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目的:探索3D打印及虚拟现实(virtual reality,VR)和混合现实(mixed reality,MR)技术在复杂先天性心脏病(先心病)外科诊疗中的应用方法和价值,为临床应用普及和规范化积累理论和实践基础。方法:将3D打印应用于多种复杂先心病的外科诊疗中,通过150个对应位点测量,对比分析3D打印模型与CT图像之间的一致性,分别将VR和MR技术应用于冠状动脉瘘(coronary artery fistula,CAF)/冠状动脉异常起源(Abnormal origin of coronary arteries,AOOCA)和肺动脉闭锁合并室间隔缺损和主肺侧枝血管(PA/VSD/MAPCAs)的外科诊疗中,通过主刀医生对三种技术评分(0~10分)和评价,分析它们的应用价值,探讨其应用方法、特点和局限性。结果:CT图像与国产3D打印机打印的3D打印心脏模型的测量值误差-0.07±0.67mm,P>0.05,皮尔森相关系数是0.997,证明两者误差小,具有良好的一致性;Bland-Altman分析显示,有143/150(95.33%)点在一致性界值区间内,认为临床应用中可以接受。主刀医生对真实心脏与3D打印心脏模型一致性评分的平均值为8.83±0.43,说明两者具有良好的一致性;对3D打印心脏模型的辅助诊疗的作用评分平均值是8.72±0.67,说明其应用价值较高。主刀医生一致认为4例CAF和4例AOOCA的VR虚拟心脏模型与真实心脏匹配程度好,VR技术显示的心血管结构清晰且直观,可以辅助术前精准诊断和手术规划,8例病例手术全部成功,出院状态良好。主刀医生一致认为7例PA/VSD/MAPCAs的MR虚拟心脏模型与真实心脏匹配程度好,MR技术显示的心血管结构(包括MAPCAs)清晰且直观,可以辅助术前精准诊断、手术规划和术中导航。其中,它在术中导航方面获得了3例7分和4例8分的评价,说明术中导航作用明显,但仍有改进空间,7例病例全部行单源化手术,其中6例成功出院,1例死亡,其死亡原因是低心排综合征,与手术规范和导航无关。结论:3D打印、VR和MR技术均可以准确、直观和清晰地在体外复现复杂先心病的解剖结构,可以在术前诊断、手术规划和术中导航等外科诊疗环节产生积极作用。三种技术各有特点,也有各自需要改进的地方。3D打印技术特点在于可以模拟实际的手术操作,但是打印材料和技术有待提升;VR技术特点在于可以用“内窥”视角探查心内和血管内结构,以及标记手术要点,但是操作工具有待丰富;MR技术特点在于可以将虚拟心脏模型与真实心血管结构重合,起到独特的术中导航作用,但是重合方法和效果有待改进和提高,操作工具有待完善,显示设备有待升级。