3D打印技術(shù)在StanfordB型主動(dòng)脈夾層診治中的應(yīng)用進(jìn)展

作者：趙晶斌、張小鵬、蘇成洋、周棟
單位：蘭州大學(xué)第二醫(yī)院

主動(dòng)脈夾層（AD）是指各種原因造成的主動(dòng)脈內(nèi)膜破裂，血液自破口進(jìn)入到血管內(nèi)膜和中膜之間，并撕裂蔓延形成假腔的一類(lèi)疾病，也是一種兇險(xiǎn)的心血管疾病，病情發(fā)展快且死亡率高，在治療上困難且復(fù)雜。國(guó)外相關(guān)的統(tǒng)計(jì)資料顯示，主動(dòng)脈夾層的發(fā)病率高達(dá)0.001％～0.0029％，以中老年居多，男性高于女性，且呈現(xiàn)出逐年上升的趨勢(shì)。
1970年，美國(guó)Stanford大學(xué)的DailyPO等提出將主動(dòng)脈夾層分為StanfordA型和StanfordB型。我國(guó)學(xué)者孫立忠采用孫氏分型法將StanfordB型主動(dòng)脈夾層細(xì)化分型：BC（Complex復(fù)雜）型和BS（Simple簡(jiǎn)單）型。自從DakeMD等在1994年首次報(bào)道應(yīng)用胸主動(dòng)脈腔內(nèi)修復(fù)術(shù)（TEVAR）治療B型主動(dòng)脈夾層以來(lái)，已成為目前治療B型主動(dòng)脈夾層的主要手術(shù)方式。

對(duì)于近端錨定區(qū)長(zhǎng)度不足的BC型主動(dòng)脈夾層患者，當(dāng)前重建左鎖骨下動(dòng)脈（Leftsubclavianartery,LSA）的手術(shù)方式主要包括以下幾種：⑴雜交手術(shù)；⑵煙囪技術(shù)；⑶分支支架技術(shù)；⑷三明治技術(shù)；⑸開(kāi)窗技術(shù)，包括原位開(kāi)窗和體外開(kāi)窗技術(shù)。3D（3D）打印技術(shù)也稱(chēng)為快速成型技術(shù)（RP），主要是以CT（CT）和MRI（MRI）掃描獲得的數(shù)據(jù)或計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的數(shù)字模型文件為基礎(chǔ)，通過(guò)將各種材料逐層打印的方式來(lái)制造物體的技術(shù)；3D打印的常規(guī)步驟包括圖像獲取、數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)、材料選擇、細(xì)胞選擇、生物打印與應(yīng)用�，F(xiàn)將3D打印技術(shù)在StanfordB型主動(dòng)脈夾層診治中應(yīng)用綜述如下。

精準(zhǔn)醫(yī)療及其優(yōu)點(diǎn)
精準(zhǔn)醫(yī)療（precisionmedical）是近些年來(lái)發(fā)展起來(lái)的一種新型醫(yī)學(xué)概念與醫(yī)療模式，即在當(dāng)代醫(yī)療資源共享背景下的數(shù)字化時(shí)代，為了實(shí)現(xiàn)個(gè)體化治療的目的，就必須以患者為圓心，在恰當(dāng)?shù)臅r(shí)間內(nèi)，制定精準(zhǔn)、及時(shí)的治療方案。因患者對(duì)現(xiàn)代醫(yī)療技術(shù)有著微創(chuàng)化、精準(zhǔn)化的需求，這也成為了未來(lái)醫(yī)療技術(shù)發(fā)展的使命。3D打印技術(shù)具有個(gè)性化、針對(duì)性和遠(yuǎn)程性的特點(diǎn)，這也是精準(zhǔn)醫(yī)療的具體表現(xiàn)形式之一；因精準(zhǔn)醫(yī)療具有精準(zhǔn)化、個(gè)性化、定制化等優(yōu)勢(shì)，要實(shí)現(xiàn)具體的精準(zhǔn)醫(yī)療，應(yīng)做到多學(xué)科融合、信息整合和新技術(shù)的開(kāi)發(fā)運(yùn)用，還必須有可靠的醫(yī)療投入。

3D打印技術(shù)存在著一定的局限性：⑴3D打印技術(shù)的基礎(chǔ)是影像學(xué)的水平，通過(guò)影像學(xué)參數(shù)的設(shè)置以提高對(duì)微小結(jié)構(gòu)打印的精準(zhǔn)度；⑵從事計(jì)算機(jī)后處理技術(shù)臨床醫(yī)師不僅需要豐富的基礎(chǔ)解剖知識(shí)，且需要對(duì)疾病有全面的認(rèn)識(shí)，還需要熟練掌握計(jì)算機(jī)軟件的操作；⑶3D打印對(duì)原材料的要求較高，且目前能夠運(yùn)用在心血管模型的原材料有限，因此在材料學(xué)方面的研發(fā)同樣重要；⑷由于3D打印成本較高，會(huì)增加患者的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)；⑸目前3D打印的心肌及大血管壁在細(xì)節(jié)方面尚欠佳，且處于起步階段。

