3D打印技術(shù)在顱內(nèi)動脈瘤介入栓塞術(shù)中的應(yīng)用

劉子燕　王榮耀　李艷明　張櫻濤　張梅

【摘要】 目的：探討3D打印技術(shù)在顱內(nèi)動脈瘤介入栓塞術(shù)中的應(yīng)用價值。方法：選取2015年12月-2016年11月濱州醫(yī)學(xué)院附屬醫(yī)院介入手術(shù)室顱內(nèi)動脈瘤介入栓塞患者60例，各30例。對照組應(yīng)用傳統(tǒng)栓塞方法治療；試驗組采用3D-DSA旋轉(zhuǎn)成像，提取檢查結(jié)果的DICOM原始數(shù)據(jù)，輸入Mimics16軟件中進(jìn)行動脈瘤復(fù)合體三維重建，在重建模型內(nèi)設(shè)計出微導(dǎo)管塑形模型，將模型文件導(dǎo)入3D打印機(jī)（Nobel 1.0 3D Printer）按1∶1比例3D打印，獲得實體模型，根據(jù)實體模型將微導(dǎo)管塑形進(jìn)行栓塞。對比對照組與試驗組手術(shù)結(jié)果。結(jié)果：3D打印模型試驗組微導(dǎo)管均到位精準(zhǔn)，栓塞順利，術(shù)前談話時間（13.140±2.024）min，手術(shù)時間（27.913±2.810）min。而對照組30例患者中1例微導(dǎo)管未到位，栓塞失敗，2例栓塞時間超過1 h，術(shù)前談話時間（18.200±3.101）min，手術(shù)時間（47.483±11.217）min。兩組術(shù)前談話時間及術(shù)中操作時間差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P<0.01）。結(jié)論：3D打印模型應(yīng)用于顱內(nèi)動脈瘤介入栓塞中可以減少微導(dǎo)管操作并發(fā)癥，縮短手術(shù)時間，提高手術(shù)成功率及患者滿意率。

【關(guān)鍵詞】 3D打印； 顱內(nèi)動脈瘤； 微導(dǎo)管塑形； 動脈瘤栓塞

doi：10.14033/j.cnki.cfmr.2017.29.035 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 B 文章編號 1674-6805（2017）29-0071-03

Application of 3D Printing in Embolization of Intracranial Aneurysm Embolization/LIU Zi-yan，WANG Rong-yao，LI Yan-ming，et al.//Chinese and Foreign Medical Research，2017，15（29）：71-73

【Abstract】 Objective：To Research the application of 3D printing technology in intracranial aneurysm embolization.Method：A total of 60 intracranial aneurysm embolization patients in the interventional room of Binzhou Medical University Hospital from December 2015 to November 2016 was selected and divided into 2 groups.30 patients in the control group were treated in the traditional method of embolization.In the experimental group，through 3D-DSA rotational image，the DICOM raw data was obtained，and the later data was used to the 3D reconstruction of aneurysm complex.In the reconstructed model，micro-catheter remodeling was completed.After the model files were imported into 3D printer（Nobel 1.0 3D Printer），the model was printed out according to its original size.When the physical model was obtained，embolized the micro-catheter model，and then compared the results of 2 groups.Result：Micro-catheter in 3D printing model experimental group were accurately in position and the embolization was successful.The pre-operation communication time was （13.140±2.024）min，and the operation time was （27.913±2.810）min.While in the control group，1 micro-catheter was not in position and the embolization failed.2 of 30 embolizations costed too much time，each exceeding 1 hour.The pre-operation communication time was （18.200±3.101）min，and the operation time was （47.483±11.217）min.By comparison，both the pre-operation communication time and the operation time in the experimental group were shorter than those in the control group，the difference was statistically significant（P<0.01）.Conclusion：The application of 3D printing in embolization of intracranial aneurysm can reduce the complications caused by microcatheter operation.It can also shorten the operative time，improve the success rate of surgery and raise patientssatisfaction.endprint

【Key words】 3D printing； Intracranial aneurysm； Micro-catheter remodeling； Aneurysm embolization

