3D打印技術(shù)在B型主動脈夾層錨定區(qū)不足中的應(yīng)用價值

劉石琳,彭 棟,阿拉法特·艾爾肯,沙爾娜,張棋鑫,段 磊

(新疆醫(yī)科大學(xué)第二附屬醫(yī)院介入診療科,新疆 烏魯木齊 830063)

主動脈夾層是一種兇險(xiǎn)的心血管疾病,是指內(nèi)膜受到血液沖擊撕裂,剝離、擴(kuò)展內(nèi)膜,可引發(fā)撕裂樣疼痛等相關(guān)臨床癥狀[1-2]。據(jù)相關(guān)資料指出,國外主動脈夾層的發(fā)病率高達(dá)0.001%～0.0029%,其中男性發(fā)病率較高,以中老年人居多[3-4]。由于主動脈夾層主要是由于主動脈需承受心臟調(diào)動帶來的壓力,且主動脈是機(jī)體內(nèi)的主干血管,主動脈內(nèi)血流巨大,會撕裂內(nèi)膜層,主動脈夾層患者若未得到及時有效的診療,可能會發(fā)生破裂,增加患者死亡的風(fēng)險(xiǎn),嚴(yán)重威脅到患者的身心健康。目前,臨床常采用手術(shù)治療Standford B型主動脈夾層,與腔內(nèi)手術(shù)相比,開放手術(shù)的風(fēng)險(xiǎn)更高,因此治療主動脈夾層的主要方法為胸主動脈腔內(nèi)修復(fù)術(shù),手術(shù)成功的要點(diǎn)為封堵近端破口[5-6]。但缺乏B型夾層錨定區(qū)不足患者采用胸主動脈腔內(nèi)修復(fù)術(shù)保留左鎖骨下動脈并無法確保有效地修復(fù)[7-8]。針對上述情況,及時獲得足夠長度的健康錨定區(qū)已成為治療該病的關(guān)鍵。3D打印技術(shù)也稱快速成型技術(shù),主要是以電子計(jì)算機(jī)X線斷層掃描技術(shù)(Computed tomography,CT)掃描獲得的數(shù)據(jù)或計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的數(shù)字模型文件為基礎(chǔ),通過打印機(jī)逐層打印各種材料而輔助設(shè)計(jì)模型,在打印過程中逐層均勻地添加黏合材料,構(gòu)建所需的三維模型[9]。3D打印技術(shù)憑借精密復(fù)制,造模耗時短等優(yōu)勢能夠用于口腔科、頜面外科、血管外科等多個醫(yī)學(xué)領(lǐng)域,特別是血管外科得到廣泛推廣,可為心血管手術(shù)的治療提供策略、預(yù)測術(shù)中難點(diǎn)等[10],但在B型夾層錨定區(qū)不足中的研究甚少。基于此,本研究將探討3D打印技術(shù)在B型夾層錨定區(qū)不足中的應(yīng)用。

1 資料與方法

1.1 一般資料 分析2021年2月至2022年3月于我院收治的36例B型夾層錨定區(qū)不足患者為研究對象,男29例,女7例;年齡33～71歲,平均(50.65±13.29)歲。其中32例為急性發(fā)病,臨床表現(xiàn)為劇烈的胸背部疼痛;發(fā)病時間為2～24 h,平均(14.28±2.18)h。4例為慢性發(fā)病,臨床表現(xiàn)為輕微胸背部疼痛,發(fā)病時間為7～30 d,平均(17.09±3.21)d。合并癥:慢性阻塞性肺疾病1例、糖尿病2例、冠心病1例、高血壓1例、消化道潰瘍1例;其中5例錨定區(qū)距離<15 mm其原因?yàn)橹鲃用}下層由第1破口向近心段逆撕導(dǎo)致;31例主動脈第一破口與左鎖骨下動脈距離<15 mm。本研究方案符合《世界醫(yī)學(xué)協(xié)會赫爾辛基宣言》的相關(guān)要求。病例納入標(biāo)準(zhǔn):所有患者均經(jīng)CT血管造影確診,且完成常規(guī)術(shù)前檢查;左鎖骨下動脈通暢,無嚴(yán)重狹窄、鈣化;近端健康錨定區(qū)≤15 mm,左鎖骨下動脈與左頸總動脈距離≥5 mm且其間主動脈直徑<40 mm;無活動性炎性疾病、無感染、發(fā)熱性疾病;無腦缺血癥狀;無腦卒中癥狀;血流動力學(xué)穩(wěn)定;所有患者及家屬均簽署知情同意書者。排除標(biāo)準(zhǔn):造影劑過敏者;惡性腫瘤或其他嚴(yán)重疾病所致預(yù)期生存期<1年的患者;妊娠期或哺乳期;血液系統(tǒng)疾病或出血;不宜接受治療的患有嚴(yán)重器質(zhì)性心、腦、肺等臟器病變者;涉及血管內(nèi)介入部位的血管異常者。

