MRI3D打印技術(shù)在臨床應(yīng)用中的優(yōu)勢(shì)與前景分析

何建鋒

摘要：3D打印是一種快速成像技術(shù)，也被叫作積層制造或者增量制造。在臨床醫(yī)學(xué)中，3D打印技術(shù)的應(yīng)用不僅能縮短某些疾病的診斷時(shí)間，還能縮短其治療時(shí)間，已被應(yīng)用在越來(lái)越多的醫(yī)學(xué)方面。目前為止，臨床中應(yīng)用的數(shù)據(jù)模型大多都是由CT數(shù)據(jù)來(lái)進(jìn)行創(chuàng)建的。而本文則在CT3D打印技術(shù)中，探究MRI3D打印技術(shù)的特點(diǎn)，分析MRI3D打印技術(shù)于臨床應(yīng)用時(shí)的價(jià)值以及未來(lái)發(fā)展前景。

關(guān)鍵詞：CT3D打印技術(shù);MRI3D打印技術(shù);臨床醫(yī)學(xué);優(yōu)點(diǎn);

1關(guān)于3D打印技術(shù)

3D打印技術(shù)最早出現(xiàn)在20世紀(jì)90年代，因其具有快速成型、精準(zhǔn)性和個(gè)體化的生產(chǎn)優(yōu)勢(shì)，很快被醫(yī)學(xué)領(lǐng)域認(rèn)可并應(yīng)用，而且3D打印技術(shù)也是實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)化醫(yī)療的一種必要手段。3D打印技術(shù)是指用計(jì)算機(jī)將三維數(shù)字模型設(shè)計(jì)出來(lái)，隨后再將這些三維數(shù)字模型進(jìn)行分解，分解成為不同的平面切片，然后3D打印機(jī)再通過(guò)液體、粉末狀或者絲狀的陶瓷、金屬或塑料等可進(jìn)行粘合的材料，通過(guò)3D打印機(jī)進(jìn)行粘合，根據(jù)切片圖形進(jìn)行逐層的疊加，堆積成一個(gè)實(shí)體的、完整的物體來(lái)應(yīng)用到臨床醫(yī)學(xué)中[1]。

3D打印技術(shù)目前不止應(yīng)用于臨床中，其還應(yīng)用在汽車、航空、航天、消費(fèi)品以及教育等諸多方面中。而應(yīng)用在臨床醫(yī)學(xué)中的3D打印技術(shù)則是指生物3D打印。生物3D打印技術(shù)是3D打印技術(shù)中形式較為特殊的一種，可以打印出血管、氣管夾板、骨骼、皮膚，甚至是心臟組織以及軟骨組織。生物3D打印出來(lái)的物體可被廣泛地應(yīng)用在再生醫(yī)學(xué)、組織工程、藥代動(dòng)力學(xué)以及其他生物學(xué)的研究以及臨床治療中。生物3D打印技術(shù)也是3D打印技術(shù)中關(guān)注最多的研究方向，大多學(xué)者都認(rèn)為生物3D打印技術(shù)可以推進(jìn)再生醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的發(fā)展[2]。

2關(guān)于MRI3D打印技術(shù)

除了我們常說(shuō)的CT3D打印技術(shù)以外，數(shù)字剪影血管造影打印技術(shù)、MRI超聲成像打印技術(shù)以及通訊數(shù)據(jù)3D打印技術(shù)都是臨床中3D打印技術(shù)中數(shù)據(jù)的重要來(lái)源。MRI3D打印技術(shù)具有極高的組織分辨能力，同時(shí)還能防止因碘油造影過(guò)敏而引發(fā)的不良反應(yīng)，特別是對(duì)人體中的半月板、軟骨、韌帶、神經(jīng)以及血管有著其他打印技術(shù)無(wú)法比擬的優(yōu)勢(shì)。此外，MRI3D打印技術(shù)具有良好的組織特征以及電離輻射較少的優(yōu)勢(shì)，因此其在3D打印技術(shù)方面中的潛力由為巨大[3]。

