基于经食管三维超声的3D打印模型评价左心耳解剖

目的探讨经食管三维超声心动图(3D-TEE)作为左心耳(LAA)三维(3D)打印数据源的可行性及超声3D打印模型的准确性,并评价3D打印模型对特殊解剖形态LAA封堵手术的指导价值。方法回顾性分析18例因心房颤动接受LAA封堵术的患者资料,包括LAA的3D-TEE和CT容积图像数据。对3D-TEE数据进行后处理,并使用弹性材料制作LAA的3D打印模型。采用3D打印模型评价LAA解剖分型与分叶分型,测量LAA开口的最大径、最小径及深度,并与3D-TEE及CT容积图像结果进行对比。在封堵困难的特殊形态LAA模型上进行封堵器释放试验。结果对18例患者均成功进行超声数据后处理并获取LAA 3D打印模型。应用3D打印模型与CT容积图像对LAA进行解剖分型及分叶分型的一致性均较高,Kappa值分别为0.92和0.83。且3D打印模型对LAA开口最大径、最小径及深度的测量值与3D-TEE测量值差异均无统计学意义(P均>0.05)。18例中2例为特殊形态LAA,均通过3D打印模型进行封堵伞释放模拟出术中封堵过程。结论基于3D-TEE的LAA 3D打印技术具有较高的可行性及准确性,有助于指导特殊形态LAA的个性化封堵。

应用TEE数据源的左心耳3D模型开口参数指导LAmbre^(TM)封堵器型号选择

目的探讨左心耳开口的多个解剖参数与术中最终置入心房颤动(以下简称房颤)患者体内的LAmbre TM封堵器型号之间的关系。方法选取在我院成功进行左心耳LAmbre TM封堵的23例房颤患者,应用交互式医学影像控制系统软件对其左心耳3D经食管超声心动图(TEE)医学数字成像和通信容积数据进行阈值分割等操作,重建左心耳3D模型,测量左心耳开口最大径、周长及面积,并与手术最终选择封堵器型号进行相关性分析。将与封堵器固定盘大小相关性较好的前15例患者的左心耳开口参数与所选择封堵器大小进行线性回归分析。抽取术中更换封堵器2例患者,制作左心耳3D打印模型,并进行体外封堵器释放试验。结果成功对23例房颤患者的左心耳超声容积数据进行后处理,并获取了包括左心耳开口形态在内的5个开口参数。左心耳开口最大径、面积及周长与相应LAmbre TM封堵器固定盘大小的相关性较好(r=0.85、0.74、0.89,均P<0.01)。以与封堵器固定盘大小相关性较好的前15例房颤患者的左心耳开口最大径及周长作为预测变量,封堵器型号为因变量,建立的回归方程分别为:封堵器固定盘最大径预测值=11.22+0.71×开口最大径;封堵器固定盘周长预测值=12.71+1.06×开口周长。通过对左心耳开口参数的综合评估,体外试验中成功封堵了所抽取的2例患者的左心耳模型,且所选择的封堵器与手术最终应用的型号一致。结论综合分析左心耳3D模型开口解剖参数可以更好地指导LAmbre TM封堵器型号的选择。

超声影像数据源3D打印结合模拟循环系统制作体外动态二尖瓣模型的可行性研究

目的探讨超声影像数据源3D打印结合模拟循环系统(mock circulatory system,MCS)制作体外动态二尖瓣模型的可行性,以期实现3D打印瓣膜模型从静态到动态、从结构到功能的转变,从而辅助二尖瓣病变的手术治疗选择。方法回顾性收集2017年2月至2018年12月于武汉大学人民医院行经食管三维超声心动图(3D-TEE)检查的10例非瓣膜病患者作为二尖瓣正常组,另选10例同期于我院诊断为二尖瓣狭窄的患者作为二尖瓣狭窄组,10例诊断为二尖瓣关闭不全的患者作为二尖瓣关闭不全组。各组受检者先行经胸二维超声心动图检查,获取二尖瓣瓣口流速(E峰)、压差等血流动力学参数,对二尖瓣狭窄及关闭不全的患者,同时评估瓣膜狭窄及反流程度。行3D-TEE检查,获取二尖瓣三维图像。经图像后处理、3D建模后,应用可溶性材料(PVA)打印瓣膜模具,将人体皮肤硅胶、硅油、淀粉、固化剂等按照一定配比混合后灌注于二尖瓣模具中制作出柔性的硅胶二尖瓣模型。后将模型置于体外MCS中,以实现瓣膜动态启闭。于体外装置中再次测量二尖瓣上述血流动力学参数及评估狭窄和反流程度。应用配对t检验对各组体内外测量值进行统计学分析,并行一致性检验。结果所有受检者二尖瓣3D-TEE图像均成功进行后处理,打印、制作出柔软的二尖瓣模型,并完成体外血流动力学测试。瓣膜模型于体外装置中的启闭状态与体内相似。各组于体外测得的各血流动力学参数与体内相比差异无统计学意义(P>0.05),且一致性较高(r=0.76)。对10例二尖瓣狭窄及10例二尖瓣关闭不全患者的定性评估中,18例与体内评估程度相同。结论以超声为数据源3D打印结合MCS制作体外动态二尖瓣模型是可行的,且准确性较高。动态二尖瓣模型于体外再现了二尖瓣生理和病理状态下的血流动力学特征,可为进一步的临床诊疗、术式模拟提供支持。

