CN110310364B - 一种心脏3d打印系统及其打印方法 - Google Patents

一种心脏3d打印系统及其打印方法 Download PDF

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Abstract

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。

Description

一种心脏3D打印系统及其打印方法
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。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种心脏3D打印系统，其特征在于：包括计算机、超声波诊断仪、CT设备、MRI设备和3D生物打印机，所述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，所述计算机的输出端接有显示模块和图像分割模块，所述图像分割模块接有用于实现计算机与3D生物打印机通信的通信模块，所述计算机接有计算机存储器，所述相似度比较模块接有相似度计算模块和参数输入模块，所述相似度计算模块接有第一3D转换模块、第二3D转换模块和与超声波诊断仪相连接的超声波存储器，所述第一3D转换模块与CT设备的CT存储器相接，所述第二3D转换模块与MRI设备的超MRI存储器相接，相似度计算模块与计算机通信连接。
上述的一种心脏3D打印系统，其特征在于：所述超声波诊断仪具有相控阵探头，所述相控阵探头采用X5-1经胸三维超声相控阵探头或者X7-2T经食管三维超声相控阵探头。
上述的一种心脏3D打印系统，其特征在于：所述生理记录仪为多道生理记录仪。
上述的一种心脏3D打印系统，其特征在于：所述通信模块为基于NB-IOT的物联网通信模块。
本发明还公开了一种心脏3D打印方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、心脏图像扫描：
步骤101：通过超声波诊断仪采集患者心脏部位的三维图像，获取心脏部位超声波三维图像；
步骤102：通过CT设备对患者心脏部位进行断层扫描，获取患者心脏部位的CT信息，第一3D转换模块根据CT信息建立心脏部位CT三维图像；
步骤103：通过MRI设备对患者心脏部位进行断层扫描，获取患者心脏部位的MRI信息，第二3D转换模块根据MRI信息建立心脏部位MRI三维图像；
步骤二、相似度比较：
步骤201：相似度计算模块分别计算超声波三维图像、CT三维图像和MRI三维图像两两之间的相似度，
Figure GDA0003966353400000031
表示超声波三维图像和CT三维图像的相似度，
Figure GDA0003966353400000032
表示超声波三维图像和MRI三维图像的相似度，
Figure GDA0003966353400000033
表示CT三维图像和MRI三维图像的相似度；
步骤202：相似度比较模块对
Figure GDA0003966353400000034
进行比较，其中
Figure GDA0003966353400000035
表示相似度阈值，若
Figure GDA0003966353400000041
且
Figure GDA0003966353400000042
进入步骤三，否则返回步骤一；
步骤三、心脏图像信息融合：计算机对超声波三维图像、CT三维图像和MRI三维图像采用插值法重建三维图像；
步骤四、三维图像信息分离：图像分割模块对步骤三中的三维图像进行图形灰度值分割，得到患者心脏部位血管图形数据；
步骤五、心脏模型3D打印：
步骤501、图像分割模块通过通信模块将心脏部位血管图形数据输入到3D生物打印机中，使用生物活细胞和生物墨水进行打印，构造心脏部位血管架；
步骤502、图像分割模块通过通信模块将步骤三中的三维图像数据输入到3D生物打印机中，使用生物活细胞和生物墨水在心脏部位血管架的基础上，以心脏部位血管架为中心逐层构建细胞组织结构层，并进行细胞黏贴，得到心脏3D模型；
步骤五、生理参数验证：生理记录仪获取心脏3D模型的生理参数，并发送给计算机。
上述的方法，其特征在于：所述
Figure GDA0003966353400000043
所的取值范围为98.2％～99.5％。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
1、本发明的结构简单、设计合理，实现及使用操作方便。
2、本发明中，超声波诊断仪可实时获取断层图像的特征，包括图像形态、辉度、内部结构、边界回声、回声总体、脏器后方情况以及周围组织表现；CT设备能做人体横断面的扫描成像；MRI设备可做横断、矢状、冠状和任意切面的成像；因此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，使用效果好。
