3D打印技術定制化覆膜支架精準治療Stanford B型主動脈夾層臨床研究

彭 棟,劉石琳,阿拉法特·艾爾肯,沙爾娜,張棋鑫,段 磊

(1.新疆醫(yī)科大學第二附屬醫(yī)院介入診療科,新疆 烏魯木齊 830054;2.新疆醫(yī)科大學第二附屬醫(yī)院體檢中心,新疆 烏魯木齊 830054)

主動脈夾層是一種突發(fā)性疾病,常伴嚴重的并發(fā)癥,對患者的生命造成嚴重的威脅[1]。該病的發(fā)病率為1/10萬,由于發(fā)病急驟,臨床表現(xiàn)較為復雜,發(fā)病后若患者未經(jīng)及時有效的治療則病死率高達50%,約70%的患者1周內死亡[2]。以往的研究指出[3],胸主動脈腔內修復手術是治療主動脈夾層的微創(chuàng)手術,其能夠降低主動脈夾層患者的病死率。胸主動脈腔內修復手術與其他介入微創(chuàng)手術相同,需借助術前及術中影像學輔助手術,術前手術醫(yī)師處于非直視操作中,需充分掌握患者主動脈夾層的解剖結構,便于術中操作。由此可得出,術前影像學評估能夠輔助主動脈夾層的手術治療,對臨床具有重要的應用價值[4]。3D打印技術定制化覆膜支架精準治療是通過3D打印技術精準復制病變部位的主動脈弓部,從多角度、多方位了解病變部位主動脈弓部的解剖結構,全面掌握主動脈弓部夾層特點,并根據(jù)3D技術檢查結果制定覆膜支架精準治療,不僅能夠明確手術過程及細化手術方案,而且能夠為患者提供精準的支架,從而有效提高手術成功率,降低患者病死率,對臨床具有重要意義[5-6]。但目前臨床關于3D打印技術定制化覆膜支架精準治療Stanford B型主動脈夾層的研究甚少。基于此,本研究將探討3D打印技術定制化覆膜支架精準治療Stanford B型主動脈夾層的臨床應用。

1 資料與方法

1.1 一般資料 將2021年2月至2023年3月于新疆醫(yī)科大學第二附屬醫(yī)院收治的23例Stanford B型主動脈夾層患者為研究對象,其中男18例,女5例;年齡29～65歲,平均(43.29±13.28)歲;合并糖尿病3例,合并高血壓6例。病例納入標準:經(jīng)CT血管造影(CTA)診斷為Stanford B型主動脈夾層患者;患者精神正常,認知功能正常;符合胸主動脈腔內修復手術適應證;既往無手術治療史者;患者均知情同意并簽訂知情同意書。排除標準:存在免疫系統(tǒng)疾病;合并凝血系統(tǒng)疾病;夾層逐漸累及升主動脈或已破裂需緊急手術者;存在惡性腫瘤患者;病例資料、影像資料缺失;不愿意參加本次研究者。本研究方案符合《世界醫(yī)學協(xié)會赫爾辛基宣言》的相關要求。

1.2 研究方法

1.2.1 術前檢查:所有研究對象術前均進行超聲心動圖、心電圖、血液常規(guī)等檢查,再次采用CTA診斷明確鑒別,患者的病情情況采用多模態(tài)影像學評估。

1.2.2 術前3D打印:采用德國西門子公司生產(chǎn)的雙源CT,禁飲禁食2 h,將尿液排空,調整呼吸,設置掃描參數(shù),以500 mA的電流,120 kV的管電壓,0.625 mm的層厚,0.625 mm的間隔,800 HU的窗寬,觀察窗位200 HU。掃描范圍從主動脈弓到恥骨聯(lián)合,掃描層厚7.0 mm,重建層厚0.75 mm。掃描時經(jīng)肘靜脈團注非離子型對比劑(300 mgI/ml)100 ml,注射流速為3.0 ml/s。掃描數(shù)據(jù)以DICOM格式導出,并導入MIMIC16.0軟件進行胸主動脈三維重建,提取范圍從升主動脈開口到腹主動脈腹腔干動脈,模型表面光滑修飾,并以STL格式導出模型。STL模型導入Magic軟件進行模型表面修飾后,模型外表面加殼厚度2 mm,提取出中空的血管厚度2 mm的胸主動脈夾層模型;打印材料選擇以光敏樹脂軟性材料,以便有良好拉伸和彎曲能力;打印成型主動脈夾層Stanford B型。采用光固化打印技術(第三方提供),測量數(shù)據(jù)后24 h內制作。

1.2.3 3D打印評估:①胸腹主動脈CTA三維重建結果與3D模型比較,對比主動脈重要分支及破口的位置,并觀察其測量值是否一致。②掌握主動脈弓具體位置,確定頭臂干、左頸總動脈、左鎖骨下動脈各分支開口對應主動脈弓的部位。③對真腔大小進行測量,評估選擇支架的直徑(覆膜支架外徑較相應動脈直徑大10%～15%)。評估方式:全方位觀察主動脈夾層的解剖條件,拉伸破口演示支架。兩位影像科副主任以上級別醫(yī)師在CT圖像后處理工作站測量CT數(shù)值,DSA造影測量由副高技術職稱醫(yī)師和技師共同完成,使用導管校正技術測量。

