3D打印輔助保留腎單位手術的初步應用

隨著醫(yī)學技術進步，保留腎單位手術(nephron sparingsurgery，NSS)逐漸成為治療外生型小腎癌的首選方法。NSS手術的關鍵是術前對腫瘤的大小、位置以及周圍關系有客觀準確的認識。術前盡可能詳細地了解腫瘤位置和空間關系，有助于最佳手術方案的制定和更有效的醫(yī)患溝通，降低手術風險，提高手術成功率。
三維打印技術可將患者的斷層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重建出目標組織器官的物理模型，該技術已在國內外骨科、神經(jīng)外科、血管外科及心外科等領域應用。然而，關于三維打印技術在泌尿系統(tǒng)手術中應用的報道較少。我院應用三維打印技術輔助NSS手術和術前醫(yī)患溝通，現(xiàn)報告我們的初步應用結果。

三維打印屬于快速成形技術的一種，它是一種以數(shù)字模型文件為基礎，通過三維打印機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實體的技術。因其具有個體化、高保真的優(yōu)勢，目前已在醫(yī)學領域得到了廣泛應用。

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、價格低廉等優(yōu)點，是目前用途極廣的熱塑性工程材料；該材料打印時間短，通常單個腎臟打印只需要約10h，更易滿足臨床手術要求。

同時本研究開展一種新型個體化制造模型的思路。大致的技術路線可概括為兩步：(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；(2)通過基于熔融沉積成形技術的開源三維打印機使用ABS樹脂對模型進行三維成形。在此過程中，我們最具創(chuàng)造性的一點即取消傳統(tǒng)的三維打印過程中對內部支撐材料的打印，使得血管和集合系統(tǒng)能夠呈現(xiàn)出更加符合臨床實際的中空管狀結構。

本研究的設計思路有以下幾點優(yōu)勢：

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

(2)分別重建腎臟正常實質和腫瘤使得我們能夠清楚地看到惡性腫瘤侵襲的深度，這對于手術出血及術后漏尿兩大。腎部分切除術并發(fā)癥的發(fā)生有一定的預防提示作用，提高了手術的成功率，降低了術后并發(fā)癥發(fā)生率；本研究中6例患者術中平均出血量為135 ml，術后均未出現(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估相應的手術風險，若距離過短，則行NSS手術風險大大增加，需考慮更換風險相對較小的手術方式；本研究中6例患者均于術前行手術風險評估，認為適合行NSS手術。

利用三維打印重建出個體化的等比例。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識及手術方案的了解程度。

三維打印將會改變現(xiàn)有的醫(yī)學實踐模式，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。我們認為，三維打印模型在泌尿外科不僅能夠輔助NSS手術，還有望在其他手術如經(jīng)皮腎腫瘤活檢穿刺或經(jīng)皮射頻消融手術中進行應用。
來源：中華外科雜志