3D打印技術在高血壓腦出血軟通道穿刺引流中的應用

胡鉅強，馮建航，林球潤

（鶴山市人民醫院神經外科，廣東 江門 529700）

非外傷性腦出血是指腦實質出血卻并未發生即時創傷，此類型腦出血包括原發和繼發兩種，原發性非外傷性腦出血發生于腦結構的病理改變，而繼發性非外傷性腦出血與先天或后天的損傷密切相關。非外傷性腦出血即高血壓腦出血。長期以來，藥物和手術治療的優缺點始終存在意見分歧[1]。多項研究[2-4]結果顯示，高血壓腦出血與腦部小血管壁的結構發生病理改變及腦血管的血流動力學發生改變相關。高血壓腦出血最易發生于基底節，此病的責任血管多為從Willis環及大腦前、中、后動脈的根部發出的中央支。上述血管存在相似的特點，其來源血管垂直，受到的壓力大于顱內其他類型的血管，尤其是從頸內動脈發出的豆紋動脈。該病無典型的臨床癥狀表現，且病情進展無顯著的征兆，會發生不可逆轉的惡化。隨著精準醫學理念的發展，微創血腫穿刺引流術因具有簡便易操作、微創等優點，被廣泛應用于臨床。精準的穿刺技術可確保治療效果和防止并發癥的發生，但CT定位、外科醫生操作和患者個體差異等因素會引起穿刺通道與預置通道間存在偏差，導致穿刺失敗[5-6]?；诖?，本研究旨在探討3D打印技術在高血壓腦出血軟通道穿刺引流中的應用效果，現報道如下。

1 資料與方法

1.1 臨床資料 選取2019年3月至2021年2月60例高血壓腦出血患者，隨機分為實驗組與對照組，各30例。實驗組男12例，女18例；年齡40～72歲，平均年齡（51.13±7.13）歲。對照組男13例，女17例；年齡41～70歲，平均年齡（50.09±7.08）歲?；颊呋蚣覍倬橥獠⒑炇鹬橥鈺?。

1.2 方法 兩組均進行微創軟通道穿刺引流，實驗組利用3D打印技術制作個體化導板。CT三維重建：采用多排螺旋CT對高血壓腦出血患者進行顱腦CT掃描。將原始的CT掃描圖像導入3D打印專用軟件，對患者頭部和顱內血腫區域進行圖像分割，對血腫行三維重建。精確測量穿刺深度和穿刺角度。設計具有顱外穿刺孔的三維面部模型。對顱內血腫、頭部皮膚、鼻梁、顴弓、耳朵等重要血管和神經進行三維重建。3D打印三維面部模型：以丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物為原材料，采用3D打印機進行打印。此方法也被稱之為3D打印熔絲制造技術，其原理是融化熱塑流會從噴嘴中擠壓出，形成一層層材料；每一層均會與前一層相連接。3D打印三維面部模型指導軟通道穿刺引流以治療高血壓腦出血?；颊弑３盅雠P位，將3D打印的三維面部模型置于患者的面部，沿穿刺孔道于患者的左顳部進行標記，此點即為穿刺點。在手術區域進行消毒和鋪巾，局部麻醉成功后在穿刺點做一長為0.5 cm的橫切口，逐層切開頭部皮膚各層，之后使用無菌袋裝入打印好的三維面部模型，放置在患者的面部并盡可能緊貼皮膚，沿三維面部模型的穿刺孔道使用開顱鉆鉆骨孔，取引流管沿三維面部模型上的穿刺孔道緩緩刺入60 mm左右，穿刺孔道總長為70 mm，穿刺孔道即為穿刺孔道顱外部分到穿刺孔道末尾處的距離，觀察到暗紅色液體流出，即可拔出導絲，使用注射器緩緩抽取5 mL左右，觀察到引流順暢后固定引流管，同時逐層縫合頭部皮膚，連接引流管與引流袋。

1.3 觀察指標 圍術期情況：比較兩組手術時間、術中出血情況、術前和術后7 d血腫殘留量、住院時間。血腫清除量：術后復查CT，計算血腫清除量。血腫清除量=術前血腫量-術后殘余血腫量。術后并發癥：比較顱內再出血、顱內感染和肺部感染發生率。預后：采用格拉斯哥預后量表（GOS）評價患者術后3個月的預后，Ⅰ級，死亡；Ⅱ級，植物存活；Ⅲ級，重度殘疾；Ⅳ級，輕度殘疾；Ⅴ級，恢復良好。其中，Ⅳ～Ⅴ級表示預后良好，Ⅰ～Ⅲ級表示預后不良，預后良好率=預后良好/總例數×100%。

