3D打印维生素D浸渍导管在磁共振引导介入中的应用：概念验证与成像特性分析

本研究针对磁共振(MR)引导介入术中导管可视化难题，创新性地采用3D打印技术制备维生素D浸渍导管。研究团队通过熔融沉积建模(FDM? )技术构建含维生素D溶液内腔的聚乳酸(PLA)导管原型，在1.5T MR扫描仪上验证其成像特性。结果显示三种维生素D异构体（胆钙化醇、麦角钙化醇、骨化三醇）的100%浓度溶液均能产生显著高于生理盐水的信噪比(SNR 130-139 vs 30)和对比噪声比(CNR 128-137 vs 28)，T1弛豫时间显著缩短(228±67 ms vs 3371±493 ms)。该技术为开发无线圈、低伪影的MR兼容介入器械提供了新思路。

　　

在影像引导介入领域，磁共振(MR)技术虽具有卓越的软组织对比度和空间分辨率，却因器械可视化难题长期未能广泛应用。传统介入导管采用聚醚嵌段酰胺等材料在MR下"隐形"，现有解决方案如被动标记（金属标记/造影剂）和主动追踪（内置射频线圈）均存在显著缺陷：前者难以区分导管与背景组织，后者则可能引发组织热损伤并降低导管柔韧性。更棘手的是，线圈产生的伪影会干扰手术导航，这些问题严重制约着MR引导复杂介入手术的发展。

华盛顿大学医学院团队在《3D Printing in Medicine》发表突破性研究，首次将3D打印与维生素D的MR显影特性相结合，开发出新型可视化导管。研究人员采用熔融沉积建模(FDM)技术，用聚乳酸(PLA)打印出内嵌300μL维生素D溶液腔室的18F导管，通过热塑性焊接密封。在1.5T MR扫描仪上，采用多翻转角(3°-45°)的3D梯度回波序列(GRE)评估三种维生素D异构体的成像性能，并与商业化"MR可见"材料Objet RGD525进行对比。

关键技术包括：1）基于SolidWorks设计含内腔的导管三维模型；2）使用第五代Replicator 3D打印机进行PLA材料挤出成型；3）1.5T MR扫描仪配合表面射频线圈采集数据；4）采用可变翻转角GRE序列进行T1 mapping；5）MATLAB和Prism软件进行SNR/CNR统计分析。

可视化导管验证
所有维生素D浸渍导管均产生明显MR信号，而RGD525材料导管未见显影。

显示三种100%浓度维生素D溶液信号强度显著优于盐水对照组。

信噪比与对比度分析
100%浓度维生素D的SNR(130-139)和CNR(128-137)较盐水提升4倍以上(p<0.001)，三种异构体间无统计学差异。50%稀释溶液则未显现优势，凸显浓度关键作用。

展示不同浓度下的信号衰减规律。

翻转角影响
FA15时维生素D信号达到峰值(SNR 166.84±84.34)，FA45时仍保持109.34±55.49，显著优于盐水(p<0.05)。

揭示最佳成像参数。

T1弛豫特性
维生素D溶液的T1值(228±67 ms)较盐水(3371±493 ms)缩短15倍(p<0.0001)，

证实其卓越的短T1信号特性。

该研究开创性地证明3D打印维生素D导管可实现无线圈MR追踪，其优势体现在：1）规避传统主动追踪的发热风险；2）消除被动标记的伪影干扰；3）PLA材料兼具生物相容性与可定制性。尽管存在密封工艺待优化等局限，这项技术为肝肿瘤消融、精准活检等MR引导手术开辟了新途径。未来研究需在生物组织中验证性能，并探索不同打印材料对信号稳定性的影响。这项融合增材制造与分子影像的创新，或将重塑介入放射学的器械发展范式。