宝宝头型不对称不用愁！Sci Rep 新研究：西瓜化身“头部模型”助力矫形器再升级

“宝宝后脑勺睡扁了怎么办？”，“头型左右不对称，会不会影响发育？”，新手爸妈的育儿日常里，宝宝头型问题总是高频焦虑点。尤其是新生儿期高发的变形性斜头畸形，更是让不少家长揪心，这种畸形在3月龄宝宝中患病率高达46%，即便到6月龄仍有27%的发生率，早产儿、体质较弱或长期保持同一睡姿的宝宝风险更高。

变形性斜头畸形的核心特征是头部矢状面不对称、枕骨扁平，若未能及时干预，不仅影响头型美观，还可能阻碍宝宝的精神运动发育，对后期认知与运动能力产生潜在影响。目前临床中，轻症宝宝可通过调整睡姿、物理治疗改善，但对于畸形较严重或年龄偏大的宝宝，就需要佩戴颅骨重塑矫形器进行矫正。然而传统刚性矫形器的短板十分明显：随着宝宝颅骨快速生长，矫形器适配性会逐渐下降，需要频繁调整内衬，还容易导致宝宝出汗、疼痛、皮肤感染，甚至影响亲子间的肢体亲近，给治疗带来诸多不便。

为推动更安全、舒适、有效的新型矫形器研发，寻找能精准模拟婴儿头部生长与变形特性的实验模型，近日发表于Sci Rep的一项研究带来了令人惊喜的创新方案——用西瓜打造婴儿头部生物模型，为该领域研究提供了重要支撑。

该研究的核心目标是构建能模拟婴儿头部生长与变形特性的生物模型，用于测试新型颅骨重塑矫形器的机械性能。研究者基于10例患有变形性斜头畸形、短头畸形或两者合并的婴儿MRI扫描数据，通过三维建模制作定制模具，将西瓜培育成对应畸形的婴儿头部形状，并系统验证了模型的形态相似度与生长特性。

研究结果首先证实了西瓜模型在形态上与原始婴儿头部扫描数据的高度一致性。10个西瓜成型后与原始头部模型的平均形状差异仅为1.6毫米，标准差1.88毫米，这一误差低于临床中婴儿颅骨对角线测量的3毫米误差阈值，充分证明该模型在几何形态上具备出色的仿真效果。

图1：典型变形性斜头畸形头部形状

在关键的对称性指标上，两者也表现出高度契合。原始婴儿头部扫描的平均颅骨比率为88.97%（标准差5.24%），西瓜模型为91.11%（标准差5.04%）；原始扫描的平均颅骨穹窿不对称指数为5.54%（标准差3.3%），西瓜模型为4.7%（标准差3.07%），微小的差异表明模型能精准复刻头部畸形的对称性特征，为后续矫形效果测试奠定了坚实基础。

图2：原始头部扫描与西瓜模型的距离测量

生长特性验证则凸显了该模型的核心优势。研究者选取4个成型后的西瓜模型，脱模后持续监测其生长情况，每日测量头围、双顶径和枕额径三项临床常用指标。结果显示，西瓜脱离模具约束后，仍能向各个方向持续生长，且保持着被外部物理约束重塑的能力，这与婴儿颅骨快速生长、骨板未融合且易变形的核心机械特性高度契合，完美复刻了婴儿头部生长的动态过程。

图3：成型后西瓜生长的每日测量

图4：婴儿头部与西瓜的截面图及动态晶格概念

与传统的计算模拟、统计模型或3D打印充气模型相比，西瓜生物模型的优势十分突出。它兼具生长与变形的动态特性，能更真实地模拟矫形器与生长中颅骨的机械相互作用；同时西瓜生长周期短，约4-6周即可达到6月龄婴儿头部大小，制备流程简便，实验成本可控，且无需涉及伦理争议，为新型功能梯度晶格结构矫形器的研发提供了安全、高效、可控的测试平台。

这项研究巧妙借助西瓜的天然生长与变形特性，成功构建出贴近真实婴儿头部特征的生物模型。其在形态相似度、生长动态和变形能力上的优异表现，解决了传统实验模型难以模拟颅骨生长动态过程的难题，为颅骨重塑矫形器研发提供了创新工具。未来，随着模型的进一步优化，将持续推动婴幼儿颅骨畸形治疗领域的发展，加速新型矫形器的迭代升级，减少临床并发症，为变形性斜头畸形患儿提供更舒适、有效的治疗方案，也让新手爸妈在育儿路上多一份安心与保障。（生物谷Bioon.com）

参考文献：

Veloso, F., Morais, P., Torres, H. et al. A mechanical model based on watermelons for the study of dynamic cranial remolding orthoses. Sci Rep 15, 42837 (2025). https://doi.org/10.1038/s41598-025-12088-2