3D打印引導下外傷性腦內血腫微創(chuàng)穿刺引流術

相建 李珍珠 李澤福

·短篇論著·

3D打印引導下外傷性腦內血腫微創(chuàng)穿刺引流術

相建 李珍珠 李澤福

目的通過3D打印技術打印出符合患者面部特征并帶有穿刺通道的模型，用于術前定位、術中引導穿刺方向，簡化手術過程，提高外傷性顱內血腫穿刺準確性。方法以1例25歲男性的外傷性腦內血腫顱腦CT二維圖像為原始數(shù)據(jù)，利用Mimics 16.0軟件處理，重建形成三維圖像，設計穿刺通道，測量穿刺深度，通過3D打印機打印出帶有穿刺針顱外段孔道的模型，術前置于術區(qū)定位，術中通過穿刺孔道置入引流管，控制穿刺深度，術后復查顱腦CT觀察引流管末端位置。結果在利用計算機軟件設計帶有穿刺針孔道的“面具”時可在三維空間任意旋轉，從各個角度觀察，避開重要血管及功能區(qū)，達到預定穿刺部位。結論成功構建符合患者個體特征的三維圖像，通過3D打印機將模型打印出來用于手術，可提高穿刺準確性，降低手術難度。

3D打??；外傷性腦內血腫；穿刺術

由于顱腦結構的特殊性，外傷后容易形成腦內血腫，且受傷機制不同，出血量、部位、預后差別很大。外傷性腦內血腫占閉合性顱腦損傷的5%，占顱內血腫的15%左右，出現(xiàn)腦內血腫的患者，顱腦原發(fā)傷較重，腦內血腫的形成、繼發(fā)性腦水腫更加重了患者病情[1]，使死亡率和致殘率顯著升高。治療腦內血腫的方法有多種，開顱血腫清除術、小骨窗血腫清除術、立體定向穿刺術等。由于既往的手術要么創(chuàng)傷大，要么設備復雜、價格昂貴，本研究將21世紀迅速發(fā)展的3D打印技術探索應用于外傷性腦內血腫穿刺外引流術中，簡化手術過程，降低手術費用及難度，提高手術成功率，減少手術并發(fā)癥。

一、資料與方法

1.資料獲取：25歲男性患者，因外傷致左顳部腦內血腫，行64排CT薄層成像所得224幅DICOM格式圖像為原始數(shù)據(jù)(圖1A)。

2.工作平臺：計算機配置：處理器：Inter Core i5-4460 CPU，安裝內存：8.0 GB，系統(tǒng)類型：64位操作系統(tǒng)，基于x64的處理器，顯示器分辨率：1 920× 1 080，Mimics 16.0圖像處理軟件。

3.模型創(chuàng)建過程過程如下。

(1)生成三維頭顱模型：開Mimics16.0圖像處理軟件，將原始數(shù)據(jù)導入，重建出頭顱模型[2-3]。

(2)制作術區(qū)面部模片：根據(jù)頭顱模型制作頭顱“面具”，在三維圖像下畫出需要的術區(qū)局部面具，生成模片，應包含患者眉弓、鼻梁等面部重要特征性部位，以便術中更好地固定且有利于避免用錯模片。

(3)構建血腫模型：調整圖像窗寬與窗位，清楚顯示腦內血腫形態(tài)后三維重建(圖2A)。

(4)設計穿刺針孔道：因人類大腦額葉血管及功能區(qū)較少，穿刺不易形成二次損傷，筆者選擇經額穿刺。額部穿刺點應避開額竇、眼眶等結構，穿刺針孔道應避開腦溝、上矢狀竇等部位，因患者術后多仰臥，設計引流管末端位于血腫腔中心偏后(圖2B)。

(5)形成模型：將圖1的“面具”反復剪切，平滑處理。通過布爾運算形成中空的穿刺針孔道，顱外段長約2 cm，測量孔道總長度約10 cm，用于指導術中穿刺針進入深度，然后去除顱內段穿刺通道，為解決消毒問題，將穿刺通道設計為非封閉圓柱狀，而是約3/4圓柱開放式，將顱外段與之前的面部模片(圖2C)組合為一體。

(6)打?。涸诖蛴C軟件中添加模型，旋轉至合適角度后XYZ打印機自動切片后進行打印設置，添加支撐等，采用3D打印機專用塑料逐層打印。打印完成后取下模型，去除支撐，核對模型穿刺針孔道與患者顱腦CT，避免穿錯手術部位，將模型預先放到患者術區(qū)，觀察模型與患者面部的吻合程度，確保無誤后備用(圖2D)。

