世界首例：唐都医院基于超声影像数据3D打印多色胎儿心脏

近日，空军军医大学唐都医院超声医学科3D打印研究中心完成了基于超声影像数据的胎儿心脏多色3D打印。该模型完整地呈现了包括胎儿心脏四腔、主动脉弓、降主动脉、动脉导管、肺动脉、上腔静脉、下腔静脉、无名静脉以及卵圆孔、气管和左右主支气管等解剖结构，成功地将胎儿心脏及其周围大动脉、静脉和气管之间的空间结构关系精准还原，最终利用光固化多色打印技术清晰地展现出来。

先天性心脏病（congenital heart disease, CHD）是最常见的出生缺陷之一，在中国，其发病率为8‰ - 12‰，居国内常见的新生儿先天性出生缺陷之首。严重的CHD患儿在胎儿期或儿童期死亡，给家庭和社会造成严重的心理和经济负担。因此，准确评估、正确咨询尤为重要。

超声，作为一种无创且安全的检查手段，已广泛应用于孕期先天性心脏病的筛查工作中。唐都医院超声医学科配有先进的超声仪器设备，并有高资质的医师能够熟练掌握胎儿心脏二维及三维图像采集、分析及提取，所得到的图像数据完全符合三维重建的要求。另外，唐都医院超声医学科3D打印研究中心自2016年成立以来，先后完成了上百例人工骨替换物、血管外支架、骨骼及多种器官模型的建模打印，针对图像数据处理、建模及打印有着丰富的经验和完善的工作流程。

胎儿心脏模型整体体积相比于实际大小放大了8倍，模型的长宽高分别约为33 mm、25 mm和24 mm。此次三维建模历时3小时，色彩贴图6小时，3D打印及后处理约8-9小时完成。

该技术的难点在于建模时对超声图像的识别和把握，必须将胎儿心脏与周围的大血管和气管等结构准确地三维重建。通过三维重建，能够将解剖结构实体化，更清晰直观地展现异常的解剖结构以及它们之间的空间位置关系。通过实体模型，医生能够更加直接地进行病情的讨论和治疗方案的设计，必要时还可以利用模型进行手术模拟，大大提高工作效率。

另外，由于超声影像图的读取需要读取者具有一定的医学专业背景，对于先心病的病患及其家属来说，仅从超声影像上理解胎儿的病情较为困难。有了3D打印的胎儿心脏模型，医生可以将个体胎儿心脏的模型拿在手上，与病患及其家属交流病情，帮助他们理解患儿的情况，增加病人对医生的信任度，从而有利于进行咨询。

最后，3D打印的个体化胎儿心脏实体模型区别于传统的教学模具，能够展现出更真实的生理解剖结构，不论是正常的还是异常的胎心模型，都可作为临床教学十分直观的工具。

基于超声数据三维建模并3D打印胎儿心脏是医工结合的又一典范，是3D打印与超声医学学科的完美结合。

经陕西国际联机信息检索中心查新，该技术属于世界首例。

此例是基于超声影像数据多色3D胎儿心脏的一次成功尝试，下一步超声医学科3D打印团队将在复杂胎儿心脏畸形打印方面做更多努力，并努力改进打印质量，缩短打印时间，提高打印效率。