世界首例：唐都醫(yī)院基于超聲影像數(shù)據(jù)3D打印多色胎兒心臟

2019年4月26日，南極熊獲悉，近期，空軍軍醫(yī)大學(xué)唐都醫(yī)院超聲醫(yī)學(xué)科3D打印研究中心完成了基于超聲影像數(shù)據(jù)的胎兒心臟多色3D打印。該模型完整地呈現(xiàn)了包括胎兒心臟四腔、主動(dòng)脈弓、降主動(dòng)脈、動(dòng)脈導(dǎo)管、肺動(dòng)脈、上腔靜脈、下腔靜脈、無(wú)名靜脈以及卵圓孔、氣管和左右主支氣管等解剖結(jié)構(gòu)，成功地將胎兒心臟及其周圍大動(dòng)脈、靜脈和氣管之間的空間結(jié)構(gòu)關(guān)系精準(zhǔn)還原，最終利用光固化多色打印技術(shù)清晰地展現(xiàn)出來(lái)。

先天性心臟病（congenital heart disease, CHD）是最常見(jiàn)的出生缺陷之一，在中國(guó)，其發(fā)病率為8‰ - 12‰，居國(guó)內(nèi)常見(jiàn)的新生兒先天性出生缺陷之首。嚴(yán)重的CHD患兒在胎兒期或兒童期死亡，給家庭和社會(huì)造成嚴(yán)重的心理和經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。因此，準(zhǔn)確評(píng)估、正確咨詢尤為重要。

超聲，作為一種無(wú)創(chuàng)且安全的檢查手段，已廣泛應(yīng)用于孕期先天性心臟病的篩查工作中。唐都醫(yī)院超聲醫(yī)學(xué)科配有先進(jìn)的超聲儀器設(shè)備，并有高資質(zhì)的醫(yī)師能夠熟練掌握胎兒心臟二維及三維圖像采集、分析及提取，所得到的圖像數(shù)據(jù)完全符合三維重建的要求。另外，唐都醫(yī)院超聲醫(yī)學(xué)科3D打印研究中心自2016年成立以來(lái)，先后完成了上百例人工骨替換物、血管外支架、骨骼及多種器官模型的建模打印，針對(duì)圖像數(shù)據(jù)處理、建模及打印有著豐富的經(jīng)驗(yàn)和完善的工作流程。

胎兒心臟模型整體體積相比于實(shí)際大小放大了8倍，模型的長(zhǎng)寬高分別約為33 mm、25 mm和24 mm。此次三維建模歷時(shí)3小時(shí)，色彩貼圖6小時(shí)，3D打印及后處理約8-9小時(shí)完成。

該技術(shù)的難點(diǎn)在于建模時(shí)對(duì)超聲圖像的識(shí)別和把握，必須將胎兒心臟與周圍的大血管和氣管等結(jié)構(gòu)準(zhǔn)確地三維重建。通過(guò)三維重建，能夠?qū)⒔馄式Y(jié)構(gòu)實(shí)體化，更清晰直觀地展現(xiàn)異常的解剖結(jié)構(gòu)以及它們之間的空間位置關(guān)系。通過(guò)實(shí)體模型，醫(yī)生能夠更加直接地進(jìn)行病情的討論和治療方案的設(shè)計(jì)，必要時(shí)還可以利用模型進(jìn)行手術(shù)模擬，大大提高工作效率。

另外，由于超聲影像圖的讀取需要讀取者具有一定的醫(yī)學(xué)專業(yè)背景，對(duì)于先心病的病患及其家屬來(lái)說(shuō)，僅從超聲影像上理解胎兒的病情較為困難。有了3D打印的胎兒心臟模型，醫(yī)生可以將個(gè)體胎兒心臟的模型拿在手上，與病患及其家屬交流病情，幫助他們理解患兒的情況，增加病人對(duì)醫(yī)生的信任度，從而有利于進(jìn)行咨詢。

最后，3D打印的個(gè)體化胎兒心臟實(shí)體模型區(qū)別于傳統(tǒng)的教學(xué)模具，能夠展現(xiàn)出更真實(shí)的生理解剖結(jié)構(gòu)，不論是正常的還是異常的胎心模型，都可作為臨床教學(xué)十分直觀的工具。

基于超聲數(shù)據(jù)三維建模并3D打印胎兒心臟是醫(yī)工結(jié)合的又一典范，是3D打印與超聲醫(yī)學(xué)學(xué)科的完美結(jié)合。

經(jīng)陜西國(guó)際聯(lián)機(jī)信息檢索中心查新，該技術(shù)屬于世界首例。

此例是基于超聲影像數(shù)據(jù)多色3D胎兒心臟的一次成功嘗試，下一步超聲醫(yī)學(xué)科3D打印團(tuán)隊(duì)將在復(fù)雜胎兒心臟畸形打印方面做更多努力，并努力改進(jìn)打印質(zhì)量，縮短打印時(shí)間，提高打印效率。