3D打印技術(shù)在StanfordB型主動(dòng)脈夾層診療中的應(yīng)用
3D打印以其在數(shù)字、分層、堆積、直接、快速制造的獨(dú)特優(yōu)越性，已經(jīng)在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中得到廣泛應(yīng)用，尤其為心血管疾病的精準(zhǔn)醫(yī)療帶來(lái)了新的希望。

SchmaussD等術(shù)前運(yùn)用3D打印技術(shù)顯示出了其獨(dú)特的優(yōu)越性，通過(guò)打印出的3D模型不但能清晰的觀察到精細(xì)的解剖結(jié)構(gòu)及病變部位，且術(shù)前可進(jìn)行手術(shù)的模擬，在具體手術(shù)實(shí)施時(shí)可提供巨大幫助。在B型主動(dòng)脈夾層的診療中，運(yùn)用患者術(shù)前CT血管造影（CTA）或磁共振血管造影（MRA）的DICOM格式的影像數(shù)據(jù)，進(jìn)行等比例的3D模型打��；3D打印技術(shù)的發(fā)展，不僅為體外開(kāi)窗技術(shù)的術(shù)前測(cè)量提供了一個(gè)直觀和有形的3D模型，而且其優(yōu)于屏幕上重建的三維圖像；通過(guò)CTA或MRA等影像學(xué)數(shù)據(jù)，醫(yī)生可以了解患者不同掃描層面的病變情況，根據(jù)三維重建影像，綜合運(yùn)用自己多年積累的解剖學(xué)知識(shí)。

通過(guò)在大腦中的空間想象，構(gòu)建出一個(gè)立體的“三維模型”，這也是一個(gè)對(duì)二維斷層影像進(jìn)行三維重建的再加工重建的過(guò)程，十分依賴(lài)于醫(yī)師基礎(chǔ)解剖知識(shí)和空間想象能力，而對(duì)那些存在變異或復(fù)雜的解剖結(jié)構(gòu)，即便擁有豐富臨床經(jīng)驗(yàn)的醫(yī)師都很難想象出其空間結(jié)構(gòu)；而通過(guò)3D打印模型可以清楚的觀察到主動(dòng)脈內(nèi)部夾層真假腔間的關(guān)系，真假腔大小，夾層破口位置及大小，破口與主動(dòng)脈各分支血管之間的位置關(guān)系，對(duì)解剖關(guān)系進(jìn)一步熟悉，在術(shù)前能更加準(zhǔn)確對(duì)B型主動(dòng)脈夾層進(jìn)行細(xì)化分型，更能精確的制定手術(shù)方案，以降低術(shù)中手術(shù)方案的變更率；也可以通過(guò)3D打印模型在術(shù)前更直觀的指導(dǎo)選擇TEVAR主動(dòng)脈覆膜支架的型號(hào)、支架開(kāi)窗的位置、支架釋放位置。3D打印給外科醫(yī)生帶來(lái)的不僅是病變的真實(shí)展現(xiàn)，而且在手術(shù)方式的選擇和術(shù)中指導(dǎo)上帶來(lái)了福音；其不僅在提高手術(shù)效率方面，還在給患者帶來(lái)了最大化的治療效果和最小化的傷害方面都有一定的積極意義。

目前國(guó)內(nèi)已有中心報(bào)道利用3D打印技術(shù)輔助進(jìn)行體外開(kāi)窗的案例，解決B型伴有近端不良錨定區(qū)的主動(dòng)脈夾層時(shí)需要封閉左鎖骨下動(dòng)脈的問(wèn)題。該手術(shù)的難點(diǎn)在于開(kāi)窗孔位置的選擇，單純憑借CTA提供的數(shù)據(jù)進(jìn)行體外開(kāi)窗，會(huì)出現(xiàn)測(cè)量不精確，繼而在對(duì)位上出現(xiàn)一系列問(wèn)題，導(dǎo)致手術(shù)的失敗，為了解決對(duì)位不準(zhǔn)的問(wèn)題，以前進(jìn)行的體外開(kāi)窗手術(shù)往往開(kāi)窗孔徑比左鎖骨下動(dòng)脈開(kāi)口直徑大很多，導(dǎo)致術(shù)中及術(shù)后出現(xiàn)內(nèi)漏等一系列問(wèn)題，這也是TEVAR左鎖骨下體外開(kāi)窗技術(shù)難以開(kāi)展的最大障礙。