1.4 統計學方法 采用SPSS 22.0統計軟件進行數據分析，計量資料以“±s”表示，比較采用t檢驗，計數資料以[n（%）]表示，比較采用χ2檢驗，以P＜0.05為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 兩組圍術期情況比較 術前，兩組血腫量比較差異無統計學意義。實驗組手術時間、住院時間均短于對照組，術中出血量、殘余血腫量均少于對照組，差異有統計學意義（P＜0.05），見表1。

表1 兩組圍術期情況比較（±s）Table 1 Comparison of perioperative conditions between the two groups(±s)

表1 兩組圍術期情況比較（±s）Table 1 Comparison of perioperative conditions between the two groups(±s)

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2.2 兩組血腫清除量比較 術后1、3 d，實驗組血腫清除量明顯高于對照組（P＜0.05）；術后7 d，兩組血腫清除量比較差異無統計學意義，見表2。

表2 兩組血腫清除量比較（±s，mL）Table 2 Comparison of hematoma clearance between the two groups(±s,mL)

表2 兩組血腫清除量比較（±s，mL）Table 2 Comparison of hematoma clearance between the two groups(±s,mL)

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2.3 兩組術后并發癥發生率比較 實驗組顱內再出血、顱內感染、肺部感染發生率均明顯低于對照組，差異有統計學意義（P＜0.05），見表3。

表3 兩組術后并發癥發生率比較[n（%）]Table 3 Comparison of postoperative complications between the two groups[n(%)]

2.4 兩組預后情況比較 術后3個月，實驗組預后良好率高于對照組，差異有統計學意義（P＜0.05），見表4。

表4 兩組預后情況比較Table 4 Comparison of prognosis between the two groups

3 討論

以往高血壓腦出血患者主要采用開顱血腫清除術進行治療，該術式較直觀，可徹底清除血腫，但存在術前準備時間較長、創傷較大、出血過多等缺點，會破壞腦部結構，同時，也嚴重影響顱頸交界部位的穩定性，且術后并發癥發生率較高[7]。隨著神經影像學的不斷進步和發展，高血壓腦出血的治療方法越來越先進，研究者不斷探索高效、微創且并發癥發生率較低的治療方法。在影像學的指導下進行微創軟通道穿刺引流術效果顯著。初期的相關研究[8]認為手術清除血腫可減少繼發性損傷，同時還能減少顱內壓力。但是，與傳統的保守治療比較，開顱手術的治療效果無明顯優勢[9]。近年來，微創手術獲得很大進步，其中微創穿刺引流術是將直徑較小的通道置于血腫腔，采用抽取液體、注射溶解血腫藥物及引流的方式清除血腫。國外臨床研究[10-12]表明，微創軟通道穿刺引流術與保守治療比較存在較大的優勢。美國材料與試驗協會（ASTM）對3D打印技術的定義：3D打印技術是在三維CAD在線模型數據資源庫的基礎上，通過逐層添加材料進行制作，與傳統制作方式比較，其可逆向制作出與對應數學模型完全相同的三維實體模型，包括原型模型制作及實體模型制作的全部工藝技術、制作設備等，其是多學科集成的新型技術。3D打印技術最早來源于20世紀70年代末期和80年代初期，是由美國的3M公司的Alan Hebert（1978）、日本的小玉秀男（1980）、美國UVP公司的Charles Hull（1982）和日本的丸谷洋二（1983），分別提出的理論。直到20世紀80年代末期光固化技術（SLA）率先由查爾斯·赫爾（Charles Hull）提出，同時創建全球首個3D打印公司[13-16]。不同的3D打印技術由于存在性能和打印方式的差異，且在打印原材料及使用方面存在局限性，因此，不同的行業需選擇不同的打印機和打印方法。我國最早對3D打印機的研究是由華中科技大學研發的分層實體制造技術（LOM）、激光選區燒結技術（SLS）設備，西安交大的光固化成型法（SL或SLA）設備，清華大學的工藝熔融沉積制造（FDM）設備。3D打印技術存在數字化、分層、快速、堆積制作等優勢，且制作的模型較精準，從技術方面而言，可彌補傳統原材料無法實現原材料、模型功能及層次復雜化的缺點，且可大量生產，可為臨床診斷和治療提供新的發展方向。只需解決打印方式和材料局限性的問題，3D打印技術便可實現人體組織的再生，解決器官移植的倫理問題，且因醫用數據處理軟件技術的不斷進步，可將患者的臨床病歷信息轉變為三維立體模型，更直觀[17-19]。3D打印技術在醫療領域的應用可劃分為兩個階段：非生物和生物階段。非生物階段以研究醫學模型、種植體、假肢、生物制藥等為主，生物階段以研究生物支架材料、打印血管、關節、皮膚等為主。

