探索前沿技術(shù)，讓3D打印助推血管外科發(fā)展

劉志學(xué)

3D打印技術(shù)目前已廣泛應(yīng)用于家電、汽車、工程機(jī)械等領(lǐng)域。近年來，3D打印技術(shù)在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域也得到了廣泛應(yīng)用，并率先應(yīng)用于骨科和口腔科；同時(shí)，3D打印技術(shù)在血管外科也得到了逐步應(yīng)用。

據(jù)記者了解，自2014年5月開始，中南大學(xué)湘雅醫(yī)院血管外科主任黃建華教授率領(lǐng)他的團(tuán)隊(duì)，即率先在國(guó)內(nèi)將3D打印技術(shù)應(yīng)用于血管外科領(lǐng)域的腹主動(dòng)脈瘤腔內(nèi)治療，取得了顯著的臨床效果。3年多來，他們?cè)诖祟I(lǐng)域不斷探索，取得了諸多成就。

有助于制訂更完美的手術(shù)方案

2014年6月17日，中南大學(xué)湘雅醫(yī)院對(duì)外宣布：該院血管外科和放射科專家在3D打印技術(shù)的指導(dǎo)下，為一名八旬老人成功開展了腹主動(dòng)脈瘤帶膜支架腔內(nèi)隔絕術(shù)。此舉是3D打印技術(shù)在血管外科臨床領(lǐng)域的首次嘗試。

黃建華教授就此回顧說，2014年5月底，長(zhǎng)沙八旬老人文某在湘雅醫(yī)院檢查時(shí)發(fā)現(xiàn)長(zhǎng)有腹主動(dòng)脈瘤（AAA），且該腫瘤已累及下端雙側(cè)髂總動(dòng)脈（包括髂內(nèi)動(dòng)脈和髂外動(dòng)脈），情況十分危急。

黃建華教授隨后解釋說，眼下，手術(shù)仍然是治療腹主動(dòng)脈瘤的唯一方法。早在1991年，Parodi等利用支架型人工血管成功完成了第一例AAA的血管腔內(nèi)治療，成為血管外科史上的一個(gè)里程碑。此后20余年來，血管腔內(nèi)技術(shù)得到了飛躍發(fā)展，AAA的治療進(jìn)入了一個(gè)全新的微創(chuàng)時(shí)代。然而，正常的腹主動(dòng)脈直徑約2 cm，但由于腫瘤不斷膨脹的緣故，患者文某的血管如今已經(jīng)擴(kuò)張到了6 cm。隨著瘤內(nèi)血液不斷流動(dòng)，腫瘤隨時(shí)可能像吹氣球一樣破裂。如此一來，文某極有可能不治而亡。

黃建華教授繼續(xù)說：“在當(dāng)時(shí)，國(guó)外已有可吸收冠狀動(dòng)脈支架應(yīng)用于人體的報(bào)道，3D打印技術(shù)打印可吸收支架也正在研究中，但3D打印在腹主動(dòng)脈瘤腔內(nèi)治療中的應(yīng)用尚未見報(bào)道。我們經(jīng)過深入細(xì)致的研究后認(rèn)為，3D打印技術(shù)能讓我們?cè)谛g(shù)前便充分了解到腹主動(dòng)脈瘤的大小、長(zhǎng)度、形態(tài)、角度等關(guān)系，從而為精確選擇血管支架、設(shè)計(jì)手術(shù)方案、制訂手術(shù)入路等提供參考，并提前預(yù)計(jì)術(shù)中存在的困難?！彼硎荆?D打印技術(shù)的指導(dǎo)有利于術(shù)者設(shè)計(jì)出更加完美的手術(shù)方案，通過模具可以免去術(shù)前的“憑空想象”，走出平面化的局限，給人以更加直觀的感受。另外，還能在術(shù)前與患者及家屬更直觀地溝通了解病情，使其加深對(duì)手術(shù)方案的理解。