3、本发明中，通过相似度比较模块对相似度计算模块计算得到的三个相似度和通过参数输入模块输入的相似度阈值进行比较，当且仅当三个相似度均大于相似度阈值，才可进行三维图像模型的建立，若三个相似度有一个及以上的相似度不大于相似度阈值，则认为超声波三维图像或患者心脏部位CT三维图像或患者心脏部位MRI三维图像在获取过程中出现错误，从而不能被采纳，需要重新进行获取，避免三维图像模型在建立过程中出现错误，使用效果好。
4、本发明中，采用生理记录仪实时对心脏模块进行生理参数的获取，并发送给计算机，计算机对生理记录仪实时获取的心脏3D模块生理参数和通过生理参数输入模块13输入的生理参数阈值进行对比，并将生理记录仪实时获取的心脏模块生理参数、通过生理参数输入模块输入的生理参数阈值和对比结果均显示在显示模块上，方便观察。
5、本发明中，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。
综上所述，本发明结构简单、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。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
图1为本发明的心脏3D打印方法的方法流程图。
图2为本发明心脏3D打印系统的电路原理框图。
附图标记说明:
1—超声波诊断仪；       2—超声波存储器；      3—CT设备；
4—CT存储器；           5—第一3D转换模块；    6—MRI设备；
7—MRI存储器；          8—第二3D转换模块；    9—相似度比较模块；
10—计算机；            11—3D生物打印机；     12—生理记录仪；
13—生理参数输入模块；  14—显示模块；         15—计算机存储器；
16—相似度计算模块；    17—参数输入模块；     18—通信模块；
19—图像分割模块。
具体实施方式
下面结合附图及本发明的实施例对本发明的方法作进一步详细的说明。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施方式例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。
如图1至图2所示，本发明的一种心脏3D打印系统，包括计算机10、超声波诊断仪1、CT设备3、MRI设备6和3D生物打印机11，所述计算机10的输入端接有相似度比较模块9、生理记录仪12和生理参数输入模块13，所述计算机10的输出端接有显示模块14和用于实现计算机10与3D生物打印机11通信的通信模块18，所述计算机10接有计算机存储器15，所述相似度比较模块9接有相似度计算模块16和参数输入模块17，所述相似度计算模块16接有第一3D转换模块5、第二3D转换模块8和与超声波诊断仪1相连接的超声波存储器2，所述第一3D转换模块5与CT设备3的CT存储器相接，所述第二3D转换模块8与MRI设备6的超MRI存储器7相接。
实际使用时，超声波诊断仪1采用B型超声波诊断仪，B型超声波诊断仪可实时获取断层图像的特征，包括图像形态、辉度、内部结构、边界回声、回声总体、脏器后方情况以及周围组织表现等。
CT设备3仅能做人体横断面的扫描成像。
MRI设备6可做横断、矢状、冠状和任意切面的成像，因此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，使用效果好。
具体实施时，超声波诊断仪1获取患者心脏部位的断层图像，并生成三维图形存储在超声波存储器2中；CT设备3多次获取患者心脏部位的横断面图像，由第一3D转换模块5将多个2D的CT断层图像生成患者心脏部位CT三维图像；MRI设备6多次获取患者心脏部位不同切面的断层图像，然后第二3D转换模块8将多个2D的MRI断层图像生成患者心脏部位MRI三维图像。
相似度计算模块16对患者心脏部位超声波三维图像、患者心脏部位CT三维图像和患者心脏部位MRI三维图像两两之间计算相似度，计算方法可参考专利申请号为201210547372.7的专利中所记载的图像相似度判断方法。
而后，相似度比较模块9对相似度计算模块16计算得到的三个相似度和通过参数输入模块17输入的相似度阈值进行比较，当且仅当三个相似度均大于相似度阈值，才可进行三维图像模型的建立。
若三个相似度有一个及以上的相似度不大于相似度阈值，则认为超声波三维图像或患者心脏部位CT三维图像或患者心脏部位MRI三维图像在获取过程中出现错误，从而不能被采纳，因此需要重新进行获取，避免三维图像模型在建立过程中出现错误，使用效果好。
