3D打印技術在腎臟腫瘤中的應用

黃建榮 鄧小林 宋樂明 鐘久慶 胡敏 邱璇茜 李躍蘭

3D打印技術在腎臟腫瘤中的應用

黃建榮 鄧小林 宋樂明 鐘久慶 胡敏 邱璇茜 李躍蘭

目的 評價3D打印技術在腎臟腫瘤治療中的應用價值。方法 選取采用腹腔鏡腫瘤切除術治療的腎腫瘤患者82例，隨機分為對照組與觀察組，各41例，對照組在CT、MRI重建圖像上進行針對、術前評估，擬定手術切除計劃。觀察組患者CT圖像采用Mimics軟件進行3D重建，以Geomagic studio軟件進行編輯處理，進行3D打印。在常規路徑下、3D模型與模擬手術指導擬定執行手術方案，對比相關指標。結果 觀察組手術時間（73±13）min、血流阻斷時間（18.8±2.1）min、估計出血量（102.8±26.1）mL、術后1個月血肌酐水平（71.9±42.4）μmol/L、不良事件發生率（9.8%）低于對照組[(82±12) min、（24.3±5.3）min、（120.8±27.4）mL、（80.7±2.4）μmol/L、36.6%]，差異具有統計學意義（P＜0.05）。結論 3D打印技術可用于腎臟腫瘤切除術指導、術前模擬之中，有助于降低手術風險，減少腎功能損傷。

腎臟腫瘤；3D打印技術；腹腔鏡手術

腎腫瘤是臨床常見的惡性腫瘤之一，約占全身腫瘤的1%，絕大多數腎腫瘤均可經腹腔鏡切除治療[1]。但腹腔鏡下腎部分或全腎切除術難度、風險仍相對較高，該手術時間與阻斷時間長、術后并發癥發生率居高不下，至今其對于絕大多數醫院而言仍是一項挑戰性的工作。研究顯示腹腔鏡下腎切除術輸血率高達10%～20%，其中有相當一部分是可以避免的。高質量的手術操作是提高手術療效、控制風險的關鍵，過去醫師擬定腎腫瘤切除手術方案主要依據CT等影像學診斷結果，但這種屏幕上的影像學資料直觀效果并不理想。3D打印技術是根據三維模型，通過離散堆積方法，直接、快速、精確的加工出實體模型的一種技術，近年來開始用于腫瘤外科治療之中[2]。本院嘗試將3D打印技術應用于腎腫瘤治療之中，取得一定成效，現報道如下。

1 資料與方法

1.1 一般資料 以2014年1月～2015年4月贛州市人民醫院收治并采用腹腔鏡腫瘤切除術治療的腎腫瘤患者82例作為研究對象。納入標準：（1）臨床確診，符合手術治療指征；（2）單一病灶，非多病灶腎腫瘤，非孤立腎；（3）知情同意。其中男50例，女32例，年齡22～70歲，平均年齡（40.6±3.4）歲。體重指數（24.2±1.6）kg/m2，腫瘤直徑（3.8±1.5）cm。R.E.N.A.L評分（8.5±1.3）分。據入院順序，采用隨機隊列插入法，將患者分為對照組和觀察組，各41例。對照組男26例，女15例；年齡22～69歲，平均年齡（39.7±2.8）歲。體重指數（24.9±1.5）kg/ m2，腫瘤直徑（3.7±1.6）cm；R.E.N.A.L評分（8.7±1.2）分。觀察組男24例，女17例；年齡22～70歲，平均年齡（41.3±2.4）歲；體重指數（23.9±1.7）kg/m2；腫瘤直徑（4.0±1.5）cm；R.E.N.A.L評分（8.3±1.3）分。2組患者年齡、性別、體重指數、腫瘤直徑、R.E.N.A.L評分等臨床資料差異無統計學意義，具有可比性。

1.2 方法 對照組在CT、MRI重建圖像上進行針對、術前評估，擬定手術切除計劃。觀察組：將每1例患者CT圖像采用Mimics軟件進行3D重建，以Geomagic studio軟件進行編輯處理，進行3D打印。了解腫瘤的邊界，并舉術前腫瘤類型確定切除的范圍，結合MRI、CTA斷層圖像，確定每1個圖像上的最佳切除范圍。構建3D切除邊界模型。最后制定3D手術模擬計劃，全方位檢查切除手術的可行性、安全性，測量計劃與周圍解剖結構的關系，以利于術中準確的把握切除邊界的范圍，以1cm為單位，分析切除范圍起止點。最后，形成書面報告，認真審閱后，在按照擬定的手術計劃進行手術。所有手術均由同一組醫護人員完成。

1.3 觀察指標 觀察2組患者平均手術時間、血流阻斷時間、估計出血量、切緣寬度、術前與術后肌酐水平，不良事件發生例，如中轉開腹例、輸血例、腎血管栓塞例、切口疝、尿瘺等。