于是，針對(duì)文某的病情，黃建華教授的團(tuán)隊(duì)與3D打印企業(yè)展開合作，將患者由CT掃描獲得的影像學(xué)數(shù)據(jù)，通過進(jìn)一步精細(xì)化處理后，獲取精確化的空間數(shù)據(jù)，從而轉(zhuǎn)化重建為三維模型，并結(jié)合3D打印技術(shù)成功將文某的腹主動(dòng)脈瘤及周圍血管等比例地精準(zhǔn)打印出來。

當(dāng)年6月10日，由血管外科黃建華主任、王偉副教授，以及放射科李剛副教授組成的專家團(tuán)隊(duì)，在3D打印技術(shù)的指導(dǎo)下，成功為文某實(shí)施了腹主動(dòng)脈瘤帶膜支架腔內(nèi)隔絕術(shù)，術(shù)后效果良好。

“盡管我院開展腹主動(dòng)脈瘤帶膜支架腔內(nèi)隔絕術(shù)已有10年之久，但將3D打印技術(shù)應(yīng)用其中，在當(dāng)時(shí)還是頭一回?！秉S建華教授回顧完3年前這例“吃螃蟹”的手術(shù)案例后欣慰地說。

有助于解決AAA手術(shù)諸多問題

由這例手術(shù)說開去，黃建華教授坦言，針對(duì)腹主動(dòng)脈瘤（AAA）的血管腔內(nèi)治療，術(shù)前醫(yī)生需要考慮和關(guān)注的要素很多，例如動(dòng)脈瘤的位置，瘤頸的長(zhǎng)度、大小、角度，瘤腔的大小、有無狹窄，遠(yuǎn)端髂動(dòng)脈是否累及，支架遠(yuǎn)端到達(dá)的位置，髂內(nèi)動(dòng)脈是否保留等，這些因素都決定了手術(shù)的成功與否。復(fù)雜的腹主動(dòng)脈瘤更需要全面衡量如何保留內(nèi)臟動(dòng)脈，測(cè)量支架的大小、形態(tài)、長(zhǎng)度，設(shè)計(jì)手術(shù)的入路及錨定點(diǎn)以及術(shù)中如何準(zhǔn)確釋放。目前一般采用術(shù)前CTA檢查及術(shù)中造影來選擇支架及決定手術(shù)的方式；但2D的平面圖像常常存在計(jì)算誤差較大、術(shù)中情況衡量考慮不足等問題，而采用3D打印技術(shù)輔助腹主動(dòng)脈瘤腔內(nèi)治療，則可解決上述問題。僅在2014年，黃建華教授和他的團(tuán)隊(duì)就開展了3例具有典型意義的3D打印技術(shù)輔助腹主動(dòng)脈瘤腔內(nèi)治療病例。

2016年6月底，已屆古稀之年的男性患者羅某體檢的時(shí)候，無意中發(fā)現(xiàn)自己患有腹主動(dòng)脈瘤，輾轉(zhuǎn)當(dāng)?shù)蒯t(yī)院被婉拒治療后，慕名前來湘雅醫(yī)院血管外科就診。黃建華教授接診后，仔細(xì)閱讀患者的CTA，發(fā)現(xiàn)羅某的腹主動(dòng)脈瘤瘤頸非常短，瘤體幾乎累及雙側(cè)腎動(dòng)脈，是一種近腎型腹主動(dòng)脈瘤。如果要完全修復(fù)腹主動(dòng)脈，則必須重建雙側(cè)腎動(dòng)脈；而不論是開放手術(shù)還是雜交手術(shù)，腎上切除腹主動(dòng)脈瘤創(chuàng)傷都是巨大的，年逾古稀的羅某身體難以承受創(chuàng)傷大的開腹腎上腹主動(dòng)脈置換手術(shù)。