1.2 研究方法

1.2.1 CT圖像:荷蘭飛利浦公司生產(chǎn)的Philips ict 256型CT機(jī),以1 mm為層厚,0.5 mm為層間距,120 kV為球管電壓,收集斷層圖像,注射造影劑,收集血管造影圖像,均以DICOM格式。

1.2.2 3D打印:在入叁-Medicine 19.0軟件中輸入DICOM格式CT圖像資料,將非心臟結(jié)構(gòu)剔除,心臟結(jié)構(gòu)通過閾值提取后進(jìn)行面繪制重建,完成后將其傳入STL文件格式,并傳入打印前修飾軟件(Geomagic Freeform 18)調(diào)整。在Makerbot工作室中導(dǎo)入修飾好的STL文件,打印并調(diào)整,調(diào)整后以x3g格式保存三維模型,采用酒精對三維模型表面進(jìn)行消毒后獲得主動脈夾層模型。

1.2.3 術(shù)前評估:結(jié)合CT血管造影結(jié)果和3D打印模型,觀察全部主動脈的整體及部分,觀察主動脈弓的形態(tài)及破口位置、大小,評估主體支架釋放的位置及對主動脈弓的影響,擬放置煙囪支架部位或開窗等,降主動脈是否需要限制性支架置入,模擬真腔內(nèi)導(dǎo)絲的行走。通過3D打印模型確定手術(shù)方案,并向患者及家屬講解手術(shù)方案的優(yōu)勢,預(yù)后等。

1.2.4 術(shù)中操作:參考3D打印模型,確定入路,根據(jù)患者具體情況選擇左股動脈或右股動脈,開窗則需進(jìn)行左肘切口顯露肱動脈,右頸動脈采用右頸部切口暴露,左頸動脈采用左頸部切口顯露,充分顯示病變部位的形態(tài)及分支血管,術(shù)中原位煙囪支架、開窗均需根據(jù)3D打印模型進(jìn)行操作。

1.2.5 術(shù)后復(fù)查:采用主動脈CT血管造影在術(shù)后2～7 d進(jìn)行復(fù)查,明確內(nèi)漏及主要分支血管供血情況。

1.3 觀察指標(biāo) 統(tǒng)計(jì)36例B型夾層錨定區(qū)不足患者手術(shù)情況、圍術(shù)期并發(fā)癥發(fā)生情況、隨訪結(jié)果,對比術(shù)前及術(shù)后3個月主動脈隔斷真假腔直徑、凝血功能、炎癥狀況、急性生理學(xué)及慢性健康狀況評分系統(tǒng)Ⅱ(Acute Physiology and Chronic Health Status Scoring System,APACHEⅡ)及生活質(zhì)量變化情況,統(tǒng)計(jì)術(shù)后3個月假腔血栓化情況。凝血功能:術(shù)前及術(shù)后3個月抽取患者靜脈血5 ml,離心后送檢,抗凝血酶-Ⅲ(Antithrombine-Ⅲ,AT-Ⅲ)、纖維蛋白原降解產(chǎn)物(Fibrinogen degradation products,FDP)水平采用Sysmex公司生產(chǎn)的CS200i型全自動血凝儀檢測;D-二聚體(D-dimer,D-D)水平采用日本日立株式會社7060型全自動生化分析儀檢測。炎癥狀況:術(shù)前及術(shù)后3個月抽取患者靜脈血5 ml,離心后送檢,γ干擾素(Interferon-γ,INF-γ)、腫瘤壞死因子-α(Tumor necrosis factor-α,TNF-α)、白細(xì)胞介素-1β(Interleukin,IL-1β)采用酶聯(lián)免疫吸附法測定。APACHEⅡ評分:術(shù)前及術(shù)后3個月評估,評分為0～71分,得分越高則病情越重。生活質(zhì)量:術(shù)前及術(shù)后3個月采用生活質(zhì)量綜合評定問卷-74(Comprehensive Quality of Life Assessment Questionnaire-74,GQOL-74)[11]評估,滿分為0～100分,得分高則生活質(zhì)量高。

