由于3D打印技术的不断发展，人类目前已经具备制造可复制和结构复杂的3D打印生物医学模型的能力。这些模型能够精确地重现人体解剖区域并模拟人体组织，因此被临床医生用来优化手术方案，比如进行更精确的剂量测量，从而将经常侵入性手术对患者长期康复的影响降到最低。一些3D打印生物模型解决方案商已经与英国国家健康中心合作，进行商业运作。

最近，在一个叫3D LifePrints的项目中，我们为一名即将接受放疗的肝癌患者开发并制造了一款个性化3D打印肝脏。治疗肝癌的方法有多种，包括切除、栓塞、靶向治疗、免疫治疗、化疗和放疗，其中放疗是最有效的方法之一，但也有其自身的风险和复杂性。准确的放射治疗剂量测量是有效治疗的关键。 

图1:导入Simpleware软件的肝脏MRI扫描图

常规的介入前评估和计划依赖于临床医生寻找各种患者图像数据扫描，随后使用x射线为评定区提供目标辐射剂量。目前，除了在2D屏幕上显示CT/MRI扫描图像之外，几乎没有其他提前做手术计划的方法。3D打印模型使外科医生能够更好地了解患者的身体结构，通过测量放射计量的使用和已知的腔体体积，可以精确估计肝脏周围的暴露情况。

从3D医学分割到3D打印

图2:3D打印的聚合物材质肝脏模型

在本例中，将MRI扫描的患者图像数据导入医疗建模软件，分割目标区域。在对图像数据进行处理之后，该软件便生成了一个肝脏模型，该模型具有较高的精度，可以使用聚合物喷射 3D打印机进行3D打印。将叠加后的DICOM图像数据直接导入专用医学分割软件中，并在轴向和平面方向进行适当对齐，使用集成的阈值转换工具，可以生成一个3D渲染图和并实现可视化。进一步的细化可以通过“paint with threshold”和自动全局蒙版优化工具进行。将分割过程生成的三维网格模型导出到3D打印机切片软件中进行预打印处理。三维模型包含三个适合保存放射性同位素样品的腔体，腔体大小不同(4mm、11m和40mm直径)，可以模拟不同大小的肿瘤。

图3:MRI扫描仪中3D打印的肝脏模型

总结

英国每年有6000多例肝癌新发病例，5年相对生存率约为31%。肝细胞对辐射非常敏感。需要高度有针对性和有计划的干预措施，以限制对患者肝脏的长期不良副作用，同时最大限度地发挥手术的影响。3D医学建模和3D打印可用于制造特定于患者的3D肝脏模型，在这种情况下，识别肝和肿瘤之间的边界显得尤为重要。3D模型可以帮助临床医生在确定治疗方案之前了解肿瘤的情况，从而降低对周围组织的辐射暴露风险，并减少对肾脏的损害。

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