經(jīng)過科室的大討論，黃建華教授的團(tuán)隊(duì)決定對(duì)羅某采取創(chuàng)傷較小的3D打印引導(dǎo)下的開窗分支支架技術(shù)修復(fù)腹主動(dòng)脈瘤。簡(jiǎn)單來講，就是針對(duì)近腎動(dòng)脈瘤患者，為了達(dá)到良好的隔絕效果，覆膜支架必須放置于腎動(dòng)脈開口上方，甚至腸系膜上動(dòng)脈、腹腔干動(dòng)脈水平。為保證重要分支的血流灌注而必須在覆膜支架對(duì)應(yīng)位置上“開窗”。

“但目前世界上并沒有專用的分支支架，需要對(duì)現(xiàn)有的支架進(jìn)行手工改造才行。”黃建華教授表示，“開窗”說起來簡(jiǎn)單，就是在大支架上面開兩個(gè)孔，然后放上支架，但是實(shí)際操作非常困難，全腔內(nèi)操作，僅能憑導(dǎo)絲導(dǎo)管技術(shù)，對(duì)術(shù)者的技術(shù)水平要求很高；而能否準(zhǔn)確開窗，是手術(shù)成敗的關(guān)鍵。一旦開窗稍有偏差，則可能覆蓋腎動(dòng)脈，導(dǎo)致患者急性腎功能不全。

為了準(zhǔn)確地在體外開窗，黃建華教授和王偉副教授決定采用3D打印技術(shù)。經(jīng)過充分的術(shù)前準(zhǔn)備，由黃建華教授和介入科李剛教授等專家組成的手術(shù)團(tuán)隊(duì)為羅某進(jìn)行3D打印引導(dǎo)下的開窗分支支架技術(shù)修復(fù)腹主動(dòng)脈瘤手術(shù)。手術(shù)開始后，先在等比例打印出來的腹主動(dòng)脈瘤3D模型上找到雙側(cè)腎動(dòng)脈開口的位置，然后體外釋放覆膜支架進(jìn)入3D模型，利用3D模型定位腎動(dòng)脈的開口位置，對(duì)支架進(jìn)行改造，手工縫制mark，回收支架。經(jīng)過造影，大支架的定位，腎動(dòng)脈的超選，分支支架的定位釋放等一系列步驟相繼順利實(shí)施，最終歷時(shí)5小時(shí)完成了在體內(nèi)改造支架的釋放和分支血管的重建，順利完成了這臺(tái)采用3D打印引導(dǎo)分支開窗技術(shù)全腔內(nèi)修復(fù)近腎型腹主動(dòng)脈瘤的創(chuàng)新手術(shù)，為古稀之年的羅某在修復(fù)瘤體的同時(shí)，完成了雙側(cè)腎動(dòng)脈的重建?；颊吡_某術(shù)后3天即康復(fù)出院。endprint

黃建華教授進(jìn)一步分析說：“在器械的輔助下，3D打印的3D實(shí)物模型與患者體內(nèi)血管成1∶1的比例，和CTA的成像完全一致，關(guān)鍵血管都顯露得非常清楚。根據(jù)3D模型，我們可以在術(shù)前演示、設(shè)計(jì)支架的形態(tài)、大小以及放置的位置、方法。”他還表示，在傳統(tǒng)的CTA平面圖上，我們根據(jù)掃描的層面來測(cè)量支架的長(zhǎng)度，這樣測(cè)出的數(shù)據(jù)是垂直距離，但往往血管存在彎曲的情況，這樣選擇的支架長(zhǎng)度會(huì)覆蓋不夠，但是在3D打印的動(dòng)脈瘤模型上，我們完全可以避免這樣的問題。因?yàn)槲覀兛梢詼y(cè)量出完整瘤體、瘤頸的長(zhǎng)度，以及各個(gè)分支的直徑；更可進(jìn)一步直接用支架置入3D模型中，看看支架是否合適，測(cè)驗(yàn)其順應(yīng)性和貼壁性，甚至術(shù)者能夠反復(fù)操作和演練手術(shù)過程。