First-authors address：Binzhou Medical University Hospital，Binzhou 256603，China

3D打印技術(shù)是一種以數(shù)字模型文件為基礎(chǔ)，利用計算機(jī)軟件將做好的3D模型按照某一坐標(biāo)軸切片，再通過3D打印機(jī)用金屬粉末或者塑料等可粘合材料，逐層疊加的方式生產(chǎn)產(chǎn)品的技術(shù)，可以實現(xiàn)針對特定患者、特定需求的個性化生產(chǎn)，是傳統(tǒng)制造技術(shù)所不可企及的[1]。隨著醫(yī)學(xué)影像技術(shù)和材料工程的不斷發(fā)展，3D打印技術(shù)開始應(yīng)用到醫(yī)學(xué)實踐中[2]。本中心通過建立并應(yīng)用3D打印顱內(nèi)動脈瘤的實體模型，初步探討其在微導(dǎo)管塑形，提高手術(shù)成功率中的臨床應(yīng)用價值。

1 資料與方法

1.1 一般資料

選取2015年12月-2016年11月濱州醫(yī)學(xué)院附屬醫(yī)院介入手術(shù)室復(fù)雜顱內(nèi)動脈瘤介入栓塞患者60例，其中30例未使用3D打印技術(shù)者為對照組，其中男13例，女17例，平均年齡60.2歲。30例為3D打印模型試驗組，其中男14例，女16例，平均年齡59.7歲。

1.2 方法

1.2.1 顱內(nèi)動脈瘤三維圖像的建立 術(shù)前60例患者做腦血管造影檢查。將患者DSA三維重建影像的斷層數(shù)據(jù)（西門子，分辨率512×512 dicom格式）輸入Mimics16軟件中進(jìn)行動脈瘤復(fù)合體三維重建。根據(jù)三維重建的圖像選擇最佳的角度及體位，協(xié)助進(jìn)行介入栓塞。

1.2.2 3D打印微導(dǎo)管模型 選取試驗組患者DSA三維重建的圖像，在圖像內(nèi)設(shè)計出適合微導(dǎo)管塑形的模型文件，將模型文件導(dǎo)入3D打印機(jī)（Nobel 1.0 3D Printer），按1∶1比例3D打印，獲得實體模型。

1.2.3 微導(dǎo)管模型輔助微導(dǎo)管塑形 對照組患者采取普通微導(dǎo)管塑形方法，術(shù)者根據(jù)造影圖像對微導(dǎo)管進(jìn)行彎折預(yù)塑形，然后進(jìn)行蒸汽熏蒸50 s，生理鹽水冷卻，完成微導(dǎo)管塑形，用于手術(shù)。試驗組患者采用微導(dǎo)管模型輔助微導(dǎo)管塑形，將塑形針芯按照微導(dǎo)管模型精準(zhǔn)彎折塑形，然后塑形針芯插入微導(dǎo)管頭端，同樣將微導(dǎo)管蒸汽熏蒸50 s，生理鹽水冷卻，拔出塑形針，完成微導(dǎo)管塑形。

1.2.4 動脈瘤介入栓塞 微導(dǎo)管沿微導(dǎo)絲進(jìn)入載瘤體內(nèi)，選擇型號適合的栓塞系統(tǒng)栓塞，再次造影示填塞滿意，完成栓塞。

1.3 觀察指標(biāo)

1.3.1 GOS評分 術(shù)后對患者進(jìn)行GOS預(yù)后評分，5分是預(yù)后良好，4分是輕度殘疾，3分是重度殘疾，2分是植物生存，1分是死亡，觀察試驗組與對照組患者恢復(fù)情況。

1.3.2 患者滿意度調(diào)查 對試驗組與對照組患者和家屬對談話內(nèi)容及手術(shù)過程、手術(shù)風(fēng)險、3D實體模型給患者帶來的有利影響進(jìn)行滿意度調(diào)查，總分為10分，≥7分界定為滿意。

1.3.3 其他指標(biāo) 對試驗組與對照組患者術(shù)前談話時間、術(shù)中操作時間等指標(biāo)進(jìn)行對比。

1.4 統(tǒng)計學(xué)處理

采用SPSS 16.0統(tǒng)計分析軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，計量資料以（x±s）表示，采用t檢驗，計數(shù)資料以率（%）表示，采用字2檢驗，P<0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié)果

