3D打印激光工作鞘在綠激光前列腺汽化術(shù)中的安全性和有效性*

曹貴華 劉亮程 杜建平 黃貴閩 李 偉 李 強

(樂山市人民醫(yī)院泌尿外科，樂山 614000)

經(jīng)尿道前列腺電切、激光剜除及汽化術(shù)是治療老年良性前列腺增生(benign prostate hyperplasia, BPH)的主要方法，但術(shù)后尿道狹窄發(fā)生率為2.6%～4.1%[1～4]，如果尿道相對較小，進鏡比較困難(鏡鞘常規(guī)為F24、F26)，通常使用尿道擴張或尿道外口切開預(yù)防尿道狹窄的發(fā)生，有的患者術(shù)后仍需要定期擴尿道或再次手術(shù)，增加了患者的痛苦和經(jīng)濟負擔(dān)。我們設(shè)計制作3D打印綠激光工作鞘(實用新型專利：201921920043.6)，可與F21膀胱鏡外鞘連接，于2019年9～11月行綠激光前列腺汽化術(shù)(photoselective vaporization of the prostate，PVP)治療50例BPH，效果滿意，報道如下。

1 臨床資料與方法

1.1 一般資料

本研究經(jīng)我院倫理委員會批準(201846)。

病例選擇標準：下尿路梗阻癥狀影響生活，直腸指檢和超聲檢查提示前列腺增生，尿動學(xué)檢查提示膀胱出口梗阻，最大尿流率(Qmax)<10 ml/s或殘余尿量>50 ml。排除以下病例：前列腺體積>80 ml，前列腺癌，嚴重內(nèi)科疾病不能耐受手術(shù)，凝血功能異常，骨盆或下肢畸形?；颊咝g(shù)前了解詳細手術(shù)方案及可能的風(fēng)險，并簽署知情同意書。

本組50例，年齡62～80歲，平均65歲。均有下尿路梗阻癥狀，其中尿潴留留置尿管3例。超聲提示前列腺體積25～75 ml，平均45 ml；殘余尿75～350 ml，平均187 ml。前列腺特異性抗原(prostate specific antigen，PSA)均<4 ng/ml。均行尿動力學(xué)檢查，提示膀胱出口梗阻，Qmax 5～10 ml/s。無尿路感染、尿道手術(shù)或尿道外傷史。術(shù)前國際前列腺癥狀評分(International Prostate Symptom Score，IPSS)15～30分。術(shù)前常規(guī)行胸片、心電圖，血生化、凝血等檢查，無手術(shù)禁忌證。合并慢性支氣管炎5例，糖尿病1例，高血壓病4例，口服阿司匹林抗凝藥1例。

1.2 方法

1.2.1 3D打印綠激光工作鞘的制作 在Hawk F21膀胱鏡外鞘的基礎(chǔ)上，通過以下流程制作3D打印綠激光工作鞘：①模型數(shù)據(jù)采集：采用Creaform MetraSCAN750和HandySCAN700專業(yè)3D掃描儀器對膀胱鏡外鞘結(jié)構(gòu)部分進行數(shù)據(jù)采集。②數(shù)據(jù)建模：根據(jù)采集的數(shù)據(jù)在CATIA軟件里的創(chuàng)成式設(shè)計模塊和零件設(shè)計等模塊綜合運用進行3D數(shù)據(jù)建模。③流道仿真分析、迭代優(yōu)化：采用DEFORM-3D軟件進行流道仿真分析、迭代優(yōu)化。④驗證結(jié)構(gòu)和優(yōu)化設(shè)計：分別采用不銹鋼、鈦合金原料預(yù)制作模型，使用西安零點機電科技有限公司金屬3D打印機(SLM280HL)，選擇性激光熔融(selective laser melting，SLM)技術(shù)。打印模型中的光纖通道不能通過綠激光光纖頭，在此基礎(chǔ)上優(yōu)化光纖通道入口及角度，成品模型。⑤打印鈦合金成品：使用西安零點機電科技有限公司金屬3D打印機(SLM280HL)，將3D數(shù)據(jù)模型輸入打印機，以鈦合金為原料，層厚250 μm，采用SLM技術(shù)打印綠激光工作鞘成品。⑥后期處理：采用磨粒流拋光內(nèi)孔和內(nèi)流道，符合內(nèi)孔表面質(zhì)量要求，采用振動研磨結(jié)合手工打磨拋光外表面，符合表面質(zhì)量要求，采用雕刻機加工連接接頭尺寸。3D打印綠激光工作鞘成品主要包含觀察鏡通道、進水通道、光纖通道，如圖1A所示。綠激光工作鞘與膀胱鏡外鞘之間的間隙為出水通道，見圖1B。該3D打印制作的工作鞘可重復(fù)使用，低溫等離子消毒。

