在過去的幾年中，在教學醫院的世界裏出現了從(cong) 某種意義(yi) 上可以說是一場3D打印革命的潮流，從(cong) 歐美到中國，我們(men) 已經看到3D打印的手術模型被用於(yu) 大幅提升手術成功幾率。這些3D打印模型通常是根據CT或MRI掃描結果來精確複製患者體(ti) 內(nei) 出問題的部分，使得醫生在進入手術室之前就能夠認真準備手術的每一步。不過目前有一個(ge) 問題就是3D建模過程相當耗時而複雜。

為(wei) 了解決(jue) 這個(ge) 問題，來自麻省理工學院（MIT）和波士頓兒(er) 童醫院的研究人員日前宣布開發出了一種係統，可以在數小時內(nei) 將MRI掃描數據轉化成可3D打印的醫療模型。

據了解，這個(ge) 新係統將在幾周後舉(ju) 行的醫學圖像計算與(yu) 計算機輔助幹預國際會(hui) 議（International Conference on Medical Image Computing and Computer Assisted Intervention）上正式發布。該項目的第一作者是MIT電氣工程和計算機科學專(zhuan) 業(ye) 的研究生Danielle Pace。她領導著分析軟件的開發，而波士頓兒(er) 童醫院的物理學家Medhi Moghari也做出了不可或缺的貢獻。Moghari主要負責開發優(you) 化掃描精度的程序。心髒病專(zhuan) 家Andrew Powell則負責這項研究的臨(lin) 床應用。所有的研究資金都來自於(yu) 波士頓兒(er) 童醫院和Harvard Catalyst的資助，後者主要關(guan) 注臨(lin) 床科學方麵的創新。

目前，這個(ge) 新係統仍處於(yu) 開發階段——預計將在秋天由七位心髒外科醫生對其進行評估研究——但它看起來非常已經非常不錯。該項目負責人及MIT電氣工程和計算機科學教授Polina Golland教授在該校網站上解釋說，這樣可以使3D打印的手術模型變得司空見慣。

這裏稍微解釋一下，MRI數據主要是由任意3D模型——甚至包括人體(ti) 的部位——的一係列橫截麵組成的。而這些橫截麵是由諸多明暗不同的區域組成的。現在，從(cong) 計算機視圖上，這些區域的邊界一直難以精確查明，而一些算法通常被視為(wei) 無法生成可供外科醫生使用的可靠的精確模型。雖然有一些針對通用模型的增強算法，比方說，人的心髒，可以讓它們(men) 更精確，但是當醫生要對不規則的心髒做手術的時候，它毫無用處。事實上，它可能還會(hui) 使情況變得更糟。

那麽(me) ，在製作3D打印模型時，MRI數據有什麽(me) 用？設計師們(men) 在手工製作模型時主要依靠這些橫截麵，但是這往往需要長達10小時以上的時間。“他們(men) 希望對孩子們(men) 進行掃描，花上大概一兩(liang) 天計劃他們(men) 打算如何進行手術。”Golland介紹手術的常見流程時說，“如果還需要一天時間去處理圖像，就變得很不方便。”

但是，由Pace和Golland開發的解決(jue) 方案選擇了一個(ge) 中間道路。對於(yu) 每個(ge) 3D模型，人類專(zhuan) 家隻需識別幾個(ge) 截麵的邊界，然後該數據被輸入一種圖象算法。獲得的結果非常好，即使專(zhuan) 家隻看了總麵積九分之一，從(cong) 200張截麵中分辨出14個(ge) 小塊，就足以獲得90％的一致率（agreement rate）。值得注意的是，這種方法隻需要一個(ge) 小時左右即可生成一個(ge) 模型，然後3D打印可能用時會(hui) 多一點。

雖然仍處於(yu) 開發階段，Golland認為(wei) ，該算法的性能可能會(hui) 通過增加整個(ge) 橫截麵上的小塊區域加以改進。除了其他的幾個(ge) 創新之外，這可能是實現準確快速地3D建模和打印的關(guan) 鍵。

為(wei) 了測試該係統，科學家們(men) 已經為(wei) 其設計了一項臨(lin) 床研究，這將涉及到在波士頓已經被治療過的10名患者。他們(men) 的MRI數據將供7名外科醫生研究，這些醫生將獲得3D打印的實體(ti) 模型、3D數字模型和數據，並用它來製定手術方案。這些反過來會(hui) 與(yu) 實際進行的治療方法相對比，並且有希望指明這項技術會(hui) 在那些方麵使外科醫生受益和提高手術成功率。