試驗組患者采用3D打印輔助微導(dǎo)管塑形進(jìn)行動脈瘤介入栓塞，微導(dǎo)管均順利到位，彈簧圈填塞致密，栓塞滿意。對照組患者有1例血管迂曲嚴(yán)重，多次嘗試未到位，未完成栓塞，與家屬溝通后返回病房，2例患者栓塞困難，手術(shù)時間過長，增加手術(shù)并發(fā)癥的可能性，其余患者順利完成栓塞。運用3D打印技術(shù)的試驗組患者術(shù)前談話時間及術(shù)中操作時間均明顯低于對照組，GOS評分和患者及家屬滿意度均高于對照組，差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P<0.01），見表1。

3 討論

顱內(nèi)動脈瘤手術(shù)有較高的致殘、致死風(fēng)險[3]，介入栓塞手術(shù)對醫(yī)生的技術(shù)要求較高。目前顱內(nèi)動脈瘤手術(shù)治療主要有顯微手術(shù)夾閉和血管內(nèi)栓塞[4]。顱內(nèi)動脈瘤要成功栓塞，微導(dǎo)管塑形貼合血管形狀十分重要[5]。因為顱底動脈分支較多，交通支又往往存在變異現(xiàn)象[6]，患者的血管先天發(fā)育各有差異，動脈瘤的位置、大小、形狀也各有差異，這就要求微導(dǎo)管的塑形形狀各異。目前微導(dǎo)管塑形主要是根據(jù)操作醫(yī)師的臨床經(jīng)驗彎曲出大致的形狀，并不能確保動脈瘤的實際血管走向和微導(dǎo)管的穩(wěn)定性，因此復(fù)雜的動脈瘤介入栓塞術(shù)微導(dǎo)管到位困難，手術(shù)時間長，風(fēng)險高，成功率低，術(shù)后并發(fā)癥多。而3D打印應(yīng)用以后可以準(zhǔn)確設(shè)計出微導(dǎo)管在載瘤體內(nèi)長度及在血管內(nèi)的走形，同時可以設(shè)計出微導(dǎo)管在載瘤體內(nèi)的彎曲，保證微導(dǎo)管順利進(jìn)入瘤體并在瘤體內(nèi)的穩(wěn)定性，避免微導(dǎo)管脫出，縮短操作時間，確保手術(shù)的成功開展。

顱內(nèi)動脈瘤為神經(jīng)外科常見的腦血管疾病[7]。隨著材料和技術(shù)的發(fā)展，近年來介入方法在動脈瘤治療中的作用不可忽視[8]。介入栓塞術(shù)的手術(shù)風(fēng)險高，對醫(yī)師的操作技術(shù)要求高，在手術(shù)過程中為避免長時間操作引起更多的手術(shù)并發(fā)癥，減少了年輕醫(yī)師的手術(shù)操作機(jī)會。3D打印技術(shù)應(yīng)用到顱內(nèi)動脈瘤介入栓塞的手術(shù)中可以在術(shù)前設(shè)計出微導(dǎo)管的走形及彎曲形狀，便于年輕醫(yī)師觀察，減少了操作的困難，保障手術(shù)的成功率，縮短了手術(shù)時間，不僅幫助了患者擺脫疾病的困擾，也可以使年輕的醫(yī)師縮短訓(xùn)練時間，盡早掌握相關(guān)手術(shù)技巧[9-10]。由于3D-DSA能提供最好的觀察角度，幫助醫(yī)師準(zhǔn)確地選擇微彈簧圈的直徑及操作路徑，避免誤傷靠近瘤頸的穿支血管，因而可增加術(shù)者的信心，減少患者和術(shù)者的曝光時間和造影劑的用量及栓塞治療的時間，這提示對手術(shù)安全性，減少醫(yī)師和患者的X線輻射劑量都是至關(guān)重要的[11]。

目前提倡早期甚至超早期治療動脈瘤[12]，縮短術(shù)前談話時間及術(shù)中治療時間對患者的病情及恢復(fù)都是至關(guān)重要的。而術(shù)前談話對患者及家屬來說是一項復(fù)雜難懂的程序，醫(yī)師抽象的談話使患者及家屬不能及時明白病情及手術(shù)的迫切性、危險性。3D打印技術(shù)的應(yīng)用可以方便與患者及其家屬解釋病情、手術(shù)操作、手術(shù)治療目的及相關(guān)風(fēng)險，獲得患者理解及支持，促進(jìn)醫(yī)患溝通[13]，幫助患者及家屬更加直觀地了解患者的病情及手術(shù)方法，幫助患者及家屬盡快選擇手術(shù)方案，縮短患者接受治療的時間，促進(jìn)患者病情的恢復(fù)。同時在患者及家屬了解手術(shù)風(fēng)險及手術(shù)過程的前提下可以提高患者對醫(yī)護(hù)人員的滿意度。endprint

