3D打印来了！辅助保留肾单位手术的应用探讨_医疗健康

2016

01/21

14:32

中华外科杂志

作者：崇延坤成向明陈显成甘卫东郭宏骞

医疗健康

随着医学技术进步，保留肾单位手术（nephron sparingsurgery，NSS）逐渐成为治疗外生型小肾癌的首选方法。NSS手术的关键是术前对肿瘤的大小、位置以及周围关系有客观准确的认识。术前尽可能详细地了解肿瘤位置和空间关系，有助于最佳手术方案的制定和更有效的医患沟通，降低手术风险，提高手术成功率。三维打印技术可将患者的断层CT影像资料通过专业化三维处理软件编辑并连接三维打印机重建出目标组织器官的物理模型，该技术已在国内外骨科、神经外科、血管外科及心外科等领域应用。然而，关于三维打印技术在泌尿系统手术中应用的报道较少。南京大学医学院附属鼓楼医院应用三维打印技术辅助NSS手术和术前医患沟通，现报告初步应用结果。

三维打印属于快速成形技术的一种，它是一种以数字模型文件为基础，通过三维打印机读取文件中的横截面信息，用液体状、粉状或片状的各种材料将这些截面逐层地打印出来，再将各层截面以各种方式粘合起来从而制造出一个实体的技术。因其具有个体化、高保真的优势，目前已在医学领域得到了广泛应用。

本研究中使用的打印模型为ABS树脂，其具有制品尺寸稳定、表面光泽性好、价格低廉等优点，是目前用途极广的热塑性工程材料；该材料打印时间短，通常单个肾脏打印只需要约10h，更易满足临床手术要求。

同时本研究开展一种新型个体化制造模型的思路。大致的技术路线可概括为两步：（1）基于CT图像，使用Mimics软件重建，将STL格式数据文件直接输出至三维打印机；（2）通过基于熔融沉积成形技术的开源三维打印机使用ABS树脂对模型进行三维成形。在此过程中，我们最具创造性的一点即取消传统的三维打印过程中对内部支撑材料的打印，使得血管和集合系统能够呈现出更加符合临床实际的中空管状结构。本研究的设计思路有以下几点优势：（1）我们重建的等比例模型使用5 mm的标准CT断层扫描图像与实际恶性肿瘤情况保持高度一致，并通过术中加以证实，整个过程无需额外成像的特点可减少患者被射线照射时间并降低经济成本。（2）分别重建肾脏正常实质和肿瘤使得我们能够清楚地看到恶性肿瘤侵袭的深度，这对于手术出血及术后漏尿两大。肾部分切除术并发症的发生有一定的预防提示作用，提高了手术的成功率，降低了术后并发症发生率；本研究中6例患者术中平均出血量为135 ml，术后均未出现并发症。（3）我们可以在模型上测量出肿瘤距肾门血管的距离来预估相应的手术风险，若距离过短，则行NSS手术风险大大增加，需考虑更换风险相对较小的手术方式；本研究中6例患者均于术前行手术风险评估，认为适合行NSS手术。

利用三维打印重建出个体化的等比例。肾脏及肿瘤模型，通过直观地展现病变和周围的健康组织关系让患者更好地理解NSS的基本原理并接受该治疗方案，让医患沟通变得形象而容易，使患者的治疗依从性和对医生的治疗评价也有所提高。本研究中患者和家属均表示打印的模型提高了他们对于肾肿瘤的认识及手术方案的了解程度。

三维打印将会改变现有的医学实践模式，它将患者的检查从抽象的二维图像提升到了对患者组织器官三维重建模型的高度。我们认为，三维打印模型在泌尿外科不仅能够辅助NSS手术，还有望在其他手术如经皮肾肿瘤活检穿刺或经皮射频消融手术中进行应用。

来源：中华外科杂志作者：崇延坤成向明陈显成甘卫东郭宏骞

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