超声联合靶向阳离子微泡介导Ang-1基因转染改善兔缺血心肌功能

目的：构建靶向阳离子微泡作为基因载体,增强超声靶向微泡破坏（UTMD）介导血管新生基因转染家兔心肌组织的效率,从而提高心肌梗死的疗效。方法：构建家兔心肌梗死模型,制备细胞间黏附分子（ICAM）-1靶向阳离子微泡（TCMB）和非靶向普通阳离子微泡（CMB）,以生理盐水为空白对照（Control）,将家兔分为3组：TCMB治疗组,CMB治疗组和Control组,在UTMD作用下分别介导血管生成素-1（Ang-1）基因转染家兔心肌组织,比较三组转染效率及心功能。结果：CMB与TCMB的粒径无明显差异[（2.9±1.9）μmvs（3.1±2.1）μm,P〉0.05],二者表面电位分别为（＋31.3±3.9）mV和（＋22.0±2.4）mV（P〈0.01）,每千万个微泡的载基因量分别为（3.3±0.7）μg和（4.0±0.9）μg（P〈0.05）。转染治疗后3d,TCMB组的Ang-1基因表达高于CMB组,CMB组高于Control组（均P〈0.05）。与心梗后2d相比,转染治疗后28d,Control组左室射血分数LVEF进一步减低[（44±10）%],而CMB组和TCMB组均有所改善,但以TCMB组显著[（59±7）%vs（54±8）%,P〈0.05]。结论：ICAM-1靶向阳离子微泡能增加载基因能力及靶向性,提高UTMD介导Ang-1基因转染的效率,改善兔缺血心肌功能。

超声仿生3D打印联合PBL法在心脏超声个性化规培教学中的应用

目的:针对心血管介入专业的住院医师规范化培训(规培)学员对心脏超声教学的个性化需求,构建超声数据源的仿生3D打印模型,并探讨其在超声教学及模拟演练方面的应用价值。方法:选取在武汉大学人民医院超声影像科接受住院医师规范化培训的心血管内科专业学员60名作为教学对象,随机分为两组,每组30人。实验组采用超声仿生3D打印心脏模型联合以问题为基础的教学方法(problem-based learning,PBL);对照组采用传统多媒体PPT教学联合PBL教学法。教学活动结束后进行理论考试、操作考核和调查问卷,对教学效果进行评价,比较两组的教学效果。应用SPSS 21.0软件进行 t检验。 结果:实验组和对照组理论考试成绩分别为(81.4±8.2)分和(74.8±9.4)分,操作考核成绩分别为(89.1±5.6)分和(71.5±8.8)分,两组差异均有统计学意义( P=0.002、 P<0.001)。问卷调查显示实验组在心脏解剖知识的掌握、心脏超声学习体验、学习兴趣、学习效率、对介入心脏病的理解、介入操作技能和总体满意度等方面的反馈均好于对照组,差异有统计学意义(均 P<0.05)。 结论:超声仿生3D打印联合PBL法有助于加强心脏解剖知识的掌握、提升心脏超声的学习体验、提高介入操作技能,教学效果明显,学员满意度高。

应用超声和CT 3D DICOM数据重建左心耳3D模型的对比研究

目的通过对左心耳三维经食管超声心动图（3D-TEE）及心脏CT DICOM数据进行后处理，重建左心耳3D模型，评价及比较两种影像学技术作为3D打印数据源评估左心耳解剖参数的一致性。方法选取63例于本院就诊并接受3D-TEE及心脏CT检查的心房颤动患者，导出其左心耳原始DICOM数据。经Mimics软件的阈值分割等后处理操作重建左心耳容积图像，评估左心耳整体解剖形态及开口形态并测量其开口经线，对比分析3D-TEE和CT所得参数的差异，评价两种方法的一致性。结果成功对两种影像方法所得63例心房颤动患者数据进行后处理并获取左心耳详细解剖参数。形态参数：基于3D—TEE及CT数据评估左心耳整体解剖形态及开口形态的一致性Kappa值分别为91．0％、69．3％；测量参数：基于3D-TEE数据测量左心耳开口面积、周长、长径、短径及深径值均小于CT（均P〈0．05）。3D-TEE组和CT组的57例（90．5％）患者左心耳主叶有明显弯曲，测量该57例左心耳主叶第一转角及第一转角发出距离值差异均无统计学意义（均P〉0.05），Bland—Altman分析基于两种3D打印数据源的左心耳测量参数值一致性良好。结论3D-TEE可以作为左心耳的3D打印数据源，在左心耳空间解剖结构的评估中与CT具有较高的一致性。

