3D打印技術(shù)在嬰幼兒狹顱癥手術(shù)中的臨床應(yīng)用

秦齊 馮孟昭 王鵬飛 董輝

鄭州大學(xué)第三附屬醫(yī)院神經(jīng)外科（鄭州450000）

狹顱癥是嬰幼兒先天顱面發(fā)育畸形的一種常見疾病，患者通常年齡較小，手術(shù)耐受力差，由于術(shù)中創(chuàng)面較大，術(shù)后并發(fā)癥多，風(fēng)險(xiǎn)較高，手術(shù)極具挑戰(zhàn)性［1-3］。3D 打印技術(shù)是一種逐點(diǎn)，逐線，逐面增加材料而形成三維復(fù)雜結(jié)構(gòu)部件的制造方法，其以快速性、準(zhǔn)確性在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。目前，3D 打印技術(shù)在神經(jīng)外科領(lǐng)域中的應(yīng)用主要包括輔助夾閉腦動(dòng)脈瘤、制定個(gè)體化內(nèi)置物等［4-6］，在嬰幼兒狹顱癥手術(shù)中的臨床應(yīng)用較少，相關(guān)報(bào)道甚少。筆者運(yùn)用3D 打印技術(shù)輔助額眶帶前移或后縮，指導(dǎo)手術(shù)治療30 例嬰幼兒狹顱癥患者，以未應(yīng)用3D 打印技術(shù)病例30 例作為對(duì)照，探討3D 打印技術(shù)在嬰幼兒狹顱癥手術(shù)中的臨床應(yīng)用價(jià)值，現(xiàn)報(bào)道如下。

1 資料與方法

1.1 一般資料鄭州大學(xué)第三附屬醫(yī)院神經(jīng)外科自2012年7月至2020年6月收治的嬰幼兒狹顱癥患者60 例。納入標(biāo)準(zhǔn)：（1）以頭顱畸形為主要癥狀；（2）頭顱CT 提示存在一條或多條顱縫閉合；（3）既往無狹顱癥手術(shù)史；（4）臨床資料完整。排除標(biāo)準(zhǔn)：（1）不以頭顱畸形為主要癥狀；（2）小頭畸形；（3）既往有狹顱癥手術(shù)史；（4）臨床資料缺失或不完整。按隨機(jī)數(shù)字表法將患者均分入3D 打印組和對(duì)照組，3D 打印組共納入30 例，男14 例，女16 例，年齡（1.0 ± 0.2）歲，其中短頭畸形10 例，舟狀頭畸形12 例，斜頭畸形8 例；對(duì)照組30 例，男16例，女14 例，年齡（1.0 ± 0.2）歲，其中短頭畸形10例，舟狀頭畸形10 例，斜頭畸形10 例。本研究獲得醫(yī)院倫理委員會(huì)批準(zhǔn)（審查編號(hào)：2021?011?01），患兒家屬簽署知情同意書。

1.2 3D 打印組治療方案（1）三維重建及模型打印［7］：患者術(shù)前常規(guī)進(jìn)行CT 檢查，將薄層掃描后數(shù)據(jù)導(dǎo)入Mimics Research 21.0 軟件精確化處理，通過軟件運(yùn)算，將二維的一定灰度值范圍的骨組織轉(zhuǎn)變?yōu)镾TL 通用3D 打印格式。將STL 文件導(dǎo)入3D 打印機(jī)，按照1∶1 大小打印制作出與實(shí)際大小一致的顱骨實(shí)體解剖模型。（2）制定手術(shù)方案：根據(jù)術(shù)前影像學(xué)資料測(cè)得CI 及CVAI 數(shù)值，對(duì)比正常數(shù)值范圍并結(jié)合3D 打印模型，計(jì)算出額眶帶前移或后縮的最佳手術(shù)移動(dòng)范圍，利用3D 打印技術(shù)下輔助額眶帶前移或后縮，改良傳統(tǒng)顱縫再造術(shù)式，實(shí)施手術(shù)。見圖1。

