3D打印技術(shù)在復(fù)雜性上尿路結(jié)石經(jīng)皮腎鏡取石術(shù)治療中的應(yīng)用效果觀察

聶歡，高強(qiáng)利，汪沅，陳磊，付漢廣，張超雄，黃英杰

武漢科技大學(xué)附屬普仁醫(yī)院泌尿外科，武漢 430080

國內(nèi)新型冠狀病毒肺炎（COVID-19）疫情通過科學(xué)預(yù)防、控制及救治等措施基本已得到控制［1-2］。武漢科技大學(xué)附屬普仁醫(yī)院于2020年2月底恢復(fù)正常醫(yī)療秩序，平診手術(shù)和急診手術(shù)逐步開放，其中多為針對復(fù)雜性上尿路結(jié)石患者的經(jīng)皮腎鏡取石術(shù)（PCNL），但為了避免新型冠狀病毒在院內(nèi)傳播，住院病房仍處于相對封閉狀態(tài)。因此，如何對擬行PCNL 的患者及其家屬術(shù)前進(jìn)行有效的醫(yī)患溝通，以及如何確保手術(shù)安全及質(zhì)量已成為目前泌尿外科領(lǐng)域亟需解決的問題。3D 打印技術(shù)起源于20 世紀(jì)80 年代末，該技術(shù)借助計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件，按照“分層制造、逐層疊加”原理，對任意復(fù)雜形狀的物體均可進(jìn)行三維模型數(shù)據(jù)重建，通過3D打印系統(tǒng)逐層精確地打印疊加，最終快速、準(zhǔn)確地獲得實(shí)體模型［3］。目前，該技術(shù)已成功應(yīng)用于骨科、心臟腫瘤外科及泌尿外科等多個(gè)醫(yī)學(xué)領(lǐng)域［4-6］。本研究觀察了在國內(nèi)疫情期間3D 打印技術(shù)輔助PCNL 應(yīng)用于復(fù)雜性上尿路結(jié)石患者術(shù)前醫(yī)患溝通及指導(dǎo)手術(shù)方案后的臨床效果，為目前國內(nèi)COVID-19 疫情期間的術(shù)前醫(yī)患溝通及手術(shù)方案改良提供有效依據(jù)?，F(xiàn)報(bào)告如下。

1 資料與方法

1.1 臨床資料 選取2020 年2 月—10 月武漢科技大學(xué)附屬普仁醫(yī)院泌尿外科收治的擬行PCNL 的復(fù)雜性上尿路結(jié)石患者38例，患者均按照疫情期間泌尿外科治療相關(guān)建議規(guī)范防控及診治［7-9］。納入標(biāo)準(zhǔn)：①符合復(fù)雜性上尿路結(jié)石的診斷標(biāo)準(zhǔn)［10-11］；②有PCNL 手術(shù)指征；③無手術(shù)禁忌證。排除標(biāo)準(zhǔn)：①合并惡性腫瘤或傳染性疾??；②凝血功能障礙；③妊娠期、哺乳期女性；④心肺功能無法耐受麻醉和手術(shù)；⑤合并高血壓、糖尿病及泌尿道感染未經(jīng)控制者；⑥造影劑過敏。按照隨機(jī)分配的原則將38 例患者分為觀察組20 例和對照組18 例。觀察組男10 例、女10例，年齡（48.8±9.3）歲，手術(shù)部位：左側(cè)12例、右側(cè)8例，結(jié)石體積（30.28±3.52）cm3；對照組男9例、女9 例，年齡（51.5±8.9）歲，手術(shù)部位：左側(cè)10 例、右側(cè)8 例，結(jié)石體積（32.20 ± 3.11）cm3。兩組上述資料均具有可比性（P均＞0.05）。本研究通過醫(yī)院倫理委員會(huì)審核，患者及家屬均簽署知情同意書。