3MRI3D打印技術(shù)在臨床中的具體應(yīng)用

3.1 心血管領(lǐng)域

心血管疾病具有發(fā)病率高、致殘率高、致死率高的特點(diǎn)，搶救黃金時(shí)間較短，只有醫(yī)護(hù)人員在短時(shí)間內(nèi)對(duì)心血管疾病做出準(zhǔn)確的判斷，才能幫助患者進(jìn)行有效的治療，降低心血管疾病的病死率，延長(zhǎng)患者生命時(shí)間，并提高其預(yù)后的生活質(zhì)量。而在疾病的確診當(dāng)中，先進(jìn)的成像技術(shù)能為人體中復(fù)雜的心臟組織提供先進(jìn)且完整的解剖信息和空間信息。磁共振成像在近年來(lái)臨床醫(yī)學(xué)上可以獲得心肌灌注信息、心血管形態(tài)和心血管功能等信息，相比于二維成像來(lái)說(shuō)，磁共振成像對(duì)于心血管的診斷和治療有著重要的作用。將MRI3D打印技術(shù)應(yīng)用在心臟物理模型的建設(shè)中，不僅能克服2D平面圖像帶來(lái)的限制，還能更好地運(yùn)用多參數(shù)、多平面、多序列的成像技術(shù)，完成MRI3D打印。

心臟MRI3D打印技術(shù)不僅可以清晰完整地顯示心臟室壁的結(jié)構(gòu)，還能將心臟中重要的大血管、心臟運(yùn)動(dòng)、心肌活性和心臟血流動(dòng)力學(xué)改變進(jìn)行剖析，幫助醫(yī)生快速對(duì)患者心臟疾病進(jìn)行診斷;并且MRI3D打印技術(shù)打印出來(lái)的實(shí)體模型可以為醫(yī)生提供更直觀的三維解剖細(xì)節(jié)，提供更清晰的心臟大血管走向，幫助醫(yī)生進(jìn)行疾病病變性質(zhì)的輔助治療，幫助醫(yī)生確定手術(shù)方案和模擬手術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)患者以最小的損傷得到最好的治療結(jié)果[4]。

3.2 神經(jīng)領(lǐng)域

中樞神經(jīng)的發(fā)病機(jī)制和發(fā)病類型種類繁多，會(huì)對(duì)人的身體造成嚴(yán)重的損傷，嚴(yán)重時(shí)會(huì)威脅患者生命。因此，對(duì)于中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病早期的識(shí)別和判斷尤為重要，可以有效改善患者預(yù)后。而周圍神經(jīng)系統(tǒng)疾病會(huì)對(duì)患者的軀體功能造成損傷，影響患者呼吸功能和肢體行動(dòng)，引發(fā)患者出現(xiàn)呼吸衰竭或者癱瘓等癥狀。同中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病相似，盡早對(duì)疾病做出判斷，可以有效降低神經(jīng)系統(tǒng)疾病的發(fā)展和對(duì)患者造成的損傷。磁共振成像檢查對(duì)于軟組織的敏感度較高，并且能清晰、明確地顯示出神經(jīng)系統(tǒng)病變位置，幫助患者將病變位置行識(shí)別出來(lái)，對(duì)于神經(jīng)系統(tǒng)疾病有著重要意義。因此，MRI3D打印技術(shù)在神經(jīng)系統(tǒng)中也有著重要的價(jià)值。MRI3D打印技術(shù)具有多參數(shù)等優(yōu)勢(shì)，可以清晰地顯示出神經(jīng)系統(tǒng)正常解剖結(jié)構(gòu)以及病變解剖結(jié)構(gòu)，在形態(tài)、邊緣也與正常組織相區(qū)別。并且三維圖像還能顯示出正常位置與周圍病變位置的結(jié)構(gòu)關(guān)系，幫助醫(yī)生做出正確的診斷，并在模型上做出手術(shù)模擬，不僅能降低患者手術(shù)所需要的時(shí)間，還能將手術(shù)并發(fā)癥的發(fā)生率降到最低，來(lái)提高神經(jīng)系統(tǒng)疾病手術(shù)的安全性[5]。

