文献分享 | 利用3D打印和VR优化双出口右心室患者的术前规划
【引言】
右室双出口（DORV）作为一种复杂先天性心脏病，肺动脉与主动脉均主要起源于右心室，其解剖结构的高度异质性让手术方案制定成为临床难题。传统二维超声、CT 影像需依赖医生丰富经验进行三维重构，容易因为空间关系误判影响治疗效果。而 3D 打印与虚拟现实（3D-VR）技术的联合应用，正为这一困境提供突破性解决方案 —— 最新研究证实，两种技术可显著提升解剖可视化效果，使术前规划与实际手术吻合率提升至 80%，为复杂 DORV 诊疗注入精准力量。
出处：Peek JJ, Bakhuis W, Sadeghi AH, Veen KM, Roest AAW, Bruining N, van Walsum T, Hazekamp MG, Bogers AJJC. Optimized preoperative planning of double outlet right ventricle patients by 3D printing and virtual reality: a pilot study. Interdiscip Cardiovasc Thorac Surg. 2023 Aug 3;37(2):ivad072. doi: 10.1093/icvts/ivad072. PMID: 37202357; PMCID: PMC10481772.
【材料与方法】
研究设计与研究对象
本研究为回顾性初步研究，从 11 例已建立 3D 打印模型的复杂 DORV 患者中，筛选出 5 例具有代表性的病例 —— 这些患者涵盖不同 DORV 亚型、接受不同修复手术，且术前 CT 扫描质量（增强 CT，最大层厚 0.6mm）满足 3D-VR 重建需求。
研究参与者为来自 3 家医院的 12 位专业人士，包括 5 名先天性心胸外科医生和 7 名儿科心脏病专家，均具备一定的 3D 技术接触经验。
3D 打印模型构建流程
1. 影像处理：收集患者 CT 影像的 DICOM 文件，经匿名化处理后导入专业软件；
2. 3D-VR 模型重建：使用 3D Slicer 软件通过灰度阈值分割、区域生长算法和手动编辑，对心脏结构进行半自动分割；
3. 3D 打印模型制作：遵循标准化方案，基于 CT 数据打印包含关键解剖结构的实体模型，确保尺寸与真实心脏高度一致；
4. 模型验证：两种 3D 打印模型均需清晰呈现室间隔缺损、大动脉、瓣膜等核心结构，满足手术评估需求。
【结果】
解剖结果可视化显著提升
两种 3D 技术在核心解剖结构的呈现上均优于传统二维影像：
1. 室间隔缺损补片修补可行性：3D-VR 模型显示 “良好” 比例达 92%，3D 打印模型为 66%，而二维影像仅 46%；
2. 室间隔缺损位置可见性：3D-VR 模型（90%）>3D 打印模型（78%）> 二维影像（64%）；
3. 大动脉关系可见性：3D 打印模型（96%）略优于 3D-VR 模型（92%），均远超二维影像（78%）。
手术规划精准度与效率双提升
1. 吻合率提高：基于二维影像的手术方案与实际手术吻合率为 66%，3D 打印模型提升至 78%，3D-VR 模型达 80%；
2. 规划时间缩短：二维影像制定方案中位时间为 14 分钟，3D-VR 模型缩短至 7 分钟，3D 打印模型仅需 4 分钟。
【讨论】
核心优势
3D 打印模型的最大优势在于交互性，医生可以通过控制器自由调整视角、设置虚拟切割平面，清晰观察心内结构的空间关系，这也是其在室间隔缺损评估中表现最佳的原因。
未来展望
随着技术发展，3D 打印技术在先心病领域的应用将进一步拓展：除 DORV 外，肺动脉狭窄、大动脉转位等其他复杂先心病均可借助 3D 打印模型优化治疗；增强现实（AR）、混合现实（MR）技术的融合，有望将虚拟模型叠加至术中视野，实现实时导航。同时，人工智能的加入或能自动化完成影像分割，缩短模型构建时间，推动技术向常规临床应用普及。
【结论】
3D 打印技术与 3D-VR 技术通过提升复杂解剖结构的可视化效果，为右室双出口（DORV）患者的术前规划提供了显著附加价值。与传统二维影像相比，两种技术能更清晰地呈现空间关系，使手术方案与实际手术的吻合率提升至 80%，同时提高医生的规划确定性、缩短规划时间。
尽管目前 3D 打印技术仍存在局限，但其在复杂先心病诊疗中的潜力已得到充分验证。未来随着技术优化与多模态融合，3D 可视化技术有望成为复杂先心病术前规划的常规工具，推动先心病诊疗向更精准、更安全的方向发展。