1.2 術(shù)前溝通方法 兩組術(shù)前均與患者當(dāng)面溝通，與患者家屬進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)溝通。觀察組術(shù)前進(jìn)行64 排螺旋CT 掃描（德國GE 公司，Optima660），數(shù)據(jù)以DICOM 格式保存；對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理后，采用3D 打印機(jī)（ZLY-D600；X）聯(lián)合MIMICS16.0 軟件，建立與實(shí)際腎臟比例為1∶1 的患側(cè)腎臟模型，包括腎臟外形、腎皮質(zhì)、腎動(dòng)靜脈、結(jié)石形狀體積、結(jié)石所在腎盞與其他腎盞及腎盂之間的空間毗鄰關(guān)系及腎臟一級(jí)和二級(jí)血管；采用光敏樹脂材料打印3D 數(shù)字模型，應(yīng)用該模型與患者進(jìn)行術(shù)前溝通。常規(guī)組借助CT或KUB 平片等影像學(xué)資料與患者進(jìn)行術(shù)前溝通，并于網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)（騰訊會(huì)議或釘釘會(huì)議）向患者家屬直播，讓家屬也能參與討論。

1.3 手術(shù)方法 觀察組采用3D 打印模型輔助PCNL，方法如下：術(shù)前應(yīng)用MIMICS16.0軟件的仿真功能對模型進(jìn)行手術(shù)模擬，并記錄計(jì)劃穿刺點(diǎn)的部位、角度、深度；患者全身麻醉或者連續(xù)硬膜外麻醉后取截石位，使用8/9.5 F STORZ 輸尿管硬鏡在斑馬導(dǎo)絲引導(dǎo)下探查患側(cè)輸尿管至腎盂，逆行置入5 F輸尿管導(dǎo)管，經(jīng)其向腎盂內(nèi)注水，創(chuàng)建人工腎積水；根據(jù)術(shù)前3D打印模型所規(guī)劃的最佳穿刺通道、穿刺深度和穿刺點(diǎn)，在B 超引導(dǎo)下，使用18 G 經(jīng)皮腎穿刺針穿刺至目標(biāo)腎盞，置入導(dǎo)絲，分別以F14、F20筋膜擴(kuò)張器擴(kuò)張通道后放入20 號(hào)鞘，建立經(jīng)皮腎通道，置入500 μm 鈥激光光纖；在碎石過程中，根據(jù)3D 打印模型顯示集合系統(tǒng)的不同角度進(jìn)行腎盞探查及碎石；術(shù)后5～7 d 復(fù)查KUB 平片，以確定手術(shù)碎石效果及體內(nèi)留置的雙J 管是否移位，若效果欠佳則擇期行二次手術(shù)，雙J管常規(guī)留置2～4周，拔除雙J 管后再次復(fù)查KUB 平片，影像學(xué)提示無殘石或結(jié)石殘塊直徑＜4 mm 且無臨床癥狀則視為手術(shù)成功。對照組根據(jù)術(shù)前CT 或KUB 平片等影像學(xué)資料規(guī)劃手術(shù)穿刺通道、穿刺深度和穿刺點(diǎn)，采取腎單通道或多通道治療復(fù)雜性上尿路結(jié)石。兩組PCNL 均由同一名泌尿外科醫(yī)師（行PCNL 超過100 次）主刀操作完成。