4.手術過程。(1)術前將模型放于術區(qū)，通過模型上的穿刺針孔道于患者額部作一標記，取下模型；(2)術區(qū)消毒，鋪巾，2%利多卡因局部浸潤麻醉穿刺部位后，作一橫行切口長約0.5 cm，將模型用無菌袋包裝后放于術區(qū)，沿穿刺孔道鉆骨孔一枚；(3)取血腫穿刺引流管沿模型上的穿刺孔道緩慢刺入約8 cm (穿刺孔道末端對應引流管刻度為10 cm)，見血性液體流出，拔出導絲，接注射器緩慢抽出暗紅色血性液體約5ml，固定引流管，通過三通接無菌引流裝置。

圖1 患者術前術后CT影像

圖2 3D打印血腫案例流程

二、結果

術后約6 h復查顱腦CT見引流管末端位置理想，無再出血(圖1B)，患者意識較前好轉；術后2 d復查血腫較前明顯減少，拔除引流管(1C)。

三、討論

頭部受到直接暴力或對沖性損傷時，頭部運動狀態(tài)突然變化，腦組織與顱骨之間，不同的腦結構之間發(fā)生碰撞、剪切，導致腦挫傷以及皮質血管破裂等損傷，從而引發(fā)腦內血腫[4]。在傳統(tǒng)的治療方案中，幕上出血量大于30ml，中線結構移位1 cm以上，患者意識障礙程度深才考慮手術治療，有些患者在保守治療期間可能會有病情的突然惡化，錯過最佳治療時機，預后差，即使病情穩(wěn)定，待血腫自然吸收需較長時間，使患者住院時間延長，加重患者經濟及精神負擔[5]。由于外傷性腦內血腫的患者病情重，血腫位置、形態(tài)各異，多伴有其他部位損傷，難以承受開顱手術的創(chuàng)傷，而其他微創(chuàng)手術對手術設備、手術經驗要求高，低年資醫(yī)師較難完成。為此，學者們都在探索一種高效、便捷的微創(chuàng)手術方法。

1.3 D打印血腫穿刺術的優(yōu)點：(1)手術創(chuàng)傷小，僅需0.5～1 cm的頭皮切口及直徑約0.5 cm的骨孔，術后恢復快，住院時間短，費用低；(2)手術難度降低：穿刺點、穿刺方向均由模型的穿刺孔道確定，穿刺深度在模型制作過程中精確測量；(3)對腦組織損傷小，僅有直徑約0.2 cm的引流管通過；(4)定位準確，可避開重要血管及功能區(qū)；(5)手術持續(xù)時間短，創(chuàng)面小，術后感染率低[6-10]。

2.3 D打印血腫穿刺術的缺點：(1)止血效果差，容易再出血[11-12]；(2)難免損傷小的血管及神經纖維束；(3)減壓效果差；(4)血腫清除慢且不徹底。

總之，利用計算機3D打印技術打印出個體化模型，實現(xiàn)一人一模型，簡化了手術操作步驟，降低了手術難度，提高了手術準確性，能夠有效地減少患者的住院時間和費用，尤其適于基層醫(yī)院、低年資神經外科醫(yī)生應用。由于本技術尚處于研究探索階段，實際操作病例數(shù)較少，未經嚴格統(tǒng)計學分析，結論僅供參考，其可行性尚需進一步研究。?

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A pilot study of three-dimensional printing on m inimally invasive puncture drainage of traumatic intracerebral hematoma

Xiang Jian,Li Zhenzhu,Li Zefu. Department of neurosurgery,Binzhou medical university,Yan tai,Shandong 264003,China

Li Zefu,Email:zefuli@163.com

ObjectiveThrough 3D printing prints out the facial features in patients with puncture channel model,which used for preoperative localization,intraoperative guided puncture direction to simplify the procedure and improve the traumatic intracranial hematoma puncture accuracy.M ethodsWith a 25-year-old man traumatic brain hematoma craniocerebral CT two-dimensional image for the raw data,we use Mimics 16.0 software processing to form a 3D image reconstruction,to design the puncture channel and measure the puncture depth,then use 3D printer to print out the model with extracranial needle channel.We use themodel to locate the area before the operation,to guide puncture direction and control puncture depth when doing operation.Review of the craniocerebral CT after the operation to observe the position of the drainage tube end.ResultsUsing the computer software design with a needle hole “mask”can rotate in 3D space,observed from various angles,to avoid the important blood vessel and functional areas,and achieving puncture.ConclusionSuccessfully build three-dimensional images conforming to the individual patient characteristics,and then print out the model used in surgery by 3D printer.In this way,puncture accuracy can be improved,and the operation difficulty can be reduced.

3D printing; Traumatic intracerebral hematoma; Puncture

2015-12-17)

(本文編輯：楊藝)

DOI∶10.3877/cma.j.issn.2095-9141.2016.01.008

264003山東 煙臺，濱州醫(yī)學院

李澤福，zefuli@163.com

相建,李珍珠,李澤福.3D打印引導下外傷性腦內血腫微創(chuàng)穿刺引流術[J/CD].中華神經創(chuàng)傷外科電子雜志,2016,2(1)∶31-33.