3D打印心血管功能流体模型的研究进展

3D打印目前已广泛应用于心血管领域，个性化仿真模型对心血管疾病的辅助诊断、术前计划及术后评估意义重大。而临床的需求不只限于心血管解剖的可视化及简单的术前模拟操作，同时也需要对心血管流体动力学进行有效的评估。

基于超声技术3D打印房间隔缺损模型精准度的研究

目的评估以经食管三维超声心动图（3D-TEE）图像作为数据源，3D打印房间隔缺损（ASD）模型的精准度，拟为3D打印技术在ASD诊疗中发挥作用奠定基础。方法回顾性分析ASD患者20例，术前行2D-TEE及3D-TEE检查。以Mimics软件对3D-TEE图像进行后处理，获取ASD容积图像STL格式文件，输出文件并打印ASD3D模型。测量ASD相关参数，包括最大径（Dmax）、最小径（Dmin）、周长（C）及面积（A），计算3D打印模型与2D-TEE及3D-TEE各参数测值的绝对差值。记录术中封堵器的型号，并在3D打印模型上进行术前演练。结果在3D打印模型与2D-TEE及3D-TEE中ASD各参数测值间差异均无统计学意义（P〉0．05），且一致性高；3D打印模型与2D-TEE及3D—TEE各参数测值的绝对差值均较小；ASD 3D打印模型中Dmax测值与封堵器型号相关性高（r=0．94，P〈0．01），且在ASD 3D打印模型中术前演练效果较好。结论3D-TEE图像可作为ASD 3D打印的数据源，基于超声技术3D打印ASD模型精准度较高，有望为3D打印技术的临床应用提供依据。

多模态医学影像融合技术3D打印心脏模型方法学及精准度研究

目的采用超声瓣膜图像与CT心腔图像拼接融合,为3D打印心脏提供更丰富的解剖信息及新的图像处理方法。方法回顾性分析41例心房颤动患者经食管三维超声心动图(3D-TEE)及心脏CT的医学数字成像和通信(DICOM)图像,使用Mimics软件对数据进行后处理。单模态组只使用心脏CT作为数据源,多模态组使用CT和超声作为数据源。对3D重建瓣膜结构进行评分,并测量两组瓣环周长、面积等参数,将单模态组与多模态组两组图像重合,测量两者瓣环平面夹角,计算各测值的绝对差值,并行统计学分析。结果超声重建瓣膜评分均高于CT重建瓣膜;两组瓣环相关参数差异无统计学意义(P>0.05),且一致性良好;图像配准检验时二尖瓣及主动脉瓣瓣环平面夹角均值及标准差分别为(3.15±0.88)°、(2.87±0.76)°。结论超声瓣膜与CT心脏图像融合精准,且超声瓣膜形态显示更佳,有助于提高3D打印心脏模型的仿真性。

基于超声图像3D打印二尖瓣环模型可行性及精准度的初步研究

目的初步评估基于三维经食管超声心动图(3D-TEE)二尖瓣环3D打印的可行性与3D打印模型的精准度。方法回顾性研究二尖瓣轻度及以下反流患者25例,二尖瓣中重度反流患者10例,均已接受3D-TEE检查。选取处于舒张末期二尖瓣环3D-TEE图像,以Mimics软件对其进行后处理,获取二尖瓣环标准镶嵌语言格式文件,输出文件至3D打印机,打印出3D模型。在3D模型及相应3D-TEE图像中分别测量二尖瓣环前后直径、前外后内直径、球度指数、周长等参数。计算3D模型与3D-TEE图像中二尖瓣环各参数测值的绝对差值。结果对所有患者二尖瓣环3D-TEE图像均成功进行了后处理,并通过高精度3D打印机打印出相应的模型;3D打印模型中二尖瓣环各参数测值与3D-TEE图像间差异均无统计学意义(P>0.05),且一致性高,所有测值均在一致性界值范围内;二尖瓣环3D打印模型与3D-TEE图像间各参数测值的绝对差值均较小。结论以3D-TEE图像为数据源进行二尖瓣环3D打印可行且精准度较高。