圖1 3D 打印技術(shù)輔助下嬰幼兒狹顱癥手術(shù)治療效果Fig.1 The effect of surgical treatment of infantile cranial stenosis assisted by 3D printing technology

1.3 對(duì)照組手術(shù)方案同一術(shù)者根據(jù)術(shù)前常規(guī)影像學(xué)檢查資料，判斷顱縫早閉的位置，行傳統(tǒng)顱縫再造術(shù)式，將已經(jīng)閉合的顱縫打開，將增生的骨纖維切除，無3D 打印技術(shù)輔助及額眶帶前移或后縮。

1.4 觀察指標(biāo)頭顱指數(shù)（CI）：頭顱最大橫徑/頭顱最大前后徑× 100；顱頂不對(duì)稱指數(shù)（CVAI）：是指與頭顱前后極點(diǎn)連線呈30°角的兩條斜徑長度的差值占較短斜徑的百分比。記錄手術(shù)時(shí)長、術(shù)中出血量，記錄嬰幼兒狹顱癥患者術(shù)前、術(shù)后3 個(gè)月頭圍、CI 和CVAI 數(shù)值。

1.5 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法采用SPSS 26.0 統(tǒng)計(jì)軟件處理數(shù)據(jù)。計(jì)量資料采用（）表示，計(jì)數(shù)資料以例數(shù)及百分率表示。同組間術(shù)前、術(shù)后3 個(gè)月的頭圍、CVAI 和CI 值比較，兩組間同類型患兒術(shù)后3 個(gè)月頭圍、CI 及CVAI 對(duì)比，以及兩組間術(shù)中出血量與手術(shù)時(shí)長對(duì)比均采用獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)。以P＜0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 同組間術(shù)前術(shù)后3 個(gè)月頭圍、CI、CVAI 的比較3D打印組中，短頭畸形術(shù)前CI為（91.60±5.90），術(shù)后3 個(gè)月復(fù)查時(shí)CI 為（80.70±1.10），兩者比較差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）；舟狀頭術(shù)前CI 為（66.40 ± 3.00），術(shù)后3 個(gè)月CI 為（78.30 ± 1.40），兩者比較，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）；斜頭畸形術(shù)前CVAI 為（5.60 ± 1.30），術(shù)后3月CVAI 為（1.60 ±0.80），兩者比較，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）。對(duì)照組中，短頭畸形及舟狀頭畸形術(shù)前CI 與術(shù)后3個(gè)月CI對(duì)比，差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）；斜頭畸形術(shù)前CVAI 與術(shù)后3 個(gè)月CVAI 對(duì)比，差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）。見表1。

表1 同組間術(shù)前術(shù)后3月頭圍、CI、CVAI 對(duì)比Tab.1 Comparison of head circumference,CI and CVAI in the same group before and after surgery in 3 months ±s

表1 同組間術(shù)前術(shù)后3月頭圍、CI、CVAI 對(duì)比Tab.1 Comparison of head circumference,CI and CVAI in the same group before and after surgery in 3 months ±s

組別3D打印組短頭舟狀頭斜頭對(duì)照組短頭舟狀頭斜頭術(shù)前頭圍（cm）36.10±2.40 46.80±3.10 38.50±1.20 36.80±1.60 48.10±3.40 39.20±1.50術(shù)后3個(gè)月頭圍（cm）P值38.80±2.10 50.10±3.30 40.70±1.40 39.20±1.40 50.60±3.60 41.50±1.50 0.06 0.13 0.16 0.16 0.23 0.12術(shù)前CI 91.60±5.90 66.40±3.0 80.30±12.00 91.60±4.60 66.70±3.80 80.70±5.20術(shù)后3個(gè)月CI 80.70±1.10 78.30±1.40 79.70±1.20 89.30±4.50 69.00±4.20 82.60±5.00 P值0.01 0.01 0.94 0.48 0.34 0.73術(shù)前CVAI（%）0.60±0.60 0.40±0.60 5.60±1.30 0.70±0.50 0.60±0.60 6.00±1.10術(shù)后3個(gè)月CVAI（%）0.50±0.50 0.40±0.50 1.60±0.80 0.60±0.50 0.60±0.60 5.60±1.00 P值0.75 0.93 0.02 0.84 0.90 0.77

