【摘 要】
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多模态医学影像是指从各种非侵入性的成像技术中获得的图像数据,如超声心动图、放射性核素技术、多排计算机断层成像（CT）和心脏核磁共振（MRI）等,可以结合解剖学、形态学和器官功能的数据,有助于疾病的准确诊断,提高心血管疾病干预和临床治疗的结果。在过去的十年里,不断进步的软件和硬件允许各种成像方式的图像数据相互融合配准,称之为心脏融合成像。三维（3D）打印近年来逐步应用于心脏领域,图像数据源通常来自高
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多模态医学影像是指从各种非侵入性的成像技术中获得的图像数据,如超声心动图、放射性核素技术、多排计算机断层成像（CT）和心脏核磁共振（MRI）等,可以结合解剖学、形态学和器官功能的数据,有助于疾病的准确诊断,提高心血管疾病干预和临床治疗的结果。在过去的十年里,不断进步的软件和硬件允许各种成像方式的图像数据相互融合配准,称之为心脏融合成像。三维（3D）打印近年来逐步应用于心脏领域,图像数据源通常来自高分辨率心脏CT,能很好地显示心脏的整体结构,但是CT常需静脉造影,病人暴露于电离辐射中,且CT对于心脏瓣膜结构显示不如超声成像,鉴于CT和超声两种不同模态的医学图像各具优缺点,且超声三维重建心脏瓣膜结构的空间分辨率和准确度的不断提高,因此本研究拟进行优势互补,将超声左心瓣膜与CT左心图像相融合,通过动物实验及临床实验探究建立多模态影像融合心脏影像模型的方法学及其准确度,以提高心脏3D打印模型的准确性。本研究分两个部分:第一部分:应用超声-CT影像融合数据3D打印心脏方法学的动物实验研究第二部分:多模态医学影像融合技术3D打印左心模型方法学及准确度的研究第一部分应用超声-CT影像融合数据3D打印心脏方法学的动物实验研究目的本研究应用多模态心脏影像融合技术进行动物实验,获取超声-CT心脏影像融合方法和检验指标,评估其指标可靠性。方法6只比格犬均获取心脏CT增强图像及超声心脏瓣膜图像,使用Mimics 19.0软件及3-Matic 11.0软件对图像数据进行后处理,各配准点及瓣环平面对齐,将超声心脏瓣膜图像融合至CT心脏腔室上,获取融合左心数字模型。在数字模型和心脏标本上测量二尖瓣前外侧联合到心尖部最大径、二尖瓣后内侧联合到心尖部最大径、动脉瓣闭合口到心尖部最大径及二尖瓣环平面与主动脉瓣环平面夹角。结果成功完成超声-CT心脏影像融合,二尖瓣前外侧联合到心尖部最大径、二尖瓣后内侧联合到心尖部最大径、主动脉瓣闭合口到心尖部最大径及二尖瓣环平面与主动脉瓣环平面夹角测量值均无统计学差异,当瓣环角度差小于5°和瓣环平面与心尖部距离差值小于5%时,可以认为图像融合配准准确。结论通过以瓣环为解剖定位标志的内部特征法进行心脏CT-超声影像融合是可行并且准确的,二尖瓣环与主动脉瓣环之间夹角和瓣环平面与心尖部距离差值可作为配准准确性的检测指标。第二部分:多模态医学影像融合技术3D打印左心模型方法学及精准度的研究目的本研究拟采用超声瓣膜图像与CT心腔图像拼接融合,为3D打印心脏提供更丰富的解剖信息及新的图像处理方法。方法回顾性分析41例患者经食管三维超声心动图（3D-TEE）及心脏CTA的医学数字成像和通信（DICOM）图像,使用Mimics软件对数据进行后处理。单模态组只使用心脏CTA作为数据源,多模态组使用CT和超声作为数据源。对3D重建瓣膜结构进行评分,并测量两组瓣环周长、面积等参数,将单模态组与多模态组两组图像重合,测量两者瓣环平面夹角,计算各测值的绝对差值,行配对t检验、Bland-Altman分析及组内相关系数等统计学分析。结果超声重建瓣膜评分均高于CT重建瓣膜;两组瓣环相关参数差异均无统计学意义（均P＞0.05）,且一致性良好;图像配准检验时二尖瓣及主动脉瓣瓣环平面夹角均值及标准差分别为（3.15°±0.88°）、（2.87°±0.76°）。结论超声瓣膜与CT心脏图像融合精准,且超声瓣膜形态显示更佳,有助于提高3D打印心脏模型的仿真性。
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