1.4 統計學方法 數據資料以EXCEL錄入，轉SPSS 18.0軟件處理，計量資料采用“x±s”表示，組間比較采用t檢驗；計數資料用例數（n）表示，計數資料組間率（%）的比較采用χ2檢驗。P<0.05為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 計量指標 觀察組手術時間、血流阻斷時間、估計出血量、術后1個月血肌酐水平低于對照組，差異具有統計學意義（P＜0.05）。見表1。

表1 觀察組與對照組計量指標對比（x±s）

2.2 不良事件 觀察組不良事件發生率低于對照組，差異具有統計學意義（P＜0.05）。見表2。

表2 觀察組與對照組不良事件發生情況對比(n)

3 討論

3D打印技術已可玩么制作出精度高達0.1mm的3D模型，3D模型可精準的再現腫瘤與周圍組織結構的關系，相較于電腦屏幕中的圖像直觀性更強，且具有一定的可操作性，可用于復雜手術的模擬，幫助患者擬定安全、可靠的手術路徑，使醫師掌握安全操作范圍，增強醫師空間感。手術切除的效果與醫師經驗技術水平直接相關，3D打印技術模擬手術可提高醫師經驗技術水平，提高高風險操作安全性，進而減少醫源性損傷[3]。近年來，數字化手術輔助系統發展迅速，極大的增強的手術的技術可控性。目前，常用的手術定位系統主要為計算機輔助導航以及術中導板，兩種各有優劣，計算機輔助導航設備硬件投資大、學習曲線長，不利于推廣應用，而術中導板價格低廉，術中定位準確，但設計耗時長，采用3D模型打印結合術中導板一定程度上縮短設計時間，還有助于通過降低手術方案變化風險，避免導板被費用，避免二次設計，延長導板使用壽命。

腹腔鏡手術具有創傷小、術后恢復快、疼痛輕等優點，已成為根治性腎切除術主要支持環境，但標準手術仍存在手術時間較長、對術者技術水平要求較高等缺點，腎腫瘤切除術仍屬于高難度手術類型，腎臟腫瘤切除術需游離腎動靜脈，分離、夾閉、縫合操作較多，選擇合適的手術操作路徑非常關鍵。而單純的CT、MRI影像學資料無法直觀的反應筋膜、腎臟、動靜脈血管、脾結腸韌帶之間的解剖關系。研究中采用3D模型輔助制定手術路徑觀察組手術時間、血流阻斷時間、估計出血量、不良事件發生率均顯著下降，術后1個月血肌酐水平無顯著變化，提示3D模型輔助制定手術路徑可幫助術者了解病變局部解剖關系，制定更詳盡的手術計劃，提高手術成功率，最終降低手術損傷，保留腎功能。腎功能的保留對于腎全或次切除患者術后生命質量的恢復非常重要。

除應用于腎腫瘤切除術指導之中外，3D打印技術還可用于腎腫瘤體外研究、人體組織補償器的開發之中[4-5]。3D打印技術至今仍方興未艾，其在腫瘤外科中的仍有巨大的發展潛力，技術難度并不大，有條件的醫院可引入3D打印技術.并間其應用于腫瘤外科手術方案擬定、教學培養中，不斷積累技術經驗，并合理利用一系列的腫瘤3D模型，發揮其在腫瘤病理研究中的應用價值。

綜上所述，3D打印技術可用于腎臟腫瘤切除術指導、術前模擬之中，有助于降低手術風險，減輕腎功能損傷；3D打印技術在腫瘤外科其它領域也有較大的發展潛力。

[1] Zhengzhou JH，Zhang XL，Geng J，et al.Long-term oncologic outcomes of laparoscopic versus open partial nephrectomy[J].Chin Med J(Engl)，2013，126(15):2938-2942.

[2] 李振化，王桂華.3D 打印技術在醫學中的應用研究進展[J].實用醫學雜志，2015，31(7):1203-1206.

[3] 秦勉，劉亞雄，賀健康，等.數字化設計與 3-D 打印技術在個性化醫療中的應用[J].中國修復重建外科雜志，2014，28(3):286-291.

[4] 方馳華，方兆山，范應方，等.三維可視化、3D打印及3D腹腔鏡在肝腫瘤外科診治中的應用[J].南方醫科大學學報，2015,35(5):639-645.

[5] 付軍，郭征，王臻，等.多種 3-D 打印手術導板在骨腫瘤切除重建手術中的應用[J].中國修復重建外科雜志，2014，28(3):304-306.

10.3969/j.issn.1009-4393.2016.3.100

江西 341000 贛州市人民醫院兒科 （黃建榮 鄧小林 宋樂明鐘久慶 胡敏 邱璇茜 李躍蘭）