2.2 兩組間同類型狹顱癥患兒術(shù)后3 個(gè)月頭圍、CI 及CVAI 的比較兩組間同類型嬰幼兒狹顱癥患者術(shù)前頭圍、CI 及CVAI 經(jīng)對(duì)比，差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）。術(shù)后3 個(gè)月隨訪時(shí)，3D 打印組中的短頭畸形CI 為（80.70 ± 1.10），對(duì)照組為（89.30± 4.50），兩者比較差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）。3D 打印組中的舟狀頭畸形CI 為（78.30± 1.40），對(duì)照組為（69.00 ± 4.20），兩者比較差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）。3D 打印組中的斜頭畸形CVAI 為（1.60 ± 0.80）%，對(duì)照組為（5.60 ± 1.00）%，兩者比較差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）。見表2。

表2 兩組間同類型患兒術(shù)后3 個(gè)月頭圍、CI 及CVAI 對(duì)比Tab.2 Comparison of head circumference,CI and CVAI of the same type of children between the two groups at 3 months after operation ±s

表2 兩組間同類型患兒術(shù)后3 個(gè)月頭圍、CI 及CVAI 對(duì)比Tab.2 Comparison of head circumference,CI and CVAI of the same type of children between the two groups at 3 months after operation ±s

3D 打印組短頭對(duì)照組短頭P 值3D 打印組舟狀頭對(duì)照組舟狀頭P 值3D 打印組斜頭對(duì)照組斜頭P 值術(shù)后3 個(gè)月頭圍（cm）38.80±2.10 39.20±1.50 0.75 50.10±3.30 50.60±3.60 0.79 40.70±1.40 41.50±1.50 0.60術(shù)后3 個(gè)月CI 80.70±1.10 89.30±4.50 0.01 78.30±1.40 69.00±4.20 0.01 79.70±1.20 82.60±5.01 0.46術(shù)后3 個(gè)月CVAI（%）0.50±0.50 0.60±0.50 0.79 0.40±0.50 0.60±0.60 0.57 1.60±0.80 5.60±1.00 0.01

2.3 兩組間術(shù)中出血量與手術(shù)時(shí)長對(duì)比3D 打印組的平均手術(shù)時(shí)長為（2.50 ± 0.52）h，對(duì)照組平均手術(shù)時(shí)長為（3.00±0.53）h，兩者比較差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）。3D 打印組平均術(shù)中出血量為（90.00 ± 20.50）mL，對(duì)照組為（120.00 ± 40.10）mL，兩者比較差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）。見表3。

表3 兩組間術(shù)中出血量與手術(shù)時(shí)長對(duì)比Tab.3 Comparison of intraoperative blood loss and operation duration between the two groups ±s

表3 兩組間術(shù)中出血量與手術(shù)時(shí)長對(duì)比Tab.3 Comparison of intraoperative blood loss and operation duration between the two groups ±s

組別3D 打印組對(duì)照組P 值手術(shù)時(shí)長（h）2.50±0.52 3.00±0.53 0.02術(shù)中出血量（mL）90.00±20.50 120.00±40.10 0.01

