先天性主动脉畸形是主动脉弓系统极为罕见的先天性畸形。可通过影像学分析或吞咽困难、锁骨下动脉盗血综合征等临床表现进行诊断1。在临床实践中，手术视野受限且术中可视化程度有限的情况下，准确识别解剖结构异常至关重要2,3。目前，外科医生通常在术前通过传统的平面二维（2-D）影像（如计算机断层扫描（CT）和磁共振成像（MRI））了解病情。然而，外科医生难以仅凭二维影像准确构建畸形结构的立体图像，因此在术中分离复杂主动脉血管时可能遇到难以预料的困难。这可能导致对血管、气管和食管的意外损伤，进而引发严重后果。
近十年来，三维（3-D）成像建模已应用于心脏外科手术，以帮助外科医生理解复杂解剖异常4,5,6,7。三维（3-D）打印技术可将建模数据转化为实体模型。与数字重建相比，3-D打印的实体模型能够更清晰地展现解剖细节，为畸形提供直观的视觉呈现。在主动脉异常手术中，打印出的直观3-D模型尤为重要，因为对主动脉位置理解不足可能给患者带来灾难性后果。手术过程中，任何错误都可能导致不可预测的大出血和组织损伤。通过使用打印模型，外科医生可以充分掌握主动脉分支的空间关系。在手术过程中，医生还可实时参考3-D模型，以避免因复杂血管位置而产生混淆。
本文介绍了一种利用3D打印模型进行先天性主动脉疾病术前规划和术中指导的实验方案。以Kommerell憩室（一种复杂的先天性主动脉异常）为例进行案例研究。具体步骤包括基于计算机断层扫描血管成像（CTA）的诊断、感兴趣区域的分割、构建3D模型、术前手术规划以及术中参考3D打印模型8。该3D打印策略可显著降低手术过程中不可预见的组织损伤风险。
该方法有助于解答复杂主动脉畸形领域中关于相机DICOM的关键问题。此技术的主要优势在于，3D打印模型可降低复杂主动脉手术期间发生不可预知组织损伤的风险。对于感兴趣区域的分割，需将所有计算机断层扫描及影像学图像以DICOM格式导入软件，并在病例库中双击打开患者病例。
选择DICOM序列，然后单击模型重建以打开模型重建页面。由一名工程师和一组心脏外科医生共同审阅以DICOM格式存储的原始数据，以识别关键解剖结构和感兴趣区域。要分割该区域，请单击阈值分割，并调整血管掩膜的阈值范围。
单击“确认”以在对象列表中生成血管掩膜，然后单击“重建”以在3D查看器中重建三维血管掩膜。再次单击“阈值分割”，并调整气管掩膜的阈值范围。单击“选区分割”以将感兴趣区域限定为纵隔和肺部，然后单击“掩膜编辑”以擦除气管与肺之间的连接部分。
单击区域生长，并在任意一个二维视图中的掩膜任意位置单击以选择种子点。确认区域随之生长，并且气管掩膜将显示在对象列表中。然后单击重建，在三维视图中重建三维气管，并将感兴趣区域保存为掩膜。
对于目标区域的三维重建，点击“导出”按钮，将三维模型以标准三角语言文件格式导出，并将模型放置在构建平台的中心位置。调整血管中心线在其端点处的切线方向，使其与平台的 Z 轴平行。系统将自动为悬空部分生成支撑结构。
单击切片并保存，然后在立体光刻打印机上设置适当的3D打印参数。打印完成后，使用405纳米紫外光以每秒三米的扫描速度照射软件切片生成的轮廓，使光敏树脂固化。随后，在手术前，让外科医生利用该3D打印模型，针对生成此3D模型的患者制定详细且精确的手术方案。
利用冠状面、横断面和矢状面的图像，可将计算机断层扫描与解剖图像重建为如图所示的三维模型。在这些图像中，可观察到主动脉与气管沿 Y 轴的解剖关系。该技术发展后，为从事 3D 打印研究的学者探索主动脉手术中的血管畸形开辟了道路。