1.4 醫(yī)患溝通與手術(shù)療效相關(guān)指標(biāo)觀察方法 ①醫(yī)患溝通相關(guān)指標(biāo)：記錄兩組的術(shù)前溝通時(shí)間，即在安靜的環(huán)境里，術(shù)者對患者及家屬進(jìn)行術(shù)前溝通，由溝通開始至患者及家屬對復(fù)雜性上尿路結(jié)石情況、手術(shù)治療優(yōu)缺點(diǎn)、并發(fā)癥及相應(yīng)處理措施等完全了解所需要的時(shí)間。采用視覺模擬評(píng)分（VAS）［12］設(shè)計(jì)醫(yī)患溝通相關(guān)調(diào)查問卷，采取0～10 分的漸進(jìn)式評(píng)分模式，記錄兩組的理解程度、溝通滿意度，分值越高表示理解程度越好、溝通滿意度越高。②手術(shù)相關(guān)指標(biāo)：記錄兩組的手術(shù)時(shí)間、住院時(shí)間、術(shù)后血紅蛋白下降值，并發(fā)癥發(fā)生情況，二期手術(shù)率、最終結(jié)石清除率。并發(fā)癥包括術(shù)中、術(shù)后大出血需輸血或動(dòng)脈栓塞、感染（包括尿膿毒血癥、感染性休克、全身炎癥反應(yīng)綜合征）、集合系統(tǒng)損傷和液體外滲（包括集合系統(tǒng)穿孔、輸尿管撕脫傷和狹窄、胸腔積液、腎周積液、腹腔積液）、器官（包括肺、胸膜、結(jié)腸、小腸、肝臟、胰腺等）損傷、膀胱刺激征、尿路梗阻、腎絞痛、失腎等。最終結(jié)石清除率=手術(shù)成功患者例數(shù)/手術(shù)患者總例數(shù)×100%。

1.5 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法 采用SPSS22.0 統(tǒng)計(jì)軟件。計(jì)量資料采用Shapiro-Wilk 正態(tài)性檢驗(yàn)，呈正態(tài)分布以-x±s表示，數(shù)據(jù)比較采用t檢驗(yàn)；非正態(tài)分布以M（P25，P75）表示，數(shù)據(jù)比較采用秩和檢驗(yàn)。計(jì)數(shù)資料以n（%）表示，數(shù)據(jù)比較采用χ2檢驗(yàn)。P＜0.05 為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

兩組均順利完成手術(shù)，觀察組均成功打印3D模型。觀察組、對照組術(shù)前溝通時(shí)間分別為（15.9 ±3.8）、（16.3 ± 3.5）min，理解程度分別為（9.1 ±0.4）、（9.0±0.7）分，兩組比較P均＞0.05；觀察組、對照組溝通滿意度分別為（9.3±0.3）、（8.9±0.4）分，兩組比較P＜0.05。觀察組和對照組手術(shù)時(shí)間分別為（96.5±7.8）、（104.7±13.5）min，住院時(shí)間分別為（13.4±1.6）、（15.1±2.2）d、術(shù)后血紅蛋白下降值分別為（1.7±0.3）、（2.4±0.2）g/L，兩組比較P均＜0.05。觀察組并發(fā)癥發(fā)生率為10.0%（2/20，術(shù)后發(fā)熱1 例、術(shù)后腎絞痛1 例）、二期手術(shù)率為0，對照組并發(fā)癥發(fā)生率為38.9%［7/18，術(shù)后發(fā)熱4 例（其中出現(xiàn)感染性休克1 例）、術(shù)中術(shù)后出血需要輸血3 例］、二期手術(shù)率為11.1%（4/18），兩組比較P均＜0.05。觀察組最終結(jié)石清除率為90.0%（18/20），對照組為83.3%（15/18），兩組比較P＞0.05。

3 討論

隨著COVID-19 疫情防控形勢持續(xù)向好，武漢科技大學(xué)附屬普仁醫(yī)院的正常醫(yī)療秩序逐漸恢復(fù)，2020 年泌尿外科住院患者基本為復(fù)雜性上尿路結(jié)石的急重癥患者。以往臨床上治療復(fù)雜性上尿路結(jié)石的難度較大、風(fēng)險(xiǎn)較高，近年來雖然隨著腔鏡微創(chuàng)技術(shù)的發(fā)展及腔鏡手術(shù)器械的改進(jìn)，PCNL 已成為目前臨床上處理復(fù)雜性腎結(jié)石的重要手術(shù)方法，但無論依靠超聲或X線定位穿刺均只能提供非立體的平面圖像，可能會(huì)影響取石成功率或?qū)е滦g(shù)中周圍臟器損傷、腎臟出血等并發(fā)癥發(fā)生，甚至危及生命［13-14］。因此，如何成功選擇并確立高效、安全的手術(shù)穿刺通道，對于提高PCNL 取石成功率及減少不良反應(yīng)的發(fā)生至關(guān)重要。

