3D打印技术是近年来兴起的一项快速成型技术,其优势为快速、可定制化、可重复性。在心血管疾病的个体化诊疗过程中,3D 打印技术正在发挥日益重要的作用。本文对3D打印技术在心血管疾病中的应用现状和研究进展进行综述。
最近几年,随着材料学和工程学的进步,才获得较快的发展。医学3D打印模型的获取基于符合医学数字成像和通信的图像,实现心血管 3D 打印主要有以下步骤(图 1 ): 医学影像图像数据的获取;图像处理,提取 ROI ,分离出需要重建和打印的部分,该过程被称为分割;
将容积数据转化为3D 打印识别的三角网格模型;将数字模型输入3D打印机进行打印。心血管 3D 打印的影像数据源准确可靠的影像学数据是获得精确3D打印模型的基础。目前临床常用的心脏影像学检查包括 CT 、心脏磁共振和超声心动图检查。
CT作为常用的心血管检查方式,具有较高的空间分辨率和密度分辨率,在多数临床研究中为心脏模型获得的数据源。由于心脏由肌肉及结缔组织构成,其内部密度差异在 CT 平扫的条件下很难清晰显示,采用 CT 血管造影可以增强心内结构的显示。在造影模式下, CT图像高密度显示的内容为心脏腔室及血管,因而CT是心腔与血管结构3D打印的首选数据来源,但并非所有心脏结构或所有患者均适合使用心脏CT作为源数据,在心脏软组织或心脏瓣膜的显示中,CMR 较心脏 CT 有一定的优势。
同时,随着超声心动图技术的发展,经胸及经食管三维超声心动图的空间分辨率和时间分辨率显著提高,三维超声心动图也被证实可以作为 3D 打印的可靠来源 [3 ] 。由于心脏是一个结构相对复杂的器官,使用单一数据源可能并不能获取心脏复杂的解剖信息全貌。最新的研究中,使用多种数据源进行融合成像并进行3D打印,显著提高了心脏内复杂解剖细节的显示效果,为结构性心脏病介入及手术治疗术前准备提供了更全面的信息。
医学3D图像的分割与处理 分割是将用于3D打印的从图像中分离出来的图像后处理过程,精确地分割是获得准确模型的基础。通过特定的软件可对医学图像进行分割,常用的数据处理软件包括等 。