3D打印輔助保留腎單位手術(shù)的初步應(yīng)用

隨著醫(yī)學(xué)技術(shù)進(jìn)步，保留腎單位手術(shù)(nephron sparingsurgery，NSS)逐漸成為治療外生型小腎癌的首選方法。NSS手術(shù)的關(guān)鍵是術(shù)前對腫瘤的大小、位置以及周圍關(guān)系有客觀準(zhǔn)確的認(rèn)識(shí)。術(shù)前盡可能詳細(xì)地了解腫瘤位置和空間關(guān)系，有助于最佳手術(shù)方案的制定和更有效的醫(yī)患溝通，降低手術(shù)風(fēng)險(xiǎn)，提高手術(shù)成功率。
三維打印技術(shù)可將患者的斷層CT影像資料通過專業(yè)化三維處理軟件編輯并連接三維打印機(jī)重建出目標(biāo)組織器官的物理模型，該技術(shù)已在國內(nèi)外骨科、神經(jīng)外科、血管外科及心外科等領(lǐng)域應(yīng)用。然而，關(guān)于三維打印技術(shù)在泌尿系統(tǒng)手術(shù)中應(yīng)用的報(bào)道較少。我院應(yīng)用三維打印技術(shù)輔助NSS手術(shù)和術(shù)前醫(yī)患溝通，現(xiàn)報(bào)告我們的初步應(yīng)用結(jié)果。

三維打印屬于快速成形技術(shù)的一種，它是一種以數(shù)字模型文件為基礎(chǔ)，通過三維打印機(jī)讀取文件中的橫截面信息，用液體狀、粉狀或片狀的各種材料將這些截面逐層地打印出來，再將各層截面以各種方式粘合起來從而制造出一個(gè)實(shí)體的技術(shù)。因其具有個(gè)體化、高保真的優(yōu)勢，目前已在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。

本研究中使用的打印模型為ABS樹脂，其具有制品尺寸穩(wěn)定、表面光澤性好、價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)，是目前用途極廣的熱塑性工程材料；該材料打印時(shí)間短，通常單個(gè)腎臟打印只需要約10h，更易滿足臨床手術(shù)要求。

同時(shí)本研究開展一種新型個(gè)體化制造模型的思路。大致的技術(shù)路線可概括為兩步：(1)基于CT圖像，使用Mimics軟件重建，將STL格式數(shù)據(jù)文件直接輸出至三維打印機(jī)；(2)通過基于熔融沉積成形技術(shù)的開源三維打印機(jī)使用ABS樹脂對模型進(jìn)行三維成形。在此過程中，我們最具創(chuàng)造性的一點(diǎn)即取消傳統(tǒng)的三維打印過程中對內(nèi)部支撐材料的打印，使得血管和集合系統(tǒng)能夠呈現(xiàn)出更加符合臨床實(shí)際的中空管狀結(jié)構(gòu)。

本研究的設(shè)計(jì)思路有以下幾點(diǎn)優(yōu)勢：

(1)我們重建的等比例模型使用5 mm的標(biāo)準(zhǔn)CT斷層掃描圖像與實(shí)際惡性腫瘤情況保持高度一致，并通過術(shù)中加以證實(shí)，整個(gè)過程無需額外成像的特點(diǎn)可減少患者被射線照射時(shí)間并降低經(jīng)濟(jì)成本。

(2)分別重建腎臟正常實(shí)質(zhì)和腫瘤使得我們能夠清楚地看到惡性腫瘤侵襲的深度，這對于手術(shù)出血及術(shù)后漏尿兩大。腎部分切除術(shù)并發(fā)癥的發(fā)生有一定的預(yù)防提示作用，提高了手術(shù)的成功率，降低了術(shù)后并發(fā)癥發(fā)生率；本研究中6例患者術(shù)中平均出血量為135 ml，術(shù)后均未出現(xiàn)并發(fā)癥。

(3)我們可以在模型上測量出腫瘤距腎門血管的距離來預(yù)估相應(yīng)的手術(shù)風(fēng)險(xiǎn)，若距離過短，則行NSS手術(shù)風(fēng)險(xiǎn)大大增加，需考慮更換風(fēng)險(xiǎn)相對較小的手術(shù)方式；本研究中6例患者均于術(shù)前行手術(shù)風(fēng)險(xiǎn)評估，認(rèn)為適合行NSS手術(shù)。

利用三維打印重建出個(gè)體化的等比例。腎臟及腫瘤模型，通過直觀地展現(xiàn)病變和周圍的健康組織關(guān)系讓患者更好地理解NSS的基本原理并接受該治療方案，讓醫(yī)患溝通變得形象而容易，使患者的治療依從性和對醫(yī)生的治療評價(jià)也有所提高。本研究中患者和家屬均表示打印的模型提高了他們對于腎腫瘤的認(rèn)識(shí)及手術(shù)方案的了解程度。

三維打印將會(huì)改變現(xiàn)有的醫(yī)學(xué)實(shí)踐模式，它將患者的檢查從抽象的二維圖像提升到了對患者組織器官三維重建模型的高度。我們認(rèn)為，三維打印模型在泌尿外科不僅能夠輔助NSS手術(shù)，還有望在其他手術(shù)如經(jīng)皮腎腫瘤活檢穿刺或經(jīng)皮射頻消融手術(shù)中進(jìn)行應(yīng)用。
來源：中華外科雜志