当且仅当三个相似度均大于相似度阈值时，计算机10通过相似度计算模块16获取患者心脏部位超声波三维图像、患者心脏部位CT三维图像和患者心脏部位MRI三维图像，并对患者心脏部位超声波三维图像、患者心脏部位CT三维图像和患者心脏部位MRI三维图像进行插值运算，得到三维图像模型数据，并存储在计算机存储器15中。
而后通过图像分割模块19对三维图像模型数据进行灰度值分割，得到心脏部位血管图形数据，并存储在计算机存储器15中。然后先打印心脏部位血管，而后在心脏部位血管的基础上构建细胞组织结构层，并将细胞组织结构层和心脏部位血管通过黏贴剂进行黏贴，从而完成心脏3D模型的打印。
打印完成后，心脏3D模型与体外循环机相接，生理记录仪12实时对心脏3D模块进行生理参数的获取，并发送给计算机10，计算机10对生理记录仪12实时获取的心脏3D模块生理参数和通过生理参数输入模块13输入的生理参数阈值进行对比，并将生理记录仪12实时获取的心脏3D模块生理参数、通过生理参数输入模块13输入的生理参数阈值和对比结果均显示在显示模块14上。
需要说明的是，本发明中，第一3D转换模块5、第二3D转换模块8、相似度计算模块16、相似度比较模块9、图像分割模块19均为现有技术设备，可以直接购置并连接使用。
本实施例中，所述超声波诊断仪1具有相控阵探头，所述相控阵探头采用X5-1经胸三维超声相控阵探头或者X7-2T经食管三维超声相控阵探头。
实际使用时，相控阵探头是超声探头晶片的组合，由多个压电晶片按一定的规律分布排列，然后逐次按预先规定的延迟时间激发各个晶片，所有晶片发射的超声波形成一个整体波阵面，能有效地控制发射超声束的形状和方向，能实现超声波的波束扫描、偏转和聚焦。
本实施例中，所述生理记录仪12为多道生理记录仪。
实际使用时，多道生理记录仪是进行生理，药理，毒力学研究的常用工具，被视为是生理，药理，毒理学研究的主要实验平台。它功能广泛，可进行各种生理信号采集分析，如心电，脑电，温度，张力，血压等。多道生理信号记录仪还具备触发，控制，监测其它设备的能力，因此将多道生理仪经常与计算机10联用，构成生命科学研究系统。
本实施例中，采用型号为p3plus的多道生理记录仪对心脏3D模型进行心电图检测。
本实施例中，所述通信模块18为基于NB-IOT的物联网通信模块。
实际使用时，基于NB-IOT的物联网通信模块包括中央处理芯片、NB-IoT模块(基于蜂窝的窄带物联网模块)及无线通信天线。其中，中央处理芯片是整个物联网终端的核心模块，用于物联网终端中各功能模块的控制。其根据外部管理平台输入的控制命令，控制物联网终端中各功能模块执行相应的动作。NB-IoT模块与中央处理芯片电连接，用于建立物联网终端的网络连接。使物联网终端能够直接部署于GSM网络、UMTS网络或LTE网络，实现物联网终端连接的智能家居等设备实现物联。为了保证物联网终端的网络连接，还设置有与中央处理芯片连接的无线通信天线，用于物联网终端的与外部设备之间的数据传输，从而，在保障物联网通信模块功能的基础上，有效实现了简化物联网通信模块结构。
本发明的一种心脏3D打印方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、心脏图像扫描：
步骤101：通过超声波诊断仪1采集患者心脏部位的三维图像，获取心脏部位超声波三维图像；
步骤102：通过CT设备3对患者心脏部位进行断层扫描，获取患者心脏部位的CT信息，第一3D转换模块5根据CT信息建立心脏部位CT三维图像；
步骤103：通过MRI设备6对患者心脏部位进行断层扫描，获取患者心脏部位的MRI信息，第二3D转换模块8根据MRI信息建立心脏部位MRI三维图像。
实际使用时，超声波诊断仪1获取患者心脏部位的断层图像，并生成三维图形存储在超声波存储器2中；CT设备3多次获取患者心脏部位的横断面图像，由第一3D转换模块5将多个2D的CT断层图像生成患者心脏部位CT三维图像；MRI设备6多次获取患者心脏部位不同切面的断层图像，然后第二3D转换模块8将多个2D的MRI断层图像生成患者心脏部位MRI三维图像。超声波诊断仪1采用B型超声波诊断仪，B型超声波诊断仪可实时获取断层图像的特征，包括图像形态、辉度、内部结构、边界回声、回声总体、脏器后方情况以及周围组织表现等。CT设备3能做人体横断面的扫描成像，MRI设备6可做横断、矢状、冠状和任意切面的成像。
因此结合三种成像设备以不同成像原理对患者心脏部位进行三维图形的获取，避免单次获取的误差，避免单一成像原理对患者心脏部位病灶的漏查，减少了误差，使用效果好。
步骤二、相似度比较：
步骤201：相似度计算模块16分别计算超声波三维图像、CT三维图像和MRI三维图像两两之间的相似度，
Figure GDA0003966353400000101
表示超声波三维图像和CT三维图像的相似度，
Figure GDA0003966353400000102
