刘国浩 , 杨娜 , 蒋高民 , 赵绘萍
吉林医药学院附属医院
目的:3D打印(Three-dimensional printing)技术在医学中的应用越来越多,尽管与CT相比, MRI的使用率较低,但MRI在医疗3D打印领域正在获得越来越多的关注。本研究的目的:使用 MRI 创建用于手术规划的3D打印解剖模型以及最佳的MRI成像方式。从医学成像数据创建3D打印模型的工作流程很复杂,涉及感兴趣区域的图像分割以及将该数据转换。由于图像质量高并且从 CT 数据进行图像分割相对容易,CT 最常用于进行3D打印模型。与 CT 数据相比,使用 MRI 数据的 3D 打印提供了精确分割图像所需的软组织对比度,并且没有电离辐射,MRI 通常需要复杂的成像技术和后处理程序来生成3D打印所需的高分辨率 3D模型。方法:心血管系统具有复杂的结构和几何形状,通过3D建模可以更好地可视化,由于这些缺陷可能很复杂且难以解释,3D 打印模型可以更好地可视化和分析复杂的心脏解剖结构,优化手术计划并减少手术时间,最终改善患者的治疗效果。使用源自心脏 MRI 数据的 3D 打印模型规划先天性心脏病手术已被证明在许多方面都有帮助,高分辨率 3D 心脏 MRI 非常耗时,而且图像容易受到运动伪影的影响。MR 成像和图像重建领域的最新技术发展已经获得了更高的时空分辨率,这可能使其在3D打印中的临床应用成为比 CT 更具竞争力的替代方法。在神经外科手术中,经常会遇到复杂而微小的解剖结构,由于脑组织和液体之间的高对比度,选择 T2 WI进行3D建模。此外还可以使用T1 WI 3D-MP-RAGE 序列,该序列可在灰质和白质之间提供出色的对比度。还可以使用T1WI 3D-FSPGR和3DTOF MRI序列。在3.0T MRI使用的 3D T1WI MP-RAGE通过并行采集和压缩感知,可以在不到 3 分钟的时间内获得体素尺寸为 1.0 mm 3的各向同性空间分辨率。对于包括肝切除、肝移植和肿瘤切除手术在内的肝脏手术,混合 CT 和 MRI 方法已用于区分肝动脉、门静脉、胆管和肝门部肿瘤。在骨科手术中,CT 比 MRI 更常用,但MRI 在软骨、肌肉和肌腱是否受伤或是否存在结构异常或其它状况方面有独特作用。使用多模态配准算法来融合 CT、MRI,UTE/ZTE MRI图像重建来模拟CT图像的“合成CT”图像。结果:为 3D 打印的 MR I图像采集应尽可能高的空间分辨率、空间保真度、信噪比和对比度噪声比。结论:基于 MRI 数据的 3D 打印可以明显改善患者的治疗效果。未来需要优化MRI采集序列、提高图像分割精度、减少图像处理时间、减少3D打印时间。