從本文對照組與試驗組患者手術(shù)過程中可以看出，3D打印技術(shù)用于顱內(nèi)動脈瘤介入栓塞中，可以準(zhǔn)確地將微導(dǎo)管塑形，保證微導(dǎo)管順利到達(dá)載瘤體內(nèi)且穩(wěn)定性好，縮短了手術(shù)時間，減少了微導(dǎo)管相關(guān)并發(fā)癥，提高了手術(shù)成功率及患者滿意率。

綜上所述，3D打印應(yīng)用于顱內(nèi)動脈瘤介入栓塞術(shù)中改變了傳統(tǒng)栓塞術(shù)中微導(dǎo)管塑形的問題，保證了手術(shù)的順利進(jìn)行，縮短了術(shù)前談話及術(shù)中治療的時間，提高了患者及家屬的滿意程度，增加了年輕醫(yī)師的操作機(jī)會及手術(shù)經(jīng)驗。

參考文獻(xiàn)

[1]相建，李珍珠，李澤福.3D打印在神經(jīng)外科的應(yīng)用進(jìn)展[J].國際神經(jīng)病學(xué)神經(jīng)外科學(xué)雜志，2016，43（1）：62-64.

[2]陳光忠，李鑒軼，秦琨，等.3D打印技術(shù)在顱內(nèi)動靜脈畸形血管內(nèi)介入治療中的初步應(yīng)用[J].中國腦血管病雜志，2016，13（1）：25-28.

[3]Steiner T，Juvela S，Unterberg A，et al.European Stroke Organization Guidelines for the management of intracranial aneurysms and subarachnoid haemorrhage[J].Cerebrovasc Dis，2013，35（2）：93-112.

[4]Li H，Pan R，Wang H，et al.Clipping versus coiling for ruptured intracanial aneurysms：a systematic review and meta-analysis[J].Stroke，2013，44（1）：29-37.

[5]徐超，王波，韓建一，等.3D打印輔助微導(dǎo)管塑形在顱內(nèi)動脈瘤栓塞術(shù)中應(yīng)用[J].介入放射學(xué)雜志，2017，26（1）：1-5.

[6]李珍珠，李澤福，杜洪澎，等.3D打印技術(shù)在臨床顱內(nèi)動脈瘤教學(xué)中應(yīng)用的隨機(jī)對照研究[J].中國醫(yī)學(xué)教育技術(shù)，2016，30（3）：322-325.

[7]劉宇清，呂翱，黃繩躍，等.基于顱腦CTA3D打印技術(shù)在顱內(nèi)動脈瘤手術(shù)治療中的應(yīng)用[J].中國微侵襲神經(jīng)外科雜志，2016，21（6）：245-247.

[8]張隆輝，高天，張士永，等.顱內(nèi)未破動脈瘤的研究進(jìn)展[J].介入放射學(xué)雜志，2016，25（9）：829-833.

[9]趙波，劉穎，邱曉文，等.3D打印技術(shù)在脊柱外科手術(shù)教學(xué)和訓(xùn)練中的應(yīng)用[J].中國醫(yī)學(xué)教育技術(shù)，2015，29（5）：547-549.

[10]Abla A A，Lawton M T.Three-dimensional hollow intracranial aneurysmmodels and their potential role for teaching，simulation，andtraining[J].World Neurosurg，2015，83（1）：35-36.

[11] Messier U，Hundt C，Wiesmann M，et al.Three-dimensional reconstructed rotational digital subtraction angiography in planning trentment of intracranial aneurysm[J].Eur Radiol，2000，10（4）：564-568.

[12]劉瑞宏，胡立斌，付海鴻，等.3D-DSA技術(shù)在顱內(nèi)動脈瘤造影中的應(yīng)用價值[J].中國醫(yī)療設(shè)備，2008，23（9）：129-132.

[13]董孟琪，陳光忠.3D打印技術(shù)在腦血管病中的應(yīng)用進(jìn)展[J].中國腦血管病雜志，2016，13（1）：47-50.

（收稿日期：2017-06-24）endprint