3 討論

狹顱癥好發(fā)于嬰幼兒，以頭顱畸形為主要臨床表現(xiàn)，常合并顱內(nèi)壓增高、視力視野損害、智力低下等神經(jīng)功能障礙，嚴(yán)重危害嬰幼兒身體健康，其主要治療辦法為手術(shù)治療，傳統(tǒng)手術(shù)創(chuàng)面大、失血多、時(shí)間長，手術(shù)并發(fā)癥較多、難度較大、風(fēng)險(xiǎn)極高［8-11］。目前3D 打印技術(shù)廣泛應(yīng)用于神經(jīng)外科多個(gè)亞專業(yè)領(lǐng)域［12-16］，然而，3D 打印技術(shù)在嬰幼兒狹顱癥手術(shù)中的臨床應(yīng)用較少，相關(guān)報(bào)道較少且多為個(gè)案報(bào)道，本研究率先運(yùn)用3D 打印技術(shù)輔助額眶帶前移或后縮，探討3D 打印技術(shù)在嬰幼兒狹顱癥手術(shù)中的臨床應(yīng)用價(jià)值。

3D 打印輔助額眶帶前移或后縮技術(shù)，顯著改善了嬰幼兒狹顱癥患兒手術(shù)治療效果。由文中前述表1 的比較可知：3D 打印組中CI 值術(shù)前術(shù)后對(duì)比，在舟狀頭畸形與短頭畸形的患兒中，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05），CVAI值術(shù)前術(shù)后對(duì)比，在斜頭畸形的患兒中，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）。而對(duì)照組中，不論何種類型的狹顱癥患兒，其CI值、CVAI 值手術(shù)前后數(shù)據(jù)對(duì)比，差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05），證實(shí)3D 打印輔助額眶帶前移或后縮技術(shù)，能顯著改善嬰幼兒狹顱癥患兒手術(shù)治療效果。

3D 打印輔助額眶帶前移或后縮技術(shù)指導(dǎo)狹顱癥手術(shù)，效果優(yōu)于傳統(tǒng)手術(shù)。本研究中3D 打印組與對(duì)照組間術(shù)前的頭圍、CI、CVAI 值對(duì)比，差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05），排除干擾因素影響。文中前述兩組間短頭畸形與舟狀頭畸形的患者，術(shù)后3月CI 值對(duì)比，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05），兩組間斜頭畸形患者術(shù)前術(shù)后CVAI 值對(duì)比，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05），試驗(yàn)組術(shù)后CI、CVAI 均更接近正常，則說明了在3D 打印輔助下行額眶帶前移或后縮術(shù)的手術(shù)效果優(yōu)于傳統(tǒng)的顱縫再造手術(shù)，術(shù)中矯形效果更加顯著，使矯形后的頭顱更趨近于正常。

3D 打印輔助額眶帶前移或后縮技術(shù)指導(dǎo)狹顱癥手術(shù)，能縮短手術(shù)時(shí)間、減少術(shù)中出血量。嬰幼兒體重低、血容量少、肝腎功能不全、藥物代謝慢，其對(duì)全身麻醉、手術(shù)創(chuàng)傷、手術(shù)失血的耐受力差，增加了狹顱癥手術(shù)的難度。而由表3 可知3D 打印輔助額眶帶前移或后縮技術(shù)指導(dǎo)狹顱癥手術(shù)，憑借術(shù)前精確制定個(gè)體化手術(shù)方案，模擬手術(shù)等優(yōu)勢(shì)，縮短手術(shù)操作時(shí)間、減少術(shù)中出血量，降低了全身麻醉、手術(shù)創(chuàng)傷、失血、感染等風(fēng)險(xiǎn)，顯著增加了手術(shù)的安全性，降低手術(shù)難度，有利于開展嬰幼兒狹顱癥手術(shù)。

3D 打印輔助額眶帶前移或后縮技術(shù)指導(dǎo)狹顱癥手術(shù)，能夠縮短手術(shù)時(shí)間、減少術(shù)中出血量，顯著提高各類嬰幼兒狹顱癥手術(shù)治療效果，效果優(yōu)于傳統(tǒng)手術(shù)，值得臨床推廣。