约占先天性心脏病的 1.5%。大多数单心室病人早年即有明显的先天性心脏病表现，死因主要是充血性心力衰竭和心律失常，或原因不明的猝死等。

据统计，近 20 年，我国因不能治或传统手术效果不佳，尚在等待治疗的单心室患者有上万人，但多数患者和家庭因该疾病手术风险高、手术预后效果差望而却步。采用传统正中开胸锯开胸骨的方法治疗先天性心脏病，创伤大，止血困难，严重影响病人生理、心理健康，也给家庭增加了负担。Fontan 发明了功能性单心室手术方法后，1988 年 Deleve 发明了心外管道手术治疗功能性单心室。在中国，汪曾炜教授 1992 年首次报道心外管道 Fontan 手术获得成功。有关功能性单心室的各种改良手术方法很多种，远期并发症多，手术效果不满意。

乔彬教授带领的医疗团队经过 30 年临床研究，应用基于计算流体动力学的虚拟与仿真技术，自行设计了治疗功能性单心室手术新方法，做到了真正意义上的生理性矫治，体循环和肺循环之间没有任何分流，血氧饱和度同健康人，生活质量与健康人无明显差异。目前，术前手术规划，手术实施以及病人术后治疗和管理都走向规范化和标准化，许多患者重获了健康，远期手术效果也比较满意。此次在无锡成功实施的计算机辅助设计下“改良心外管道 Fontan 手术” 是一次技术革新的演绎。在进行手术之前，医生为患者进行全面检查，他们通过采集患者信息，运用近代流体力学（CFD），在计算机上进行了大数据分析和建模，在此基础上，根据模拟数据为患者设计手术方案，以此达到“精准”治疗的目的。精确科学的目标就是通过数字运算简化自然界的问题，以确定物理上的量。目前，CFD 已经从汽车和发动机，工业制造，土木工程，环境工程，海洋船舶中的广泛应用，发展成为预测和评估手术效果，优化完善手术设计的强有力工具，把 CFD 运用到心血管外科手术设计是自然科学向医学转化的一个飞跃，是跨学科合作的成功展示，是医学者“匠人精神”的体现，是单心室治疗发展中新的里程碑，也是促进整合医学与转化医学落地发展的契机。