3D打印經(jīng)常用于兒科手術，但它也被用于嬰兒尚未出生的困難醫(yī)療案例中。 位于圣路易斯華盛頓大學（WUSTL）的一個合作研究團隊已經(jīng)測試了一種使用3D技術的新方法，該方法可用于制作新的診斷工具，能夠測量孕晚期嬰兒大腦的生長和折疊模式 的懷孕。

隨著大腦皮層的表面積增大并開始折疊，嬰兒的大腦在孕晚期會經(jīng)歷非?？焖俚淖訉m內(nèi)發(fā)育。 根據(jù)以前的研究，這個重要和快速增長的細節(jié)可能因嬰兒而異，因為這個過程非常個性化。 小褶皺有點隨意地塑造和分布，但主要褶皺可以在寶寶的大腦中形成重要的標志。

“人們大腦中真正有趣的事情之一就是他們非常不同，但又非常相似。 我們都有相同的組件，但是我們的大腦褶皺就像指紋一樣：每個人都有不同的模式，“WUSTL工程與應用科學學院Lilyan＆E. Lisle Hughes機械工程教授Philip Bayly解釋道。 “理解折疊的機械過程 - 當它發(fā)生時 - 可能是一種檢測大腦發(fā)育問題的方法。”

當皮質(zhì)折疊被破壞時，它可能導致情緒和認知障礙，盡管許多人研究了產(chǎn)生正常和異常折疊的過程，但除了孕早期快速擴張發(fā)揮作用的事實外，對它們知之甚少。 在此期間能夠準確衡量增長模式會有所幫助，但迄今為止的努力并未取得多大成功。 但是這個研究小組希望能夠提供幫助。

研究人員在PNAS上發(fā)表了一篇關于他們發(fā)現(xiàn)的在線論文，題目為“早產(chǎn)人腦折疊過程中皮層擴張的動態(tài)模式”; 合作者包括來自倫敦帝國學院和倫敦國王學院的Kara E. Garcia，Emma C. Robinson，Dimitrios Alexopoulos，Donna L. Dierker，Matthew F. Glasser，Timothy S. Coalson，Cynthia M. Ortinau，來自帝國學院的Daniel Rueckert 倫敦，Larry A. Taber，David C. Van Essen，Cynthia E. Rogers，Christopher D. Smyser和Bayly。

根據(jù)摘要，“在這項研究中，我們提出了一種獨特的方法來估計連續(xù)皮層重建的局部增長。使用解剖學上受限制的多模態(tài)表面匹配（aMSM），我們獲得了同一個體的年輕和老年皮層重建之間準確的，物理引導的點對應關系。從每一對表面，我們都以前所未有的精確度計算連續(xù)的，光滑的皮質(zhì)擴張圖。通過考慮在快速皮質(zhì)擴張期間（28-38周經(jīng)期年齡）掃描二至四次的30名早產(chǎn)兒，我們觀察到皮層表面的生長區(qū)域差異與新褶皺的出現(xiàn)一致。此外，這些增長模式在發(fā)展過程中發(fā)生變化，非受傷受試者遵循高度一致的軌跡。這些信息提供了關于皮層生長動態(tài)變化的詳細圖片，將細微（細胞）和宏觀（折疊）尺度上的發(fā)展模式聯(lián)系起來。由于我們的方法為個體大腦提供了特定的生長圖，因此我們也能夠檢測到受傷引起的改變?！?/span>

3D繪圖技術經(jīng)常用于讓人們更加準確地了解世界各地城市中的水下場景和繁忙的街道，但它也可以用來仔細觀察我們身體內(nèi)的器官。

工程博士生卡拉加西亞與該大學醫(yī)學院的其他研究人員合作，獲取三維MRI圖像，由神經(jīng)病學副教授克里斯托弗·施密澤醫(yī)學博士和他的兒科神經(jīng)影像學團隊對30名早產(chǎn)兒的大腦進行掃描。在大腦迅速擴張期間，通常發(fā)生在28至30周之間，嬰兒每次掃描兩至四次。

然后，該團隊使用新的計算機算法，在年輕和年長的同齡嬰兒的皮質(zhì)重建之間獲得準確的點對點對應關系;這兩個表面允許團隊計算擴展的準確地圖。

通過使用最小能量方法比較嬰兒在不同時間的大腦表面，團隊能夠看到折疊模式的一些細微差異。

“最小能量方法是最有可能從物理角度考慮的方法。 當我們從MR圖像中獲取表面時，我們不知道舊表面上哪些點與年輕表面上的哪些點相對應，“Bayly說。 “我們推論說，由于自然是有效的，最可能的對應關系是在地表標志之間產(chǎn)生最佳匹配的對應關系，同時最大限度地減少大腦在其成長過程中必須扭曲的程度。

“當你使用這種最小能量方法時，你在分析中擺脫了很多噪音，而這些以前隱藏在數(shù)據(jù)中的微妙增長模式出現(xiàn)了。 我們不僅對這些發(fā)育過程有了更好的了解，而且希望醫(yī)生能夠評估個體患者，觀察他們的大腦發(fā)育模式，并且弄清楚它們?nèi)绾胃櫋！?/span>

這些發(fā)現(xiàn)可能會導致測量工具對新生兒重癥監(jiān)護病房非常有用，因為他們可以早期提醒醫(yī)生和護士早產(chǎn)兒發(fā)育障礙，這可能會影響他們以后的生活。

貝利解釋說：“你也會發(fā)現(xiàn)在晚年患有認知問題的人群中出現(xiàn)折疊異常，包括自閉癥和精神分裂癥。 如果醫(yī)學研究人員更好地理解折疊過程以及發(fā)生錯誤或不同的情況，那么他們可以更多地了解導致這些問題的原因?！?/span>