1.2.4 手術及定制化覆膜支架:局部麻醉及常規(guī)消毒后,取仰臥位,一組人員選擇無菌薄膜覆蓋在制備好的術前3D打印模型上,將弓上分支的部位標記清楚并測量,根據(jù)標記的位置,在主動脈弓主支架上燒灼出對應的側孔,選擇與分支血管內徑相應的覆膜支架;另外一組人員對右股動脈和左橈動脈進行穿刺,放置6F和5F動脈鞘管。肝素通過靜脈輸注,將豬尾導管經(jīng)左側橈動脈放置至升主動脈造影,主動脈真腔通過導管、導絲及Lunderquist導絲到達破口處,將上述選擇的支架及合適的雙球囊導管置入狹窄處釋放,觀察支架釋放情況,獲得滿意的壓差后,將輸送系統(tǒng)撤出,縫合包扎。

1.3 觀察指標 比較術前常規(guī)CT測量;術前DSA造影測量;術前3D模型測量左頸總后緣直徑、動脈瘤近端直徑、動脈瘤直徑、動脈瘤遠端直徑、遠端錨定直徑。

2 結 果

2.1 不同檢查頸總后緣直徑、動脈瘤近端直徑、動脈瘤直徑、動脈瘤遠端直徑、遠端錨定直徑比較 所有Stanford B型主動脈夾層患者均完成術前3D打印、術前DSA及術前CT檢查。術前3D打印測定的動脈瘤近端直徑、動脈瘤遠端直徑與術前DSA比較,術前3D打印測定的左頸總后緣直徑、左鎖骨后緣直徑、動脈瘤近端直徑、動脈瘤遠端直徑、遠端錨定直徑與術前CT比較,術前DSA測定的左頸總后緣直徑、動脈瘤近端直徑、動脈瘤直徑、動脈瘤遠端直徑、遠端錨定直徑與術前CT比較,差異有統(tǒng)計學意義(均P<0.05);術前3D打印測定的左頸總后緣直徑、左鎖骨后緣直徑、動脈瘤直徑、遠端錨定直徑與術前DSA比較;術前3D打印測定的動脈瘤直徑比較,差異無統(tǒng)計學意義(均P>0.05)。見表1(圖1)。

注:男,54歲,主動脈夾層Standford B型,A為術前CT,B為CT血管三維成像,C為術前3D打印血管三維成像,D為術后3D打印

表1 不同檢查頸總后緣直徑、動脈瘤近端直徑、動脈瘤直徑、動脈瘤遠端直徑、遠端錨定直徑比較 (mm)

2.2 不同檢查真假腔/瘤體最大直徑比較 術前3D打印測定的假腔最大直徑、真腔最大直徑與術前CT比較,術前DSA測定的假腔最大直徑、真腔最大直徑與術前CT比較,差異有統(tǒng)計學意義(均P<0.05);術前3D打印測定的假腔最大直徑、真腔最大直徑與術前DSA比較,差異無統(tǒng)計學意義(均P>0.05)。見表2。

表2 不同檢查真假腔最大直徑比較 (mm)

2.3 stanford B型主動脈夾層患者手術情況分析 23例Stanford B型主動脈夾層患者手術時間為318～587 min,平均(518.381±37.298)min;術中出血量為2789～4198 ml,平均(3187.873±145.982)ml;術中停循環(huán)時間5～11 min,平均(8.321±2.018)min;體外循環(huán)時間126～156 min,平均(143.283±34.298)min。

2.4 Stanford B型主動脈夾層患者并發(fā)癥發(fā)生情況及死亡情況比較 隨訪12個月,平均(11.87±1.37)個月。術后ICU監(jiān)護時間5～8 d,平均(6.19±1.56)d;住院時間16～27 d,平均(23.28±3.28)d;蘇醒延遲1例,無死亡患者。

3 討 論

主動脈夾層的主要病理特征為主動脈壁內膜撕裂,血液從主動脈壁內膜和中膜間的通道或主動脈和二級血管主通道(真腔)流出,不同近端破口位置可區(qū)分不同類型的主動脈夾層[7]。主動脈夾層患者血液沿真假腔流動,會影響正常血流改變原有的血流動力學,誘發(fā)主動脈壁出現(xiàn)動脈瘤或重要器官灌注,造成主動脈瘤劈裂[8]。主動脈夾層的治療仍是心血管急癥的一個難點,每年因主動脈夾層死亡的患者約1%～3%,嚴重威脅到患者的生命健康。隨著血管外科學、超聲醫(yī)學、影像學的不斷發(fā)展,其診斷率會不斷提高[9-10]。其中CT影像學對Stanford B型主動脈夾層的確診及制定手術策略能夠提供一定的幫助,但其存在直觀感較差,缺乏立體感,診療過程中存在失誤的情況發(fā)生[11]。近年來,3D打印技術又稱快速成型技術,其在數(shù)字、堆積、分層、直接、快速制造等方面具有獨特的優(yōu)越性,如今該技術已經(jīng)可以應用到心血管疾病術前診斷,通過其模型能夠清晰地觀察到目標部位的解剖結構及病變部位,根據(jù)其打印的模型進行模擬手術,方便與患者溝通及進行相關動物研究等[12-14]。