2 結(jié) 果

2.1 36例B型夾層錨定區(qū)不足患者手術(shù)情況 所有研究對象采用術(shù)前3D打印模型制作主動脈模型,術(shù)前3D打印模型為術(shù)前準(zhǔn)備及術(shù)中參考依據(jù),均成功完成覆膜支架腔內(nèi)修復(fù)術(shù)操作,手術(shù)時間341.92～419.87 min,平均(376.19±32.71)min;透視時間48.91～82.18 min,平均(65.32±10.38)min;造影劑使用量147.91～182.38 ml,平均(159.92±28.93)ml;失血量167.91～210.38 ml,平均(183.29±22.18)ml;術(shù)后重癥監(jiān)護(hù)室滯留時間6～10 h,平均(10.37±2.01)h;總住院時間5～8 d,平均(6.78±1.01)d。

2.2 36例B型夾層錨定區(qū)不足患者圍術(shù)期并發(fā)癥發(fā)生情況 術(shù)后胸痛消失時間為5～16 d,平均(10.09±1.46)d。術(shù)后圍術(shù)期行CT血管造影1例患者出現(xiàn)開窗部位內(nèi)漏,給予彈簧圈栓塞術(shù)治療。1例胃潰瘍患者術(shù)后3 d出現(xiàn)消化道出血,可能與手術(shù)應(yīng)激反應(yīng)密切相關(guān),其余患者圍術(shù)期均未出現(xiàn)并發(fā)癥,無死亡病例,近端破口封閉良好。

2.3 36例B型夾層錨定區(qū)不足患者隨訪結(jié)果 36例B型夾層錨定區(qū)不足患者均獲得10～12個月隨訪,平均隨訪時間(11.27±1.35)個月。隨訪期間所有患者均未出現(xiàn)相關(guān)并發(fā)癥及死亡。術(shù)后1個月和3個月復(fù)查主動脈CT血管造影顯示所有患者均成功完成手術(shù)且無內(nèi)漏發(fā)生,無夾層逆撕,主體和分支支架位置良好,左鎖骨下動脈分支支架通暢率100%。

2.4 術(shù)前及術(shù)后3個月主動脈隔斷真假腔直徑變化情況 術(shù)前與術(shù)后3個月主動脈隔斷真假腔直徑變化情況比較,差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05),見表1。

表1 術(shù)前及術(shù)后3個月主動脈隔斷真假腔直徑變化情況(mm)

2.5 術(shù)前及術(shù)后3個月凝血功能變化情況 術(shù)前與術(shù)后3個月AT-Ⅲ、FDP、D-D水平比較,差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(均P<0.05),見表2。

表2 術(shù)前及術(shù)后3個月凝血功能變化情況

2.6 術(shù)前及術(shù)后3個月炎癥狀況變化情況 術(shù)前與術(shù)后3個月炎癥狀況變化情況比較,差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(均P<0.05),見表3。

表3 術(shù)前及術(shù)后3個月炎癥狀況變化情況

2.7 術(shù)前及術(shù)后3個月APACHEⅡ評分及生活質(zhì)量變化情況 術(shù)前與術(shù)后3個月APACHEⅡ評分及生活質(zhì)量比較,差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(均P<0.05),見表4。

表4 術(shù)前及術(shù)后3個月APACHEⅡ評分及生活質(zhì)量變化情況(分)