黃建華教授總結(jié)說：“經(jīng)過幾年的探索，我們認(rèn)為，應(yīng)用3D打印的腹主動(dòng)脈瘤模型，可以幫助我們更加全面地衡量和規(guī)劃手術(shù)治療，縮短手術(shù)時(shí)間，減少手術(shù)并發(fā)癥，減輕患者痛苦?？偨Y(jié)3D打印技術(shù)輔助腹主動(dòng)脈瘤腔內(nèi)治療，其具有六方面的優(yōu)勢(shì)：一是比在CTA的基礎(chǔ)上診斷更加直觀，測(cè)量更加精準(zhǔn)；二是便于術(shù)者設(shè)計(jì)手術(shù)方案；三是便于術(shù)者選擇訂制手術(shù)器材；四是便于與患者及家屬溝通病情，方便告知患者及家屬手術(shù)的必要性、手術(shù)發(fā)生并發(fā)癥的可能性；五是有利于規(guī)避手術(shù)風(fēng)險(xiǎn)及制定風(fēng)險(xiǎn)預(yù)案；六是對(duì)于復(fù)雜的開窗分支支架設(shè)計(jì)更有意義?！?/p>

就此技術(shù)，黃建華教授展望說：“我院首創(chuàng)的3D打印技術(shù)輔助腹主動(dòng)脈瘤腔內(nèi)治療，因其可幫助術(shù)前精確制備動(dòng)脈瘤模型，給血管的腔內(nèi)治療指導(dǎo)性作用，其應(yīng)用前景可觀，還可進(jìn)一步應(yīng)用于其他血管疾病，如復(fù)雜的主動(dòng)脈夾層腔內(nèi)治療，以及肢體或內(nèi)臟動(dòng)脈瘤和動(dòng)脈硬化閉塞等等。隨著生物材料技術(shù)的發(fā)展，將會(huì)出現(xiàn)根據(jù)病人的具體情況，3D打印的個(gè)性化支架應(yīng)用于血管外科的治療……”

攻克重重難關(guān)，

助推血管外科學(xué)科發(fā)展

據(jù)記者了解，湘雅醫(yī)院血管外科開展的3D打印技術(shù)輔助腹主動(dòng)脈瘤腔內(nèi)治療研究，已經(jīng)獲得了湖南省科技廳重點(diǎn)專項(xiàng)基金和湘雅醫(yī)院臨床科研基金的資助；另據(jù)記者了解，開窗及分支支架腔內(nèi)修復(fù)術(shù)在國(guó)內(nèi)剛剛起步，國(guó)內(nèi)僅有少數(shù)血管外科中心能夠開展，而湘雅醫(yī)院血管外科開展的3D打印引導(dǎo)開窗及分支支架腔內(nèi)修復(fù)技術(shù)的應(yīng)用更是創(chuàng)新之舉，這標(biāo)志著湘雅醫(yī)院血管外科在治療復(fù)雜腹主動(dòng)脈瘤領(lǐng)域已經(jīng)走在了全國(guó)前列。

采訪中記者還了解到，近年來湘雅醫(yī)院血管外科發(fā)展迅猛，陸續(xù)開展了雜交手術(shù)、分支支架、原位開窗、預(yù)開窗等一系列的新技術(shù)，在危重癥大動(dòng)脈血管疾病的診療方面居于全國(guó)前列。

記者還了解到，湘雅醫(yī)院是一所歷史悠久、技術(shù)力量雄厚、學(xué)術(shù)水平極高的大型綜合醫(yī)院，以其精湛的醫(yī)術(shù)和出色的服務(wù)享有盛譽(yù)，素有“南湘雅，北協(xié)和”之稱。湘雅醫(yī)院血管外科早在上世紀(jì)80年代就有所開展，但一直發(fā)展緩慢。直到2002年科室派黃建華、劉光強(qiáng)兩位醫(yī)生出去學(xué)習(xí)，回來開展血管外科的學(xué)科建設(shè)后，血管外科才取得了較快的發(fā)展，目前已經(jīng)成為湖南省內(nèi)規(guī)模較大的血管外科專業(yè)病房。

