3D打印導板定位穿刺引流術治療高血壓性腦出血的研究進展

林永雙 栗學玉 龔政源 黃海能

基金項目：廣西壯族自治區(qū)衛(wèi)生健康委員會自籌經(jīng)費科研課題（Z-L20220875）

第一作者簡介：林永雙，男，醫(yī)學學士，在讀碩士研究生，研究方向：腦血管病。E-mail：1109340420@qq.com

通信作者：黃海能。E-mail：bshuanghn@163.com

［本文引用格式］林永雙，栗學玉，龔政源，等.3D打印導板定位穿刺引流術治療高血壓性腦出血的研究進展［J］.右江醫(yī)學，2024，52（3）：268-271.

【關鍵詞】? 3D打印導板；高血壓性腦出血；血腫穿刺引流

中圖分類號：R743.34??? 文獻標志碼：A??? DOI：10.3969/j.issn.1003-1383.2024.03.014

高血壓性腦出血（hypertensive intracerebral hemorrhage，HICH）是神經(jīng)外科的急危重癥，其發(fā)病率、病死率、致殘率極高。我國HICH的發(fā)病率明顯高于西方國家，但目前對于HICH手術方式的選擇仍存在爭議。近年來，血腫穿刺引流術因創(chuàng)傷小且預后滿意在我國HICH治療中得到廣泛應用。3D打印技術為穿刺引流術的精準定位提供了新的方法，進一步明確血腫穿刺引流在HICH治療中的優(yōu)勢以及3D導板個體化定位的優(yōu)勢，對于我國基層醫(yī)院開展HICH的救治、HICH手術方式的選擇及改善患者預后有著重要意義?，F(xiàn)就3D打印導板輔助穿刺引流術治療HICH的研究進展進行綜述。

1? HICH后腦損傷機制

HICH通常指有高血壓病史的患者在腦實質或腦室內(nèi)突然出血［1］。我國HICH的發(fā)病率占腦卒中的21%至48%，同時其致殘率和致死率在我國腦卒中中名列前茅，患者預后差，很難恢復生活自理能力，僅有12%至39%的患者神經(jīng)功能恢復較好［2］。HICH引起的腦損傷可分為原發(fā)性腦損傷和繼發(fā)性腦損傷。原發(fā)性腦損傷是指血腫早期對局部神經(jīng)元造成的直接機械壓迫創(chuàng)傷。繼發(fā)性腦損傷是由凝血和血紅蛋白分解產(chǎn)物引起，特別是凝血酶，在損傷后4小時激活小膠質細胞，活化的小膠質細胞導致血腦屏障分解、血管源性水腫以及神經(jīng)元和神經(jīng)膠質細胞凋亡，進一步加重神經(jīng)功能障礙［3］。

2? 穿刺引流術治療HICH

HICH治療的首要目的是盡早解除血腫對周圍組織的壓迫、降低顱內(nèi)高壓、避免繼發(fā)性腦損傷，最大限度地挽救患者生命并提高預后和生活質量［4］。主要有內(nèi)科保守治療和手術治療兩種方法，常用的手術方式包括開顱血腫清除術、小骨窗顯微血腫清除術、神經(jīng)內(nèi)鏡血腫清除術和血腫穿刺引流術等［5］。

對于幕上大于30 mL、幕下大于10 mL的腦內(nèi)血腫，尤其是已經(jīng)昏迷，甚至腦疝的患者行手術治療已達成共識，但選擇何種手術方式仍有較大爭議。相關研究指出對于出血量超過60 mL、深度昏迷（格拉斯哥評分<6分）且病情持續(xù)惡化的自發(fā)性腦出血患者，仍需開顱手術挽救生命［6］，而對于出血量在30～60 mL、無腦疝形成或腦疝形成早期者，可選擇微創(chuàng)手術治療［7］?！吨袊X出血診治指南2019》也提出微創(chuàng)手術是安全的，有助于降低病死率（Ⅰ級推薦，A級證據(jù)）［8］。目前報道較多的微創(chuàng)手術方式主要是神經(jīng)內(nèi)鏡下血腫清除和血腫穿刺引流。李元貴等通過分析110 例 HICH 患者分別接受內(nèi)鏡手術和血腫穿刺引流治療，結果發(fā)現(xiàn)兩組出院預后比較差異無統(tǒng)計學意義（P>0.05），那么術式選擇要根據(jù)患者的個人情況及所就診醫(yī)療機構的醫(yī)治水平、患者的經(jīng)濟條件等綜合考慮。但血腫穿刺引流較內(nèi)鏡手術操作更加簡便，穿刺引流組的手術時間（1.13 ± 0.41）h、術中出血量（10.83 ± 3.95）mL均小于內(nèi)鏡組的（1.78 ± 0.31）h、（70.62 ± 43.12）mL，穿刺引流組ICU住院時間及住院費用也低于內(nèi)鏡組（P<0.05）。并且穿刺引流一般采用局部麻醉的方式即可手術，更適用于高齡、身體狀況差、并發(fā)癥多等不能耐受全身麻醉的患者［9］。就我國而言，HICH患者眾多且大部分就診于基層醫(yī)院，神經(jīng)內(nèi)鏡等設備因操作復雜或價格昂貴而無法普及。血腫穿刺引流在創(chuàng)傷小的前提下可有效改善預后，還能降低繼發(fā)性腦損傷的發(fā)生率［10-11］，對于我國神經(jīng)內(nèi)鏡無法開展的基層醫(yī)院以及老年患者來講仍是優(yōu)先考慮的手術方式。

