法国布雷斯特大学医院（University Hospital of Brest） 的研究人员 3D 打印了一个可灌注的左肺模型，用于模拟肺栓塞（PE）。他们使用 Formlabs 的 Fuse 1+ 选择性激光烧结（SLS）系统制造该模型，目的是为 CT 和核医学扫描提供一个已知的参照物来进行测量比对。在测试中，一名放射科医师和两名核医学医师对所用三种成像方式下的图像均给出了高度逼真的评价。血栓形成后失去血流的那部分肺，其占比称为肺血管阻塞指数（PVOI），可能有助于指导抗凝治疗应持续多久的决策。PE 主要依靠 CT 诊断，之后常以核医学进行随访，但目前没有独立的标准真值可用于比较两种方法测量结果的一致性。
基于 CT 数据构建 PE 肺模型
团队扫描了 Kyoto Kagaku 胸腔体模中的健康肺插件，并在 MIM Software 的图像处理软件中将其轮廓与匿名化的肺分割数据相融合。左肺下叶的上段被选定为栓塞区域，原因有三：
其三角形形状类似典型的灌注缺损。
它约占肺体积的 5%，而 5% 是 PVOI 常用的一个界值。
它位于肺的后部，便于安装螺纹塞。
在 Autodesk Fusion 360 中增设两个螺纹塞后，健康肺与栓塞腔可分别灌注。研究人员选择 SLS，是因为认为该工艺适合在一个较大体积内部嵌套制造空腔。模型必须整块打印，才能对放射性溶液保持密封。该部件尺寸为 14.3 × 24.1 × 10.4 厘米，用尼龙 12 以 0.110 毫米层厚打印，耗时 17 小时。由于医院没有大幅面 SLS 打印机，该件在外部打印完成。
数字螺纹塞整合进 3D 打印肺原型，在 Formlabs 的 PreForm 打印准备软件中以三个视图（a、b、c）呈现。图片来源：在 MIM Software 中把左肺分割结果映射到肺体模上。图片来源：Tripet 等，《3D Printing in Medicine》。
体模在扫描中的表现
打印肺的总体积比参照肺大 5.04%，差异主要来自外壁，其体积大了 72%。栓塞腔占内部体积的 7.6%，而设计目标为 5%。团队用聚苯乙烯珠填充模型，以复现肺组织密度。作者表示，实测密度与真实肺相符，尤其是使用 4 毫米珠子时。
测试时，健康腔体分别灌注：
碘对比剂，用于在 GE Revolution HD 上进行双能 CT
99mTc，用于在 西门子 系统上进行平面闪烁显像
68Ga，用于在西门子系统上进行 PET/CT
每次栓塞段均保持空置。核医学扫描时，体模置于与 Anzai 呼吸门控系统联动的运动平台上，以模拟呼吸。两名经验丰富的读片者独立、盲法评估，将核医学图像上的阻塞估计为一个肺段，约占肺体积的 5%，与所模拟的缺损一致。
在 MIM Software 中把左肺分割结果映射到肺体模上。图片来源：Tripet 等，《3D Printing in Medicine》。
生产成本与已知的取舍
Formlabs 免费打印了该体模。作者估算，若按市场价格付费，一个团队在工程、技术员与打印工时、尼龙粉末及运输上将花费 770 欧元。该数字不含打印机（25,700 欧元）及其后处理设备（10,000 欧元），而外包使这些投入变得不必要。尼龙壁在 CT 上清晰可见，因此未从 CT 图像计算 PVOI。模型只模拟了一个肺段。模拟呼吸仅沿单一轴、以固定肺体积运行，部分扫描还显示珠子与示踪剂分布不均。该体模旨在用于未来比较各成像方式测量灌注缺损的研究，以及跨扫描仪校准、质量控制和方案统一。作者还指出，该工作流程可推广到其它器官，但每次需重新设计器官专属特征。
该研究题为《用于跨模态成像研究的肺栓塞 3D 打印模型》，作者为 Pauline Tripet、Mathieu Pavoine、Pierre-Yves Le Roux、Samuel Guigo、Brieg Dissaux 和 David Bourhis。
以任务专属打印件替代通用体模
该研究弥补了 PE 成像物理参照物方面的空白。商用躯干体模可以模拟肺成像，但通常采用简化、通用的肺形状，无法逼真地模拟 PE。作者还表示，目前没有商用体模能支持核医学与 CT 相结合的研究。数字替代方案必须针对每种成像方式分别建模并在数月内完成验证。作者称，此前未见到针对 CT 与核医学两种方式评估 PE 的可灌注 3D 打印肺体模的报道。
Stratasys 与西门子医疗基于相近的思路，推出了旨在提升 CT 成像效果的患者专属 3D 打印体模，并指出目前放射学所用的解剖体模缺乏细致诊断成像所需的复杂度。与布雷斯特团队一样，他们借助 3D 打印超越通用体模。其模型面向 CT 设计，以精确的射线不透性复现解剖结构。布雷斯特模型则是一个空壳，内部灌注对比剂或放射性示踪剂，因此 CT 与核医学都能读取。
在核医学成像方面，Tran-Gia、Susanne Schlögl 和 Michael Lassmann 3D 打印了四种尺寸的肾脏体模。这些肾脏防水且可重复灌注，因此可反复用于确定 SPECT 或 CT 成像所需的放射性物质量。与布雷斯特的肺模型类似，它们都是为容纳放射性溶液而设计的密封、可灌注器官形状。作者将该方法描述为一种有前景的原型制作技术，可用于针对特定几何形状校准 SPECT/CT 系统。其目标是跨器官尺寸的校准，而布雷斯特模型则是为模拟灌注缺损、比较成像方法而构建。
两个案例都利用 3D 打印围绕特定解剖结构或成像任务塑造体模，而这正是布雷斯特肺模型为 PE 所填补的角色。
来源：中国3D打印网编译文章！
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