[发明专利]一种心脏3D打印系统及其打印方法

说明书

本发明公开了一种心脏3D打印系统，包括计算机、超声波诊断仪、CT设备、MRI设备和3D生物打印机，计算机的输入端接有相似度比较模块、生理记录仪和生理参数输入模块，计算机的输出端接有显示模块和图像分割模块，图像分割模块接有通信模块，相似度比较模块接有相似度计算模块和参数输入模块，相似度计算模块接有第一3D转换模块、第二3D转换模块和超声波存储器。本发明结合三种成像设备对心脏进行三维图形的融合建立，提高了成像精准度，减少了误差，在进行心脏3D模型的生成中，为了避免心脏3D模型上的生物细胞不能实现同步收缩，因此将心脏部位血管单独进行3D打印，为后期泵血功能提供清晰的血管管路，为提高生物细胞同步收缩提供技术支撑。

技术领域

本发明属于医疗技术技术领域，具体涉及一种心脏3D打印系统及其打印方法。

背景技术

长期以来，对心脏结构异常的检查需要医师在头脑中经过“想象”形成三维图像，要求具备比较丰富的临床经验和空间想象能力，这大大增加了临床医师手术、医学院教学等工作的难度和压力；对心脏实时动态变化情况的掌握就难度更大。

近年来，逐渐兴起的三维3D打印技术可以进行实物打印，打印出来的心脏模型可以立体地显示心脏疾病的异常状态，可为结构性心脏病的评估提供更为直观准确的信息。3D打印技术最早出现在上世纪90年代中期，是快速成型技术的一种。以数字模型文件为基础，运用可粘合材料，通过逐层打印的方式构造物体。而3D打印心脏，涉及到的是3D打印技术中难度最高的一个分支—3D生物打印。不同于普通3D打印使用的PVC塑料或金属，生物打印使用的材料是人体细胞和粘合剂。

3D打印心脏是应用3D打印技术实施人类器官仿制的又一成果。该3D打印心脏可用于心脏解剖的副本，对于练习复杂的心脏手术大有裨益。三维打印技术，又称为叠加制造技术或快速成型技术，在医学领域目前应用范围主要限于牙科、骨科，以及生物工程、再生医学等基础研究方面，在心脏疾病临床应用方面的研究较少。

3D生物打印首先需要对人体进行CT扫描并通过计算机软件分析结果，建立人体的心脏模型，对细胞在每层组织中的位置做详细说明。这一步的挑战在于，迄今为止人类对于微观世界的理解一直停留在二维水平。产生这种现象的原因部分在于显微镜下的标本必须在二维条件下进行观察——被放在细薄的载玻片上，这样上方或者下方的光线就可以照亮它。即使拥有现代计算机和制图软件，生物学家也很难从三维立体角度理解细胞与组织器官之间的相互联系，因此在三维立体模型的获取过程中，都是基于来自于CT(ComputedTomography，即电子计算机断层扫描)或者MRI(Nuclear Magnetic Resonance Imaging，即核磁共振成像)的二维图像进行的，容易出现误差。

其次3D生物打印还要面临的一个问题是，半生物半人工的结合体面临的最大技术挑战就是使其能够像正常的人体心脏细胞一样完成协同工作。因此需要将打印成型的心脏放入孵化器中进行培养，依靠细胞自身的生物发育反应实现组合。细胞依靠天然的自我组织性质连接血管，最终组合每个部件，促成心脏的发育。这是3D生物打印最容易失败的步骤。

因此需要一种能够降低3D生物打印过程中由二维图像带来的误差、以及能检测3D生物打印成果的生理参数、能提高心脏细胞协同工作的心脏3D打印系统及其打印方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种心脏3D打印系统及其打印方法，其结构简单、设计合理，结合三种成像设备对心脏进行三维图形的融合建立，提高了成像精准度，减少了误差，在进行心脏3D模型的生成中，为了避免心脏3D模型上的生物细胞不能实现同步收缩，因此将心脏部位血管单独进行3D打印，为后期泵血功能提供清晰的血管管路，为提高生物细胞同步收缩提供技术支撑。