近年來，對幕上血腫<30 mL我國越來越多學者提出也可采取穿刺引流來改善患者預后［4，12］。HUANG等通過對幕上血腫<30 mL的患者進行保守和立體定向穿刺引流治療的對比發(fā)現(xiàn)，手術組神經(jīng)功能缺損評分顯著低于保守治療組并且手術組下肢靜脈血栓和肺部感染等并發(fā)癥發(fā)生率也較低（P<0.05）［13］。HOU等發(fā)表的高質量 Meta分析結果顯示與保守藥物相比手術似乎有益也表述了這一觀點［14］。保守治療血腫吸收一般需要3～4周，血腫長期存在產(chǎn)生的有毒物質會引起腦血管壁彈性變化，導致細胞水腫和顱內(nèi)壓增高［15］。血腫的存在還會破壞正常的神經(jīng)功能，導致腦組織和神經(jīng)纖維束發(fā)生不可逆的損傷，患者的臨床癥狀可能會進一步加重，從而延長住院時間使肺炎等并發(fā)癥的發(fā)生明顯增加。穿刺引流術可在創(chuàng)傷小的前提下短時間內(nèi)清除血腫，避免或減輕了繼發(fā)性損害，從而降低患者的致殘率，提高生存質量。

3? 3D打印導板精準定位

在探討微創(chuàng)手術治療腦出血的國際多中心隨機對照研究MISTIE Ⅲ的亞組分析中指出，只有微創(chuàng)治療后剩余血腫體積≤15 mL時，微創(chuàng)組患者預后好的比例較保守治療組增加10.5%（95%CI 1.0～20.0；P=0.03）［16］。因此要保證血腫穿刺引流可以改善患者預后就要提高血腫清除率。但穿刺引流術無法做到直視下清除血腫，要想提高血腫清除率就要求對血腫進行精準定位。這就需要一種低成本且易于操作的技術來實現(xiàn)精準定位，從而避免繼發(fā)性腦損傷的發(fā)生［17］。

3.1? 神經(jīng)外科手術常用的定位方法

在神經(jīng)外科手術發(fā)展的過程中常用的定位方法主要有：①CT徒手定位。通過CT片測量后在患者頭皮劃線標記血腫，對醫(yī)生解剖知識了解要求較高且定位主觀性較強。②體表金屬標記。此方法需要患者多次CT掃描，增加患者遭受輻射傷害次數(shù)。③立體定向定位。此方法需要安裝頭部框架且患者術前準備時間較長，易給清醒患者帶來恐懼感。④術中超聲定位。只有打開骨窗后才能使用超聲探頭確認血腫位置，并不能在術前對顱內(nèi)血腫進行定位。⑤神經(jīng)導航定位。通過將患者實際頭部位置和導航儀處理后得到三維立體圖像聯(lián)系起來。⑥手術機器人定位?？稍谛g中實時評估并且完全避免了人手穿刺時抖動帶來的誤差。導航定位、機器人定位因其操作繁瑣和系統(tǒng)昂貴限制了在各級醫(yī)院的廣泛使用［18］。

3.2? 3D打印導板定位下穿刺引流的優(yōu)勢

隨著醫(yī)療技術的進步，3D打印導板定位克服了傳統(tǒng)CT定位停留在二維平面的不足，降低了設備成本，使得血腫穿刺引流精準定位在我國各級醫(yī)院均可實現(xiàn)。張濤等人通過研究156例血腫穿刺引流中，78例使用3D手術導板定位相對于傳統(tǒng)CT定位，更有效地清除了血腫（P<0.05）［19］。利用3D導板定位優(yōu)點主要如下：①穿刺精準性提高，術前導板設計建模時進一步準確地評估血腫的大?。?0］、位置、周圍毗鄰結構等，還可以根據(jù)不同位置和形狀的血腫設計出不同的手術導板，提高了定位的精準性和個體化［21］。②穿刺安全性提高，首先固定了穿刺深度及方向，其次導板輔助大多經(jīng)額部進行穿刺，額葉血管較少，經(jīng)額穿刺后再出血較經(jīng)顳葉概率小，大大避免了因穿刺失誤引起的繼發(fā)性腦損傷。③3D打印導板操作簡單，打印機及打印材料花費較少，在各級醫(yī)院均可廣泛普及［22］。