有研究借助3D 打印技術(shù)打印出復(fù)雜性腎結(jié)石3D 模型，術(shù)前不僅可以根據(jù)模型精準(zhǔn)測量結(jié)石形狀體積、結(jié)石所在腎盞與其他腎盞及腎盂之間的空間毗鄰關(guān)系及腎臟一級(jí)和二級(jí)血管的分布情況，皮膚、結(jié)石腎盞、腎盂的距離、角度及擬穿刺目標(biāo)腎盞與毗鄰腎盞的角度關(guān)系等，更有利于制定最佳的手術(shù)穿刺通道，設(shè)計(jì)出更加個(gè)性化的手術(shù)方案，提高最終結(jié)石清除率、降低并發(fā)癥發(fā)生率［15-17］。國內(nèi)學(xué)者魏曉松等［18］、王江平等［19］發(fā)現(xiàn)，將3D 打印結(jié)石模型用于術(shù)前醫(yī)患溝通中，可使患者在術(shù)前首次直觀地看到自己的“結(jié)石”在上尿路的分布情況，有助于患者對自己的疾病有一個(gè)比較清晰的印象，同時(shí)可以對手術(shù)治療方案優(yōu)缺點(diǎn)、療效和相關(guān)并發(fā)癥有一個(gè)清楚的認(rèn)識(shí)，從而促進(jìn)醫(yī)患交流溝通。但本研究結(jié)果顯示，兩組術(shù)前溝通時(shí)間及理解程度比較均無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，觀察組溝通滿意度明顯高于對照組。分析其原因可能是疫情期間正常醫(yī)療秩序被破壞，而隨著平診手術(shù)和急診手術(shù)的逐步開放，患者本身求醫(yī)手術(shù)的意愿較平時(shí)更為強(qiáng)烈，并且部分PCNL 患者與父母子女等直系家屬分居兩地，特別是年紀(jì)較大的患者子女外出學(xué)習(xí)或居住異地的不在少數(shù)，既往沒有有效的溝通平臺(tái)，往往對病情不熟悉，而異地親屬對于治療方案或多或少存在一些顧慮，不僅可能耽誤病情，還會(huì)給治療埋下了醫(yī)療糾紛的可能。此次疫情一方面給社會(huì)帶來了很大的危害，但同時(shí)也構(gòu)建了一個(gè)理想的模型：疫情期間因?yàn)楦綦x原因，患者家屬不能在醫(yī)院陪伴，病情溝通時(shí)會(huì)借助網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)視頻及語音進(jìn)行醫(yī)生、患者及家屬三方的術(shù)前溝通，因此本研究兩組術(shù)前溝通時(shí)間及理解程度比較均無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異；但對于風(fēng)險(xiǎn)較大、費(fèi)用較多的特殊操作仍存在溝通不便的可能，單純運(yùn)用CT、KUB 等影像學(xué)資料仍不能使患者及家屬充分理解，而借助3D打印模型能夠使用更為淺顯的語言向患者及家屬在網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)上講解疾病特點(diǎn)、手術(shù)方案、手術(shù)并發(fā)癥及預(yù)防的相關(guān)知識(shí)，使患者及家屬都能對病情有直觀且真實(shí)的認(rèn)識(shí)，因此觀察組溝通滿意度高于對照組。雖然目前疫情已經(jīng)得到控制，即使在防疫常態(tài)化的今天，術(shù)前醫(yī)患溝通時(shí)運(yùn)用3D打印技術(shù)對于防止疫情在醫(yī)院的傳播也具有重要意義。