針對Stanford B型主動脈夾層而言,破口的部位、大小及解剖條件與手術方案的選擇密切相關;另外,覆膜支架與主動脈管壁的力學“博弈”結果是主動脈夾層腔內治療的近遠期效果實質,在主動脈弓的不同位置放置相同的覆膜支架的效果并不相同(即便不覆蓋頭臂干動脈、左頸總動脈左鎖骨下動脈),如遠期支架源性新破口及破口逆向撕裂[15-16]。本研究采用光固化打印技術制作Stanford B型主動脈夾層模型,通過CT等影像學數(shù)據(jù),構建一個直觀、立體的三維模型,在二維斷層影像基礎上進行三維重建,且主動脈根部和弓部呈不規(guī)則走形,會造成在CT上測量該層面的主動脈直徑,非此層面主動脈的真實直徑;另外無法對錨定區(qū)直接測量,根據(jù)左鎖骨下動脈根部的破口層面的投影,對投影距離與破口距離進行計算和投影在根據(jù)其根部與病變部位間的層數(shù)估算支架的錨定區(qū),與術中存在的差異;影像科醫(yī)師和手術團隊醫(yī)師在對疾病關注點上也存在不同的認知,造成其測量結果與實際情況存在一定的差異。以往的研究指出[17],3D打印在Stanford B型主動脈夾層中應用能夠直觀地反映主動脈重要分支的空間位置關系,有利于設計血管島,對根大動脈的位置進行標定,更便于手術操作,從而降低并發(fā)癥的發(fā)生。本研究結果顯示,術前3D打印測定的動脈瘤近端直徑、動脈瘤遠端直徑與術前DSA比較,術前3D打印測定的左頸總后緣直徑、左鎖骨后緣直徑、動脈瘤近端直徑、動脈瘤遠端直徑、遠端錨定直徑與術前CT比較,術前DSA測定的頸總后緣直徑、動脈瘤近端直徑、動脈瘤直徑、動脈瘤遠端直徑、遠端錨定直徑與術前CT比較差異有統(tǒng)計學意義(均P<0.05),術前3D打印測定的假腔最大直徑、真腔最大直徑與術前CT比較,術前DSA測定的假腔最大直徑、真腔最大直徑與術前CT比較差異有統(tǒng)計學意義(均P<0.05),提示術前3D打印的數(shù)據(jù)與術前DSA基本接近,其存在的誤差在臨床中屬于可以接受的范圍;另外,術前3D打印及術前DSA與術前CT的數(shù)據(jù)比較存在明顯的差異,這可能是由于術前CT測定支架的錨定區(qū),貼合在主動內,是在主動脈弓內的一個弧形距離,術前評估的錨定區(qū)僅為大致結果,并不能算作一個直接測量的精準數(shù)據(jù);而錨定區(qū)域的估算與手術方案的選擇密切相關,若錨定區(qū)域估算不準確則需更換手術方式。而3D打印技術制作出的三維實體模型,能夠輔助手術醫(yī)師分析Stanford B型主動脈夾層主動脈根部受累情況,指導其對疾病的分型及手術的選擇[18-19]。

術前3D打印能夠將CT三維重建模型直觀反映出來,能夠全方位地觀察主動脈夾層及破口部位和真假腔的形態(tài)、真假腔的比例;同時收集測量的各項數(shù)據(jù),進行主體支架入路選擇,從而考慮病變部位與支架的力學問題,有利于模擬支架放置在不同部位后對主動脈弓影響及選擇遠端限制性支架,同時能夠發(fā)現(xiàn)可能存在的問題如支架釋放角度發(fā)生改變,是否影響到支架錨定位置和周圍貼壁的關系,是否需要增加放置支架,為其制定針對性的手術方案[20-21]。以往的研究指出[20],3D打印技術輔助手術治療Stanford B型主動脈夾層療法良好,其能夠應用于術前評估、模擬手術,可減少術后并發(fā)癥的發(fā)生情況,提高手術的安全性。

綜上所述,術前3D打印的數(shù)據(jù)與術前DSA基本接近,且術前3D打印定制化覆膜支架精準治療Stanford B型主動脈夾層能夠改善手術情況,降低相關并發(fā)癥的發(fā)生,對臨床具有重要意義及價值,但遠期療效仍需更多樣本量進行研究與觀察。