4? 3D打印導板的建模及打印方式和耗材

4.1? 建模軟件

常用的3D導板建模軟件有Mimics、3D-slicer、E-3D等。E-3D（數(shù)字醫(yī)療建模與設計）是由我國中南大學自主研發(fā)的國產(chǎn)軟件，中文操作界面相對友好，王釗等人利用E-3D為23例顱底腫物患者進行術前建模和手術。該研究還闡述了E-3D相對于3D-slicer等英文軟件的操作難度明顯降低，部分醫(yī)院利用E-3D已成功開展腦出血的精準穿刺微創(chuàng)治療且效果滿意［23］。Mimics雖然擁有豐富的圖像分割工具，對心臟、肺組織、血管及骨骼等重建效果好，但因其是一款商業(yè)軟件，使用時需要購買版權，無法在各級醫(yī)院普及。3D-slicer重建精度雖然遜色于Mimics，但對于腦部的結構而言重建效果要比其他組織更精準，近年來已被廣泛應用于神經(jīng)外科疾病的建模中［24］。特別是在HICH幕上血腫的手術治療穿刺通道設計中，制作穿刺導板僅需要將患者的CTA圖像導入到3D-slicer中依次運行Segment Editor、Threshold等功能模塊，生成血腫的三維模型。再依次運行Margin、Logical operators、Draw tube、Curve Maker、Segmentation及Logical operators即可完成。3D-slicer可以做到完全免費、支持多種標準醫(yī)學圖像文件格式，程序源代碼全部開放，算法全部開放，并且還可添加功能擴展。通過實現(xiàn)術中三維可視化，一定程度上代替了神經(jīng)導航功能，成為許多基層醫(yī)院HICH手術治療的有效輔助方法。因此，3D-slicer的操作簡單，設備要求低等優(yōu)勢無疑為各級醫(yī)院神經(jīng)外科建模提供了新的方法［25］。陳杰等人通過利用3D-slicer輔助穿刺引流發(fā)現(xiàn)較常規(guī)組的住院時間縮短，穿刺點距血腫中心的距離也更近（均P<0.05）［26］。近年來，研究表明還可通過DTI、移動設備的簡單實用的增強現(xiàn)實（AR）等技術與3D-slicer結合，進一步提高穿刺的精準性和個性化。黃毅等人通過3D-slicer聯(lián)合手機導航輔助來進一步提高手術的個體化和血腫清除率［27］。QIU等就利用3D-slicer聯(lián)合DTI重建神經(jīng)纖維束，可以用來判斷患者偏癱及預后情況［28］。

4.2? 打印方式和打印耗材

常用的3D打印方式主要有積壓-熔融沉積式（FDM）、光敏樹脂選擇性固化（SLA）、選擇性激光燒結（SLS）。SLS具有精細的分辨率，但目前還沒有消費級SLS打印機。與之相比，SLA打印機的分辨率更精細，且有一些打印機型號可供選擇，但其耗材較昂貴，并需要額外的固化步驟。相對而言，F(xiàn)DM打印機的分辨率較粗糙，但在價格方面具有明顯優(yōu)勢，因此在穿刺導板制備中已被廣泛應用。適用于FDM打印的主要耗材是聚乳酸（PLA），盡管相比光敏樹脂材料，PLA的外觀和硬度稍遜，但其價格低廉且易獲取，具有良好的可降解性，因此在保證穿刺導板的強度和硬度的前提下，最大限度地降低了打印成本。通過對比光敏樹脂和PLA作為打印材料的優(yōu)劣，余成偉發(fā)現(xiàn)兩者均具有良好的結構穩(wěn)定性，但PLA的成本更低，這一觀點也得到了支持［29-30］。

5? 小結和展望

3D打印技術的推廣最大程度地填補了我國基層醫(yī)院在HICH手術治療精準定位方面的空白。這符合我國的國情和“醫(yī)工結合、精準醫(yī)學”的新技術理念，不僅擴大了手術適應證的范圍，還可以在降低治療成本的同時迅速清除血腫，從而改善患者的預后，提高生活質量。近年來，3D打印技術在腦干出血、顱底腫瘤、椎管內(nèi)腫瘤等高難度手術以及神經(jīng)外科醫(yī)患溝通和教學活動中得到廣泛應用。然而，仍然存在一些不足，例如打印導板需要一定時間，且需要消毒、滅菌后才能在臨床上使用，這使其不適合于急診患者。期待未來能夠開發(fā)更多開源的建模軟件供臨床選擇，提高打印速度并降低成本，以實現(xiàn)3D打印技術在神經(jīng)外科應用中的最大效益。

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（收稿日期：2023-06-13? 修回日期：2023-07-24）

（編輯：梁明佩）