圖1 3D打印綠激光工作鞘模型圖：A.大體圖；B.后視圖。①觀察鏡通道；②進水通道；③光纖通道；④膀胱鏡外鞘；⑤出水通道 圖2 3D打印綠激光工作鞘實物圖：A.3D打印綠激光工作鞘：①觀察鏡通道；②進水通道；③光纖通道。B.F21膀胱鏡外鞘

1.2.2 手術(shù)方法 硬膜外麻醉，截石位，常規(guī)消毒鋪巾，利用30° Hawk膀胱鏡直視下進鏡，觀察尿道、前列腺及膀胱內(nèi)情況，保留膀胱鏡外鞘，將3D打印制作的綠激光工作鞘與F21膀胱鏡外鞘相連接，觀察鏡從激光工作鞘的觀察鏡通道內(nèi)插入，工作鞘的進水通道接口連接灌注水泵(ShenDa)，壓力設(shè)定100～150 mm Hg，流量設(shè)定0.2 L/min，將綠激光光纖從激光工作鞘的光纖通道插入，見圖2A。按照常規(guī)PVP方法先從中葉汽化至精阜，然后汽化兩側(cè)葉、前葉，盡量汽化增生前列腺腺體達外科包膜。術(shù)畢留置F20三腔尿管，用生理鹽水行膀胱持續(xù)沖洗，沖洗液清亮后停止沖洗。術(shù)后門診定期隨訪，記錄IPSS、Qmax的變化和并發(fā)癥情況。

2 結(jié)果

50例手術(shù)均成功完成，術(shù)中視野清晰，流入道和流出道水流通暢，膀胱無過度充盈和空虛，手術(shù)時間30～95 min，平均56 min，術(shù)中出血<50 ml。術(shù)后膀胱沖洗時間8～36 h，平均17 h。術(shù)后2～4天拔除尿管，無尿外滲、尿失禁、排尿困難。50例均完成術(shù)后6個月隨訪，術(shù)后6個月IPSS由術(shù)前(23.5±4.7)分降至(4.7±1.6)分(配對t檢驗，t=28.506，P=0.000)，Qmax由術(shù)前(6.3±3.3)ml/s提高至(21.7±4.7)ml/s(配對t檢驗，t=-20.754，P=0.000)，均無尿道狹窄、排尿困難、逆行射精、膀胱頸攣縮等發(fā)生。

3 討論

經(jīng)尿道前列腺電切術(shù)是治療BPH的主要方法，隨著新技術(shù)、新設(shè)備的不斷使用，各類激光包括鈥激光、1470 nm激光、紅激光以及綠激光等逐漸應(yīng)用于臨床并取得了較好的效果。但術(shù)后并發(fā)癥如膀胱頸攣縮、尿失禁、尿道狹窄等也有報道，其中尿道狹窄發(fā)生的原因包括電切鏡引起尿道損傷、尿管因素、尿路感染等[5]。目前常規(guī)用于前列腺經(jīng)尿道手術(shù)的鏡體外鞘在F24以上，如遇尿道狹窄包括生理性狹窄和病理性狹窄(既往有尿道炎、尿道損傷)時，常需要行尿道外口切開或尿道機械性擴張，由此機械損傷可能造成術(shù)后尿道狹窄，甚至需要定期尿道擴張或再次手術(shù)，增加患者的痛苦和經(jīng)濟負擔(dān)。