3.3 骨科領(lǐng)域

本文所研究的骨科領(lǐng)域主要是在骨腫瘤方面。骨癌在臨床中發(fā)病率也比較高，因其前期無(wú)明顯癥狀，發(fā)現(xiàn)時(shí)往往為晚期，不僅加大了治療難度，而且其預(yù)后較差，嚴(yán)重威脅患者生命健康。骨癌患者要想得到較好的預(yù)后，早期進(jìn)行干預(yù)可有效延長(zhǎng)患者生存時(shí)間，提高治療效果。對(duì)于骨癌的治療，過(guò)去臨床上常以截肢為主。近年來(lái)，隨著輔助化療的快速發(fā)展，骨癌患者一般可采取保肢手術(shù)進(jìn)行骨癌的治療。在保證患者肢體的前提下，將腫瘤組織進(jìn)行精準(zhǔn)切除，但是切除后對(duì)于缺損組織的修補(bǔ)，還是當(dāng)前臨床上需要面對(duì)的較為重要的一個(gè)問(wèn)題。而3D打印技術(shù)應(yīng)用在骨癌患者中，可以將其腫瘤組織和周圍正常組織進(jìn)行準(zhǔn)確、直觀的展示，幫助醫(yī)生進(jìn)行腫瘤安全邊界的準(zhǔn)確判斷，減少對(duì)正常組織的切除，減少對(duì)相鄰組織的靜脈以及大動(dòng)脈和周圍神經(jīng)系統(tǒng)帶來(lái)的損傷。在手術(shù)前應(yīng)用MRI3D打印技術(shù)，可以準(zhǔn)確進(jìn)行腫瘤切除部位的設(shè)定和制作有關(guān)假體，減少了術(shù)中出血量，縮短了手術(shù)所用時(shí)間，降低了患者在手術(shù)過(guò)程中的輻射暴露，可以有效提高治療效果，并幫助患者手術(shù)后快速恢復(fù)[6]。

除對(duì)骨癌患者進(jìn)行治療以外，3D打印技術(shù)還可應(yīng)用在骨關(guān)節(jié)的領(lǐng)域當(dāng)中。關(guān)節(jié)造影對(duì)患者來(lái)說(shuō)有一定的創(chuàng)傷性，而磁共振成像可以減少患者因做關(guān)節(jié)造影帶來(lái)的傷害，并且提高膝關(guān)節(jié)損傷的診斷準(zhǔn)確率。MRI3D打印技術(shù)還可以打印出骨骼模型、個(gè)性化金屬植入物以及手術(shù)輔助導(dǎo)板等，且臨床效果較好[7]。

3.4 其他領(lǐng)域

MRI3D打印技術(shù)在臨床上應(yīng)用較為廣泛，除在上述的幾種領(lǐng)域以外有著重要作用，還應(yīng)用在口腔頜面部醫(yī)學(xué)領(lǐng)域、泌尿生殖領(lǐng)域和乳腺外科領(lǐng)域當(dāng)中。不僅能夠幫助醫(yī)生提高治療效率，還能有效改善患者預(yù)后。MRI3D技術(shù)打印出來(lái)的模型可對(duì)患者和其家屬進(jìn)行直觀的講解，并評(píng)判出手術(shù)過(guò)程中存在的風(fēng)險(xiǎn)，降低患者對(duì)于手術(shù)結(jié)果期望值過(guò)高的情緒，對(duì)降低醫(yī)療糾紛起到了積極作用[8]。