表示超声波三维图像和MRI三维图像的相似度，
Figure GDA0003966353400000103
表示CT三维图像和MRI三维图像的相似度。
实际使用时，相似度计算方法可参考专利申请号为201210547372.7的专利中所记载的图像相似度判断方法。
步骤202：相似度比较模块9对
Figure GDA0003966353400000104
进行比较，其中
Figure GDA0003966353400000105
表示相似度阈值，若
Figure GDA0003966353400000111
且
Figure GDA0003966353400000112
进入步骤三，否则返回步骤一。
实际使用时，
Figure GDA0003966353400000113
所的取值范围为98.2％～99.5％。
具体实施时，
Figure GDA0003966353400000114
取99％，当且仅当三个相似度均大于99％，才可进行三维图像模型的建立。
若三个相似度有一个及以上的相似度不大于相似度阈值，则认为超声波三维图像或患者心脏部位CT三维图像或患者心脏部位MRI三维图像在获取过程中出现错误，从而不能被采纳，因此需要重新进行获取，避免三维图像模型在建立过程中出现错误，使用效果好。
步骤三、心脏图像信息融合：计算机10对超声波三维图像、CT三维图像和MRI三维图像采用插值法重建三维图像。
实际使用时，当且仅当三个相似度均大于相似度阈值时，计算机10通过相似度计算模块16获取患者心脏部位超声波三维图像、患者心脏部位CT三维图像和患者心脏部位MRI三维图像，并对患者心脏部位超声波三维图像、患者心脏部位CT三维图像和患者心脏部位MRI三维图像进行插值运算，得到三维图像模型数据，并存储在计算机存储器15中。
步骤四、三维图像信息分离：图像分割模块19对步骤三中的三维图像进行图形灰度值分割，得到患者心脏部位血管图形数据。
步骤五、心脏模型3D打印：
步骤501、图像分割模块19通过通信模块18将心脏部位血管图形数据输入到3D生物打印机11中，使用生物活细胞和生物墨水进行打印，构造心脏部位血管架；
步骤502、图像分割模块19通过通信模块18将步骤三中的三维图像数据输入到3D生物打印机11中，使用生物活细胞和生物墨水在心脏部位血管架的基础上，以心脏部位血管架为中心逐层构建细胞组织结构层，并进行细胞黏贴，得到心脏3D模型。
实际使用时，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。
步骤五、生理参数验证：生理记录仪12获取心脏3D模型的生理参数，并发送给计算机10。
实际使用时，心脏3D模型与体外循环机相接，生理记录仪12实时对心脏3D模块进行生理参数的获取，并发送给计算机10，计算机10对生理记录仪12实时获取的心脏3D模块生理参数和通过生理参数输入模块13输入的生理参数阈值进行对比，并将生理记录仪12实时获取的心脏3D模块生理参数、通过生理参数输入模块13输入的生理参数阈值和对比结果均显示在显示模块14上。
以上所述，仅是本发明的实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。

Claims (6)

1.一种心脏3D打印系统，其特征在于：包括计算机(10)、超声波诊断仪(1)、CT设备(3)、MRI设备(6)和3D生物打印机(11)，所述计算机(10)的输入端接有相似度比较模块(9)、生理记录仪(12)和生理参数输入模块(13)，所述计算机(10)的输出端接有显示模块(14)和图像分割模块(19)，所述图像分割模块(19)接有用于实现计算机(10)与3D生物打印机(11)通信的通信模块(18)，所述计算机(10)接有计算机存储器(15)，所述相似度比较模块(9)接有相似度计算模块(16)和参数输入模块(17)，所述相似度计算模块(16)接有第一3D转换模块(5)、第二3D转换模块(8)和与超声波诊断仪(1)相连接的超声波存储器(2)，所述第一3D转换模块(5)与CT设备(3)的CT存储器(4)相接，所述第二3D转换模块(8)与MRI设备(6)的MRI存储器(7)相接，相似度计算模块(16)与计算机(10)通信连接，
还包括以下步骤：
步骤一、心脏图像扫描：
步骤101：通过超声波诊断仪1采集患者心脏部位的三维图像，获取心脏部位超声波三维图像；
步骤102：通过CT设备3对患者心脏部位进行断层扫描，获取患者心脏部位的CT信息，第一3D转换模块5根据CT信息建立心脏部位CT三维图像；
步骤103：通过MRI设备6对患者心脏部位进行断层扫描，获取患者心脏部位的MRI信息，第二3D转换模块8根据MRI信息建立心脏部位MRI三维图像；
步骤二、相似度比较：
步骤201：相似度计算模块16分别计算超声波三维图像、CT三维图像和MRI三维图像两两之间的相似度，
