3D打印技術在嬰幼兒狹顱癥手術中的臨床應用

秦齊 馮孟昭 王鵬飛 董輝

鄭州大學第三附屬醫院神經外科（鄭州450000）

狹顱癥是嬰幼兒先天顱面發育畸形的一種常見疾病，患者通常年齡較小，手術耐受力差，由于術中創面較大，術后并發癥多，風險較高，手術極具挑戰性［1-3］。3D 打印技術是一種逐點，逐線，逐面增加材料而形成三維復雜結構部件的制造方法，其以快速性、準確性在生物醫學領域應用廣泛。目前，3D 打印技術在神經外科領域中的應用主要包括輔助夾閉腦動脈瘤、制定個體化內置物等［4-6］，在嬰幼兒狹顱癥手術中的臨床應用較少，相關報道甚少。筆者運用3D 打印技術輔助額眶帶前移或后縮，指導手術治療30 例嬰幼兒狹顱癥患者，以未應用3D 打印技術病例30 例作為對照，探討3D 打印技術在嬰幼兒狹顱癥手術中的臨床應用價值，現報道如下。

1 資料與方法

1.1 一般資料鄭州大學第三附屬醫院神經外科自2012年7月至2020年6月收治的嬰幼兒狹顱癥患者60 例。納入標準：（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）既往無狹顱癥手術史；（4）臨床資料完整。排除標準：（1）不以頭顱畸形為主要癥狀；（2）小頭畸形；（3）既往有狹顱癥手術史；（4）臨床資料缺失或不完整。按隨機數字表法將患者均分入3D 打印組和對照組，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。本研究獲得醫院倫理委員會批準（審查編號：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］：患者術前常規進行CT 檢查，將薄層掃描后數據導入Mimics Research 21.0 軟件精確化處理，通過軟件運算，將二維的一定灰度值范圍的骨組織轉變為STL 通用3D 打印格式。將STL 文件導入3D 打印機，按照1∶1 大小打印制作出與實際大小一致的顱骨實體解剖模型。（2）制定手術方案：根據術前影像學資料測得CI 及CVAI 數值，對比正常數值范圍并結合3D 打印模型，計算出額眶帶前移或后縮的最佳手術移動范圍，利用3D 打印技術下輔助額眶帶前移或后縮，改良傳統顱縫再造術式，實施手術。見圖1。

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

1.3 對照組手術方案同一術者根據術前常規影像學檢查資料，判斷顱縫早閉的位置，行傳統顱縫再造術式，將已經閉合的顱縫打開，將增生的骨纖維切除，無3D 打印技術輔助及額眶帶前移或后縮。

1.4 觀察指標頭顱指數（CI）：頭顱最大橫徑/頭顱最大前后徑× 100；顱頂不對稱指數（CVAI）：是指與頭顱前后極點連線呈30°角的兩條斜徑長度的差值占較短斜徑的百分比。記錄手術時長、術中出血量，記錄嬰幼兒狹顱癥患者術前、術后3 個月頭圍、CI 和CVAI 數值。

1.5 統計學方法采用SPSS 26.0 統計軟件處理數據。計量資料采用（）表示，計數資料以例數及百分率表示。同組間術前、術后3 個月的頭圍、CVAI 和CI 值比較，兩組間同類型患兒術后3 個月頭圍、CI 及CVAI 對比，以及兩組間術中出血量與手術時長對比均采用獨立樣本t檢驗。以P＜0.05為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 同組間術前術后3 個月頭圍、CI、CVAI 的比較3D打印組中，短頭畸形術前CI為（91.60±5.90），術后3 個月復查時CI 為（80.70±1.10），兩者比較差異有統計學意義（P＜0.05）；舟狀頭術前CI 為（66.40 ± 3.00），術后3 個月CI 為（78.30 ± 1.40），兩者比較，差異有統計學意義（P＜0.05）；斜頭畸形術前CVAI 為（5.60 ± 1.30），術后3月CVAI 為（1.60 ±0.80），兩者比較，差異有統計學意義（P＜0.05）。對照組中，短頭畸形及舟狀頭畸形術前CI 與術后3個月CI對比，差異無統計學意義（P＞0.05）；斜頭畸形術前CVAI 與術后3 個月CVAI 對比，差異無統計學意義（P＞0.05）。見表1。