3D打印技術被廣泛應用于臨床，在器官移植、腫瘤、整形、肝膽、神經外科等方面進步較快[20-21]。國外研究者利用3D打印技術制作大腦模型應用于神經外科手術教學及術前術式的選擇。將患者的檢查病歷資料進行三維重建，選擇與患者腦組織物理特性類似的原材料進行打印，制作出的三維立體模型可應用于臨床教學和手術模擬操作，且對模型的尺寸、手術模擬操作進行評價，最終獲得模型生理及結構特點逼真的效果，對臨床教學及術前手術模擬操作等具有推動作用[20]。國外研究者利用3D打印技術制作小鼠神經損傷修復支架，與傳統手術修復比較，3D打印的生物支架在修復時間方面顯著短于傳統手術，且3D打印技術在生物醫學設備等領域存在顯著的發展優勢。對3D打印技術應用于神經外科的效果進行剖析，此技術較新穎，涉及的領域面積廣，備受生物研究領域關注[22-23]。

軟通道穿刺引流在臨床上應用十分廣泛，是治療高血壓腦出血的重要方法，可隨著腦組織擺動，最大程度防止引流管對腦組織的損傷，且入顱腦后穿刺的方向不佳，軟通道可進行調整，以提升引流效果，與國內報道的軟通道引流研究結果一致[24]。本研究結果顯示，實驗組手術時間、住院時間均短于對照組，術中出血量、殘余血腫量均少于對照組，差異有統計學意義（P＜0.05），提示3D打印技術應用于軟通道穿刺引流，患者恢復較快。將三維打印技術應用于軟通道穿刺引流，使外科醫生在術前能準確定位腦出血的位置，個體化的穿刺路徑可縮短手術時間，防止腦組織受損，因此，實驗組手術時間短于對照組，術后患者的身體恢復更加迅速。國內學者[25]剖析3D打印技術應用于軟通道穿刺引流的價值，準確的穿刺位置能加快血腫溶解，促進引流。因此，實驗組血腫清除量明顯高于對照組（P＜0.05）。

軟通道穿刺引流術后易發生顱內再出血、顱內感染、肺部感染等并發癥。本研究結果顯示，實驗組顱內再出血、顱內感染和肺部感染發生率均低于對照組（P＜0.05）。相關研究[26-27]表明，導致術后顱內再出血的因素非常復雜。術中反復牽引導致血管破裂，術后顱內壓下降，使患者顱內出現新發出血；術中出血消耗大量凝血物質，導致術后凝血功能障礙和顱內再出血。實驗組基于軟通道穿刺引流，應用3D打印技術三維重建血腫的形態和位置，防止血腫穿刺引流時血腫周圍的小動脈二次受損，不但減少術中出血量，也防止因血管受損發生顱內再出血，因此，術后實驗組顱內再出血的發生率低于對照組。在高血壓性腦出血引流的相關研究中，可見引流管可將血腫排出大腦，同時，也建立顱內與外界的通道，因此，引流管越長，顱內感染發生率越高；術后注射尿激酶目的在于溶解腫塊，在注射過程中，腦脊液的滲漏可能會導致其被推回顱內，引起感染。因此，尿激酶注射頻次越低，術后顱內感染的發生率越低。

綜上所述，3D打印技術在高血壓腦出血軟通道穿刺引流中的應用效果顯著，采用3D打印技術個體化制造導板應用于軟通道穿刺引流有效防止盲穿對腦組織的大面積損傷，且3D打印技術操作簡便，可在基層醫院進行推廣和應用，有助于指導臨床經驗不足的醫生學習穿刺技術。