黃建華教授回憶起初創(chuàng)時(shí)期的往事時(shí)介紹說：“在當(dāng)時(shí)無前例、無技術(shù)的情況下，我們采用走出去、拿回來的辦法，積極與介入、CT 等相關(guān)科室聯(lián)合，逐步將血管外科建立起來了。近10年來，我們的血管外科進(jìn)入了一個(gè)迅猛發(fā)展期，率先在湖南省內(nèi)開展了血管腔內(nèi)治療，現(xiàn)在腔內(nèi)血管外科已成為該科的常規(guī)治療手段。2011年開展腹腔干、腸系膜上動(dòng)脈、腎動(dòng)脈轉(zhuǎn)流加腹主動(dòng)脈腔內(nèi)隔絕術(shù)的雜交手術(shù)治療復(fù)雜胸腹主動(dòng)脈瘤；累及主動(dòng)脈分支的主動(dòng)脈夾層的煙窗技術(shù)、雜交技術(shù)也在普遍開展。2012 年年底又在全國(guó)較早開展了開槽帶分支的胸主動(dòng)脈覆膜支架治療主動(dòng)脈弓部夾層動(dòng)脈瘤，既保證了主動(dòng)脈頭向三根血管的供血，又完整覆蓋了主動(dòng)脈夾層破口，此為國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平。還開展了各種復(fù)雜條件下的胸主動(dòng)脈夾層的腔內(nèi)治療；雜交手術(shù)治療胸腹主動(dòng)脈動(dòng)脈瘤；3D打印輔助治療腹主動(dòng)脈瘤等。 除此之外，我們還開展了頸動(dòng)脈狹窄、腎動(dòng)脈狹窄、下肢動(dòng)脈硬化閉塞癥、各種動(dòng)靜脈瘺、外周動(dòng)脈瘤等血管疾病的腔內(nèi)治療，并使巨創(chuàng)手術(shù)變成微創(chuàng)手術(shù)，既往不能手術(shù)的成為手術(shù)的可能。在靜脈疾病方面，我們率先開展了下肢靜脈曲張的腔內(nèi)激光治療和射頻治療，吸引了全國(guó)各地的患者前來治療。”

“除了開展各種血管腔內(nèi)治療等微創(chuàng)手術(shù)外，各種常規(guī)血管手術(shù)也已普遍開展?！秉S建華教授繼續(xù)說，“如腹主動(dòng)脈瘤切除人工血管置換術(shù)，各種動(dòng)脈閉塞癥的血管搭橋術(shù)，動(dòng)脈瘤切除、動(dòng)靜脈瘺切除血管重建術(shù)，各種血管損傷的搶救血管重建術(shù)等；巨大復(fù)雜性血管瘤的切除、特殊部位復(fù)雜的體表血管病的注射硬化劑治療也成為了血管外科的另一特色，有來自全省各地和周邊省市大量患者接受注射治療而獲益。近些年，我們將以前血管外科很不健全的情況發(fā)展成為能完成從腹主動(dòng)脈瘤、主動(dòng)脈夾層等大血管疾病治療，到動(dòng)脈硬化閉塞癥、主髂動(dòng)脈閉塞癥等下肢血管疾病，再到人工動(dòng)靜脈內(nèi)漏形成等小血管疾病的一整套血管疾病的治療，建成了系統(tǒng)的血管外科診治架構(gòu)。”他還表示，該院血管外科學(xué)科形成以后，他們尤其注重人才培養(yǎng)和隊(duì)伍建設(shè)，現(xiàn)有的12名醫(yī)生全部為博士學(xué)位，4人在國(guó)外留學(xué)1至3年；近幾年來，獲得了醫(yī)療新技術(shù)獎(jiǎng)6項(xiàng)，省部級(jí)科研項(xiàng)目10余項(xiàng)。