Figure FDA0003966353390000011
表示超声波三维图像和CT三维图像的相似度，
Figure FDA0003966353390000012
表示超声波三维图像和MRI三维图像的相似度，
Figure FDA0003966353390000013
表示CT三维图像和MRI三维图像的相似度；
步骤202：相似度比较模块9对
Figure FDA0003966353390000021
进行比较，其中
Figure FDA0003966353390000022
表示相似度阈值，若
Figure FDA0003966353390000023
且
Figure FDA0003966353390000024
进入步骤三，否则返回步骤一；
步骤三、心脏图像信息融合：计算机10对超声波三维图像、CT三维图像和MRI三维图像采用插值法重建三维图像；
步骤四、三维图像信息分离：图像分割模块19对步骤三中的三维图像进行图形灰度值分割，得到患者心脏部位血管图形数据；
步骤五、心脏模型3D打印：
步骤501、图像分割模块19通过通信模块18将心脏部位血管图形数据输入到3D生物打印机11中，使用生物活细胞和生物墨水进行打印，构造心脏部位血管架；
步骤502、图像分割模块19通过通信模块18将步骤三中的三维图像数据输入到3D生物打印机11中，使用生物活细胞和生物墨水在心脏部位血管架的基础上，以心脏部位血管架为中心逐层构建细胞组织结构层，并进行细胞黏贴，得到心脏3D模型；
步骤五、生理参数验证：生理记录仪12获取心脏3D模型的生理参数，并发送给计算机10。
2.按照权利要求1所述的一种心脏3D打印系统，其特征在于：所述超声波诊断仪(1)具有相控阵探头，所述相控阵探头采用X5-1经胸三维超声相控阵探头或者X7-2T经食管三维超声相控阵探头。
3.按照权利要求1所述的一种心脏3D打印系统，其特征在于：所述生理记录仪(12)为多道生理记录仪。
4.按照权利要求1所述的一种心脏3D打印系统，其特征在于：所述通信模块(18)为基于NB-IOT的物联网通信模块。
5.一种利用权利要求1所述的心脏3D打印系统进行心脏3D打印的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、心脏图像扫描：
步骤101：通过超声波诊断仪(1)采集患者心脏部位的三维图像，获取心脏部位超声波三维图像；
步骤102：通过CT设备(3)对患者心脏部位进行断层扫描，获取患者心脏部位的CT信息，第一3D转换模块(5)根据CT信息建立心脏部位CT三维图像；
步骤103：通过MRI设备(6)对患者心脏部位进行断层扫描，获取患者心脏部位的MRI信息，第二3D转换模块(8)根据MRI信息建立心脏部位MRI三维图像；
步骤二、相似度比较：
步骤201：相似度计算模块(16)分别计算超声波三维图像、CT三维图像和MRI三维图像两两之间的相似度，
Figure FDA0003966353390000031
表示超声波三维图像和CT三维图像的相似度，
Figure FDA0003966353390000032
表示超声波三维图像和MRI三维图像的相似度，
Figure FDA0003966353390000033
表示CT三维图像和MRI三维图像的相似度；
步骤202：相似度比较模块(9)对
Figure FDA0003966353390000034
进行比较，其中
Figure FDA0003966353390000035
表示相似度阈值，若
Figure FDA0003966353390000036
且
Figure FDA0003966353390000037
进入步骤三，否则返回步骤一；
步骤三、心脏图像信息融合：计算机(10)对超声波三维图像、CT三维图像和MRI三维图像采用插值法重建三维图像；
步骤四、三维图像信息分离：图像分割模块(19)对步骤三中的三维图像进行图形灰度值分割，得到患者心脏部位血管图形数据；
步骤五、心脏模型3D打印：
步骤501、图像分割模块(19)通过通信模块(18)将心脏部位血管图形数据输入到3D生物打印机(11)中，使用生物活细胞和生物墨水进行打印，构造心脏部位血管架；
步骤502、图像分割模块(19)通过通信模块(18)将步骤三中的三维图像数据输入到3D生物打印机(11)中，使用生物活细胞和生物墨水在心脏部位血管架的基础上，以心脏部位血管架为中心逐层构建细胞组织结构层，并进行细胞黏贴，得到心脏3D模型；
步骤五、生理参数验证：生理记录仪(12)获取心脏3D模型的生理参数，并发送给计算机(10)。
6.按照权利要求5所述方法，其特征在于：所述
Figure FDA0003966353390000041
所的取值范围为98.2％～99.5％。
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