4MRI3D打印技術(shù)未來(lái)的發(fā)展前景

3D打印技術(shù)由于其精準(zhǔn)性、個(gè)體化生產(chǎn)性和快速成型性等優(yōu)點(diǎn)在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中被廣泛的應(yīng)用，而且隨著醫(yī)學(xué)影像技術(shù)的不斷的發(fā)展，成為臨床醫(yī)學(xué)檢查手段中重要的一種。雖然MRI3D打印技術(shù)應(yīng)用較為廣泛，但是還會(huì)有多種原因來(lái)限制3D打印技術(shù)的發(fā)展，例如：打印的速度、效率以及精準(zhǔn)度。并且由于打印的所選用的生物材料僅限于化學(xué)聚合物，因此造價(jià)昂貴，成本較高，所涉及的科室和技術(shù)也比較繁多。因此，想要使MRI3D打印技術(shù)得到更長(zhǎng)遠(yuǎn)的發(fā)展，還應(yīng)該注重以下幾點(diǎn)[9]。第一點(diǎn)則是加強(qiáng)醫(yī)院方與設(shè)備廠家之間的聯(lián)系，共同研究和制定出合作方案，同時(shí)加強(qiáng)設(shè)備廠家的教育培訓(xùn)，來(lái)引進(jìn)更多的專業(yè)人才將3D打印技術(shù)在醫(yī)院中的發(fā)展進(jìn)行規(guī)劃和建設(shè)。第二點(diǎn)則是加強(qiáng)醫(yī)院與其他醫(yī)院之間的聯(lián)系，使研究成果和研究資源共享，對(duì)MRI3D打印技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中遇到的問(wèn)題進(jìn)行歸納和總結(jié)，醫(yī)院與醫(yī)院之間合作來(lái)完成對(duì)問(wèn)題的探討。第三點(diǎn)則是將MRI3D打印技術(shù)與傳統(tǒng)的醫(yī)療技術(shù)進(jìn)行互補(bǔ)，二者相輔相成，相互補(bǔ)缺，達(dá)到MRI3D打印技術(shù)的長(zhǎng)期發(fā)展。只有克服以上不足，才能使MRI3D打印技術(shù)在臨床上進(jìn)行更長(zhǎng)遠(yuǎn)的發(fā)展，為更多的患者帶來(lái)福音，減少其在治療過(guò)程中的所遇到的風(fēng)險(xiǎn)[10]。

綜上所述，雖然3D打印技術(shù)在臨床上已得到廣泛的應(yīng)用和認(rèn)可，但是為了能更長(zhǎng)久地應(yīng)用在臨床醫(yī)學(xué)上不被淘汰，提供有效的治療方案，還應(yīng)對(duì)打印技術(shù)所面臨的問(wèn)題進(jìn)行規(guī)劃，降低其在發(fā)展過(guò)程中的各種不足，實(shí)現(xiàn)與其他醫(yī)療技術(shù)進(jìn)行結(jié)合和互補(bǔ)的關(guān)系，實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1]萬(wàn)海鑫.3D打印技術(shù)在臨床醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用[J].科技與創(chuàng)新，2021（19）：159-160.

[2]甘金華，門華瑞，張鐘滿，胡超婭，雷昊.3D打印技術(shù)在醫(yī)學(xué)相關(guān)領(lǐng)域的應(yīng)用現(xiàn)狀及展望[J].現(xiàn)代臨床醫(yī)學(xué)，2021，47（05）：385-387+390.

[3]李元斌.3D打印技術(shù)在生物醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2021，40（08）：61-64+68.

[4]康興，馬正慧，周歡娣，薛曉英.3D打印技術(shù)在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用[J].河北醫(yī)科大學(xué)學(xué)報(bào)，2021，42（08）：989-992.

[5]宋佳奇，陳海蓮，陽(yáng)范文.生物3D打印在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的研究及應(yīng)用[J].中國(guó)醫(yī)療設(shè)備，2021，36（07）：151-154+165.

[6]覃麗苗，繆季峰，韋燕枝，王朋朋.3D打印技術(shù)在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用[J].衛(wèi)生職業(yè)教育，2021，39（11）：45-48.

[7]易少凌，陳伶俐.3D打印制劑的研究進(jìn)展和應(yīng)用前景[J].中國(guó)現(xiàn)代應(yīng)用藥學(xué)，2021，38（10）：1263-1268.

[8]黃楚紅，黃文華，黃國(guó)志.3D打印技術(shù)在康復(fù)醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用與研究進(jìn)展[J].中國(guó)康復(fù)醫(yī)學(xué)雜志，2020，35（01）：95-99.

[9]王見(jiàn)，張曉東.基于MRI的3D打印技術(shù)：臨床應(yīng)用中的優(yōu)勢(shì)與前景[J].中國(guó)組織工程研究，2019，23（30）：4897-4904.

[10]蔣銘杰.淺析3D打印技術(shù)在臨床醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用及前景展望[J].臨床醫(yī)藥文獻(xiàn)電子雜志，2017，4（69）：13654.