“另外，科室要發(fā)展，硬件的配備也是不可缺少的。”黃建華教授表示，“血管外科的發(fā)展主要集中在介入治療，其核心設(shè)備是DSA機(jī)器，然后就是各種耗材。我們爭(zhēng)取在近兩年內(nèi)再裝一臺(tái)雜交手術(shù)室。血管外科的發(fā)展，在于耗材、設(shè)備的發(fā)展，我們必須引進(jìn)世界上最先進(jìn)的技術(shù)設(shè)備，開展一系列新技術(shù)，攻克一個(gè)又一個(gè)的難關(guān)?！?/p>

湘雅醫(yī)院血管外科在著力發(fā)展科室建設(shè)的同時(shí)，還積極開展學(xué)術(shù)交流活動(dòng)，其中，僅“湘雅血管論壇”他們就已連續(xù)舉辦了4屆，每屆都邀請(qǐng)了全國(guó)各地的血管外科知名專家，吸引了湖南周圍數(shù)省的數(shù)百同仁，影響輻射中南地區(qū)，已成為負(fù)有盛名的地區(qū)血管學(xué)術(shù)品牌，大大增強(qiáng)了該科室的影響力。

回到具體的學(xué)術(shù)話題上，黃建華教授最后警告說：“當(dāng)前在腹主動(dòng)脈瘤腔內(nèi)治療開展得十分火熱的同時(shí)，我還需要提醒大家：首先要把握好手術(shù)條件和手術(shù)指征。剛開始進(jìn)行腹主動(dòng)脈瘤腔內(nèi)治療的單位，最好選擇解剖條件好、符合介入指征的病例；對(duì)于超適應(yīng)癥的手術(shù)，一定要慎重，不要隨便開展。比如短瘤頸，嚴(yán)重扭曲成角，入路狹窄，破裂型腹主動(dòng)脈瘤等高難度手術(shù)，一定要在積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)或在熟練的專家指導(dǎo)的前提下開展。其次，隨著手術(shù)的開展，其并發(fā)癥也相繼出現(xiàn)，比如內(nèi)漏，血管閉塞、破裂，支架移位等等，這都需要引起足夠的注意，最好是由會(huì)做腹主動(dòng)脈瘤開放性手術(shù)的醫(yī)師來開展腔內(nèi)手術(shù)，這樣遇到難題時(shí)，才會(huì)有更好的解決辦法……”

專家簡(jiǎn)介

黃建華，主任醫(yī)師，教授，中南大學(xué)碩士研究生導(dǎo)師，現(xiàn)任湖南湘雅醫(yī)院血管外科主任。在肝膽外科、乳腺外科較有特長(zhǎng)，尤其在腹主動(dòng)脈瘤、主動(dòng)脈夾層動(dòng)脈瘤、外傷性動(dòng)靜脈瘺、動(dòng)脈硬化閉塞癥等血管疾病的腔內(nèi)治療方面深有造詣。能開展各種血管外科常規(guī)手術(shù)，尤其對(duì)復(fù)雜的動(dòng)脈瘤、腹膜后腫瘤以及各種血管意外損傷的處理相當(dāng)嫻熟，曾成功地救治過許多危重的血管損傷患者?，F(xiàn)為多家學(xué)術(shù)刊物編委，湖南省醫(yī)學(xué)會(huì)血管外科學(xué)組副主任委員。2002年后開展了大量的血管外科新技術(shù)，組建了湖南湘雅血管外科中心和湘雅醫(yī)院血管外科，開展的諸多新技術(shù)填補(bǔ)了院內(nèi)和省內(nèi)空白，較早在國(guó)內(nèi)開展了下肢靜脈曲張的腔內(nèi)激光治療和腔內(nèi)射頻治療。迄今發(fā)表學(xué)術(shù)論文40余篇，參加編著10部，承擔(dān)省級(jí)科研課題6項(xiàng)，獲省級(jí)科研成果獎(jiǎng)2項(xiàng)，已培養(yǎng)多名研究生。endprint