有了3D打印模型的輔助，使得開(kāi)窗技術(shù)可以更加完美實(shí)施，尤其是體外開(kāi)窗技術(shù)，極大的擴(kuò)展了B型主動(dòng)脈夾層腔內(nèi)治療的適應(yīng)癥，包括在行雜交手術(shù)時(shí)造成的頸部開(kāi)放性切口，術(shù)后有出現(xiàn)脂肪液化或者切口感染的可能性，且術(shù)后疤痕較大，影響美觀，以及在減少手術(shù)和麻醉時(shí)間，使高齡患者能耐受手術(shù)的可能等各方面問(wèn)題；也在治療的同時(shí)兼顧患者微創(chuàng)、美觀方面的需求，則凸顯了3D打印模型的直觀、立體、可視、可觸方面的優(yōu)越性，達(dá)到精準(zhǔn)醫(yī)療的目的。然而，有研究發(fā)現(xiàn)，3D打印模型與術(shù)前CTA測(cè)量各血管直徑的結(jié)果相比，有超出標(biāo)準(zhǔn)差1mm的差異，表明仍需要進(jìn)一步提高3D模型打印的精確度。

3D模型打印所需的時(shí)間也限制了其對(duì)病例是有所選擇的，使其不適用于急診手術(shù)的患者。通過(guò)等比例打印的3D模型，在臨床醫(yī)師診療過(guò)程中扮演著越來(lái)越重要的角色，有助于臨床醫(yī)師和患者家屬之間的溝通，指導(dǎo)術(shù)前制定更加具體、個(gè)體化的手術(shù)方案，可以在體外模擬手術(shù)過(guò)程，減少醫(yī)師手術(shù)時(shí)間、輻射劑量，還可以最大限度的降低內(nèi)漏的發(fā)生率和逆撕為A型夾層的發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)，提高手術(shù)成功率，更加符合精準(zhǔn)治療的需求。

3D打印技術(shù)在醫(yī)學(xué)生教學(xué)及初級(jí)醫(yī)師培養(yǎng)中的應(yīng)用
3D打印技術(shù)在醫(yī)學(xué)生教學(xué)及初級(jí)醫(yī)師培養(yǎng)中扮演著越來(lái)越重要的角色。3D打印技術(shù)的應(yīng)用克服了傳統(tǒng)的解剖學(xué)習(xí)環(huán)境污染、解剖結(jié)構(gòu)變異、具體結(jié)果顯示不清等問(wèn)題，能夠很好的還原解剖，同時(shí)對(duì)于各種變異也可以根據(jù)需要進(jìn)行打印。英國(guó)阿爾斯特大學(xué)JoergWulf等通過(guò)SkyScan1172顯微CT掃描儀，進(jìn)行人小骨樣本（錘骨、砧骨、鐙骨）的微觀成像，利用3D打印技術(shù)制作出放大20倍的小骨解剖模型用于臨床解剖教學(xué)，幫助學(xué)生更加直觀的理解復(fù)雜的解剖，取得了很好的效果。McmenaminPG等利用3D打印技術(shù)建立了各種解剖結(jié)構(gòu)的教學(xué)資源，并指出了過(guò)去尸體解剖中的各種不足和3D打印解剖模型的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，即個(gè)性化的解剖復(fù)制、根據(jù)需要選擇大小規(guī)模、全世界通用，從而避免了一些文化和道德問(wèn)題，很好的實(shí)現(xiàn)了教學(xué)資源共享。

同時(shí)3D打印模型可以作為各種臨床操作及手術(shù)技術(shù)的訓(xùn)練工具，在醫(yī)學(xué)的臨床教學(xué)和訓(xùn)練中發(fā)揮作用。BagariaaV等指出3D打印模型能夠成為年輕醫(yī)師學(xué)習(xí)復(fù)雜手術(shù)的重要工具，同時(shí)各種類(lèi)型的模型能夠提供給學(xué)生一個(gè)更好的理解疾病解剖和分類(lèi)的機(jī)會(huì)。第二軍醫(yī)大學(xué)的袁良喜等通過(guò)應(yīng)用3D打印的主動(dòng)脈病理模型及3D打印的血管腔內(nèi)移植物模擬主動(dòng)脈的腔內(nèi)手術(shù)，將血管外科學(xué)習(xí)的住院醫(yī)師分為實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組進(jìn)行教學(xué)研究，實(shí)驗(yàn)組為3D打印輔助教學(xué)組，對(duì)照組進(jìn)行傳統(tǒng)方法教學(xué)，發(fā)現(xiàn)3D打印輔助教學(xué)組的學(xué)生在對(duì)血管系統(tǒng)解剖結(jié)構(gòu)、主動(dòng)脈疾病特征以及對(duì)腔內(nèi)手術(shù)器具和過(guò)程的了解，對(duì)學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和自信心方面等均優(yōu)于傳統(tǒng)教學(xué)組；基于3D打印解剖模型的直觀性，在醫(yī)學(xué)教學(xué)中，可以充分調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，有利于培養(yǎng)醫(yī)學(xué)生、醫(yī)師形成良好的思維方式，提高了教學(xué)質(zhì)量，然而，3D打印模型通常比較脆弱，不太適合在大班教學(xué)課堂上進(jìn)行實(shí)際操作練習(xí)�？梢哉f(shuō)3D打印模型為臨床的教學(xué)和訓(xùn)練提供了一種全新的模式。

作者：趙晶斌、張小鵬、蘇成洋、周棟
單位：蘭州大學(xué)第二醫(yī)院
原文來(lái)源：365醫(yī)學(xué)網(wǎng)