經(jīng)尿道前列腺電切或汽化手術(shù)的鏡體包括內(nèi)鞘和外鞘兩部分，內(nèi)鞘有進水通道，外鞘為出水通道。為了防止因機械損傷造成的尿道狹窄，有學(xué)者[6,7]采用去除外鞘并加膀胱造瘺引流沖洗液的方法實施手術(shù)，但此方法需增加恥骨上切口，而且造瘺口太小術(shù)中會堵管需要反復(fù)沖洗，若造瘺口太大又影響美觀。如何對常規(guī)進鏡困難的BPH行微創(chuàng)手術(shù)，既保證手術(shù)效果，又減少尿道狹窄、排尿困難等并發(fā)癥的發(fā)生，是亟需解決的問題。

近年來，3D打印技術(shù)在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用越來越多，不僅在醫(yī)學(xué)模型、醫(yī)療器械、組織工程等領(lǐng)域發(fā)揮重要作用，而且為臨床解決了許多難題[8～10]。我們利用3D打印技術(shù)制作出可以連接F21膀胱鏡外鞘的綠激光工作鞘，該鞘主要包括觀察鏡通道、進水通道、光纖通道三部分，工作鞘連接膀胱鏡外鞘后，在工作鞘與膀胱鏡外鞘之間形成的間隙為出水通道，保證水的流動性和手術(shù)視野清晰。我們通過精準的數(shù)據(jù)采集、先進的CATIA軟件3D建模、流道仿真分析、迭代優(yōu)化、驗證結(jié)構(gòu)和優(yōu)化設(shè)計等步驟，最終3D打印制作成以鈦合金為原料的綠激光工作鞘。該工作鞘的特點有：①觀察鏡通道以及光纖通道在鞘體中的部分采用上、下弧形設(shè)計，進水通道位于觀察鏡與光纖通道之間，呈“蝶”形分布，大大提高空間利用率；②以鈦合金為原料，采用選擇性激光熔融技術(shù)，通過激光實現(xiàn)粉末床中材料的選區(qū)熔化與疊加，最終形成高抗壓強度的三維結(jié)構(gòu)；③打磨拋光外表面后的工作鞘在非暴力作用下不會對尿道造成損傷。本研究結(jié)果顯示，將3D打印制作的綠激光工作鞘連接Hawk F21膀胱鏡外鞘后可以滿足PVP手術(shù)需要，在有經(jīng)驗醫(yī)師的操作下順利完成整個手術(shù)，而且手術(shù)過程中視野清晰，進水出水量保持相對平衡，沒有造成膀胱空虛和過度充盈，術(shù)中未造成大出血、膀胱穿孔，術(shù)后6個月IPSS明顯改善，Qmax顯著提高，無尿道狹窄、尿失禁、逆行射精、膀胱頸攣縮等并發(fā)癥發(fā)生。

3D打印的綠激光工作鞘連接F21膀胱鏡外鞘，使常規(guī)F24、F26進鏡困難者無須擴張尿道和膀胱造瘺即可完成PVP手術(shù)，此套組合同樣適用于因尿道狹窄而無法完成經(jīng)尿道的各類激光治療手術(shù)，如鈥激光前列腺剜除術(shù)、膀胱腫瘤汽化術(shù)、膀胱結(jié)石碎石術(shù)等。F21膀胱鏡外鞘較常規(guī)F24、F26更細，對尿道黏膜刺激小，術(shù)后尿道黏膜水腫輕，理論上尿管帶管時間可以更短，可滿足日間手術(shù)的需要。本研究初步驗證將3D打印制作的激光工作鞘應(yīng)用于PVP治療BPH安全、有效，其遠期療效和安全性有待大樣本前瞻性隨機對照研究進一步驗證。