表1 同組間術前術后3月頭圍、CI、CVAI 對比Tab.1 Comparison of head circumference,CI and CVAI in the same group before and after surgery in 3 months ±s

表1 同組間術前術后3月頭圍、CI、CVAI 對比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照組短頭舟狀頭斜頭術前頭圍（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術后3個月頭圍（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術后3個月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術后3個月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后3 個月頭圍、CI 及CVAI 的比較兩組間同類型嬰幼兒狹顱癥患者術前頭圍、CI 及CVAI 經對比，差異無統計學意義（P＞0.05）。術后3 個月隨訪時，3D 打印組中的短頭畸形CI 為（80.70 ± 1.10），對照組為（89.30± 4.50），兩者比較差異有統計學意義（P＜0.05）。3D 打印組中的舟狀頭畸形CI 為（78.30± 1.40），對照組為（69.00 ± 4.20），兩者比較差異有統計學意義（P＜0.05）。3D 打印組中的斜頭畸形CVAI 為（1.60 ± 0.80）%，對照組為（5.60 ± 1.00）%，兩者比較差異有統計學意義（P＜0.05）。見表2。

表2 兩組間同類型患兒術后3 個月頭圍、CI 及CVAI 對比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后3 個月頭圍、CI 及CVAI 對比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 打印組短頭對照組短頭P 值3D 打印組舟狀頭對照組舟狀頭P 值3D 打印組斜頭對照組斜頭P 值術后3 個月頭圍（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術后3 個月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術后3 個月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 兩組間術中出血量與手術時長對比3D 打印組的平均手術時長為（2.50 ± 0.52）h，對照組平均手術時長為（3.00±0.53）h，兩者比較差異有統計學意義（P＜0.05）。3D 打印組平均術中出血量為（90.00 ± 20.50）mL，對照組為（120.00 ± 40.10）mL，兩者比較差異有統計學意義（P＜0.05）。見表3。

表3 兩組間術中出血量與手術時長對比Tab.3 Comparison of intraoperative blood loss and operation duration between the two groups ±s

表3 兩組間術中出血量與手術時長對比Tab.3 Comparison of intraoperative blood loss and operation duration between the two groups ±s

組別3D 打印組對照組P 值手術時長（h）2.50±0.52 3.00±0.53 0.02術中出血量（mL）90.00±20.50 120.00±40.10 0.01

3 討論

狹顱癥好發于嬰幼兒，以頭顱畸形為主要臨床表現，常合并顱內壓增高、視力視野損害、智力低下等神經功能障礙，嚴重危害嬰幼兒身體健康，其主要治療辦法為手術治療，傳統手術創面大、失血多、時間長，手術并發癥較多、難度較大、風險極高［8-11］。目前3D 打印技術廣泛應用于神經外科多個亞專業領域［12-16］，然而，3D 打印技術在嬰幼兒狹顱癥手術中的臨床應用較少，相關報道較少且多為個案報道，本研究率先運用3D 打印技術輔助額眶帶前移或后縮，探討3D 打印技術在嬰幼兒狹顱癥手術中的臨床應用價值。

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

3D 打印輔助額眶帶前移或后縮技術指導狹顱癥手術，效果優于傳統手術。本研究中3D 打印組與對照組間術前的頭圍、CI、CVAI 值對比，差異無統計學意義（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，術后3月CI 值對比，差異有統計學意義（P＜0.05），兩組間斜頭畸形患者術前術后CVAI 值對比，差異有統計學意義（P＜0.05），試驗組術后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的手術效果優于傳統的顱縫再造手術，術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指導狹顱癥手術，能縮短手術時間、減少術中出血量。嬰幼兒體重低、血容量少、肝腎功能不全、藥物代謝慢，其對全身麻醉、手術創傷、手術失血的耐受力差，增加了狹顱癥手術的難度。而由表3 可知3D 打印輔助額眶帶前移或后縮技術指導狹顱癥手術，憑借術前精確制定個體化手術方案，模擬手術等優勢，縮短手術操作時間、減少術中出血量，降低了全身麻醉、手術創傷、失血、感染等風險，顯著增加了手術的安全性，降低手術難度，有利于開展嬰幼兒狹顱癥手術。

3D 打印輔助額眶帶前移或后縮技術指導狹顱癥手術，能夠縮短手術時間、減少術中出血量，顯著提高各類嬰幼兒狹顱癥手術治療效果，效果優于傳統手術，值得臨床推廣。