3D 打印最初应用于临床是对复杂心血管病变进行体外再现,使外科或介入医师更直观地了解心脏及大血管结构的病变,从而进行更充分的术前准备。随着技术的发展,3D 打印在心血管诊疗中正在发挥更多的作用,包括临床训练、医学教育、个性化诊疗方案的制定甚至直接参与疾病的治疗过程。先天性心脏病复杂先天性心脏病的术前准备需要对心脏解剖结构的准确评估。
2006年应用 CT 数据采集 11 例婴幼儿的心脏 3D 数据,并进行 3D 打印,成功获取了所有患儿的心脏腔室模型,证实了心脏数据 3D 打印的可行性。2008 年 Kim 等对 4 例结构性心脏病患者进行 3D打印,通过 CT 数据获得心脏模型,成功实现了房间隔缺损、室间隔缺损、人工瓣周边漏及主动脉假性动脉瘤的体外重建模型。在模型中进行模拟操作,实现了个性化治疗方案的制定。Greil等采用多排心脏CT和CMR对5例先天性心脏病患者进行心脏扫描并使用 SLA 方法获得高分辨率3D打印模型,证实 CMR可以与 CT一样获得满意 的 3D 模 型。
同时, SLA 3D 打 印 的 精 度 (约0.15mm )高于 MDCT及 MR 的扫描精度,其打印过程不会降低影像学成像的精度,获得打印成品的测量误差为(0.27±0.76 ) mm ,可以实现对影像学数据的空间再现。
超声心动图是诊断先天性心脏病最常用的工具,对心内结构的显示有较大优势。随着三维超声心动图(three dimensional echocardiography , 3DE )的发展,超声图像分辨率提高,经胸及经食管3DE开始成为心脏3D打印的数据来源。 Olivieri等 对9例先天性心脏病患者进行3DE扫描重建,获得3D打印模型,证实基于超声的3D打印模型的误差小于1mm 。由于心脏是一个组织结构复杂的器官,不同影像学对不同组织结构的显示各有优势。
Gosnell等使用心脏CT和3DE对心腔血池和瓣膜分别成像,并通过软件后处理进行拼接处理,获得了心脏融合成像的模型, CT 具有较高的密度分辨率和空间分辨率,而3DE对心内软组织及瓣膜的显示更有优势。在先天性心脏病诊疗中使用多种影像技术进行拼接成像进行3D打印,将对完整心脏结构的显示提供更有指导意义的临床资料。