本研究結(jié)果顯示，觀察組手術(shù)時(shí)間、住院時(shí)間、術(shù)后血紅蛋白下降值、并發(fā)癥發(fā)生率及二期手術(shù)率均明顯低于對照組，提示3D打印技術(shù)所提供的模型能夠在PCNL 術(shù)中給予實(shí)時(shí)指導(dǎo)，對于縮短手術(shù)時(shí)間、提高手術(shù)成功率及減少并發(fā)癥發(fā)生均具有重要意義。在PCNL 單通道手術(shù)的術(shù)前模擬及實(shí)際操作中，借助3D 打印模型或泌尿系CT 三維重建均可以準(zhǔn)確制定手術(shù)最佳的穿刺通道；但對于PCNL 需多通道手術(shù)者，3D 打印模型較CT 三維重建及術(shù)前彩超有著明顯優(yōu)勢，究其原因可能由于單通道手術(shù)往往意味著結(jié)石處理相對簡單，此時(shí)僅需關(guān)注皮膚、結(jié)石腎盞、腎盂的距離、角度及擬穿刺目標(biāo)腎盞與毗鄰腎盞的角度關(guān)系，而3D 打印模型與泌尿系CT 三維重建均能精準(zhǔn)測量結(jié)石與腎盞及腎盂的毗鄰關(guān)系，通過術(shù)中彩超制定的手術(shù)穿刺通道可以達(dá)到一致；但多通道穿刺意味著需兼顧不同腎盞間多個(gè)結(jié)石的碎石效果，運(yùn)用3D 打印模型可以構(gòu)建三維立體空間，并在術(shù)前嘗試各種穿刺方案，從而避免不必要的術(shù)中穿刺和擴(kuò)張，更利于在術(shù)中制定最佳的穿刺通道，最終減少術(shù)中出血量及各種副損傷、不良反應(yīng)的發(fā)生。DAESAI 等［20］也同樣認(rèn)為，在PCNL 術(shù)前應(yīng)用3D 打印技術(shù)對于選擇如何處理復(fù)雜鹿角型結(jié)石具有重要意義。

疫情后來院接受PCNL 手術(shù)的患者多為急重癥，相應(yīng)的手術(shù)風(fēng)險(xiǎn)較普通患者高，本研究中有14例患者術(shù)前合并感染性休克、膿毒敗血癥，均在感染控制、體溫恢復(fù)正常后再行手術(shù)，這也相應(yīng)地增加了患者手術(shù)前的住院時(shí)間。而術(shù)中利用3D 打印模型引導(dǎo)腎鏡在集合系統(tǒng)內(nèi)進(jìn)行腎盞探查及碎石，可以大大減少手術(shù)時(shí)間及手術(shù)操作對腎盞、集合系統(tǒng)、周圍組織的損傷，術(shù)后僅有1例出現(xiàn)發(fā)熱，加強(qiáng)抗感染后癥狀緩解，無輸血等其他并發(fā)癥發(fā)生，因此患者術(shù)后住院時(shí)間相對減少。

綜上所述，3D 打印技術(shù)所提供的模型能夠精確顯示結(jié)石體積、形態(tài)及與血管、腎盂腎盞、周圍臟器的空間關(guān)系，不僅有助于促進(jìn)復(fù)雜性上尿路結(jié)石患者PCNL 術(shù)前的醫(yī)患溝通，同時(shí)有助于手術(shù)方案的制定及術(shù)中模型實(shí)時(shí)指導(dǎo)，從而縮短手術(shù)時(shí)間、提高手術(shù)成功率及減少并發(fā)癥發(fā)生。但目前3D 打印技術(shù)仍受到成本過高、材料單一、打印時(shí)間相對較長等限制，相信隨著3D 打印技術(shù)的不斷發(fā)展、打印材料的不斷更新，這些問題將會(huì)被逐一克服，該技術(shù)在泌尿外科臨床領(lǐng)域?qū)?huì)發(fā)揮更大的作用。