2.8 術(shù)后3個月假腔血栓變化情況 術(shù)后3個月,占比最高的是無血栓形成的腹腔干平面,其次為未累及的腹主動脈分叉平面、完全血栓形成的橫隔平面、無血栓形成的腹主動脈分叉平面、無血栓形成的主動脈峽部,部分血栓形成的肺動脈分叉平面,見表5。

表5 術(shù)后3個月假腔血栓變化情況[例(%)]

3 討 論

目前,錨定區(qū)不足的主動脈弓部病變常采用手術(shù)治療,但常規(guī)開放手術(shù)具有并發(fā)癥多,病死率高等,不利于臨床推廣[12]。血管內(nèi)治療具有恢復(fù)快、術(shù)后并發(fā)癥少,創(chuàng)傷小等優(yōu)勢,得到臨床的廣泛推廣。血管內(nèi)治療的主要重建方法包括開窗技術(shù)(人工開窗或定制)、帶分支架、平行支架技術(shù)、去分支技術(shù)等,不同血管內(nèi)治療方法療效并不相同,各有優(yōu)缺點(diǎn)[13-15]。因此,錨定區(qū)不足的主動脈弓部病變是臨床血管腔內(nèi)治療的重點(diǎn)及難點(diǎn)。

3D打印技術(shù)能夠根據(jù)CT血管造影結(jié)果精密復(fù)制血管,能夠幫助外科醫(yī)師進(jìn)行術(shù)前演練及術(shù)中評估提供幫助,有助于精準(zhǔn)化醫(yī)療的實(shí)現(xiàn)[16-17]。常規(guī)的血管內(nèi)治療無法做到術(shù)前精準(zhǔn)地測量病變血管,無法為患者提供符合病變血管形態(tài)條件的支架[18-19]。而3D打印技術(shù)精準(zhǔn)度較高,可用于支架植入、血管腔內(nèi)修復(fù)等手術(shù)的術(shù)前準(zhǔn)備工作、術(shù)中參考及術(shù)后評估[20-22]。張靚等[23]的研究指出,Stanford A型主動脈夾層患者采用3D打印技術(shù)輔助的個體化組合支架治療,能夠獲得滿意的療效,可縮短手術(shù)時間,降低手術(shù)難度,減少術(shù)后并發(fā)癥的發(fā)生情況。本研究結(jié)果顯示,B型夾層錨定區(qū)不足患者采用3D打印技術(shù)能夠縮短手術(shù)時間、透視時間、造影劑使用量、失血量、術(shù)后重癥監(jiān)護(hù)室滯留時間及總住院時間,與上述研究結(jié)果一致,提示3D打印技術(shù)能夠促使B型夾層錨定區(qū)不足患者康復(fù)。

李逢時等[24]的研究指出,3D打印輔助治療累及內(nèi)臟分支主動脈疾病患者能夠有效縮短術(shù)后胸痛時間,減少圍術(shù)期并發(fā)癥的發(fā)生情況,是一種安全有效的治療方法。本研究結(jié)果顯示,平均術(shù)后胸痛消失時間(10.09±1.46)d,術(shù)后相關(guān)并發(fā)癥發(fā)生率較低,無死亡病例,近端破口封閉良好,提示3D打印技術(shù)能夠縮短B型夾層錨定區(qū)不足患者術(shù)后胸痛時間,減少相關(guān)并發(fā)癥發(fā)生率,手術(shù)效果良好。本研究結(jié)果顯示,36例B型夾層錨定區(qū)不足患者均獲得10～12個月隨訪,平均隨訪時間(11.27±1.35)個月。隨訪期間所有患者均未出現(xiàn)相關(guān)并發(fā)癥及死亡。術(shù)后1個月和3個月復(fù)查主動脈CT血管造影顯示所有患者均成功完成手術(shù)且無內(nèi)漏發(fā)生,無夾層逆撕,主體和分支支架位置良好,左鎖骨下動脈分支支架通暢率100%,提示3D打印技術(shù)在B型夾層錨定區(qū)不足患者中應(yīng)用能夠提高左鎖骨下動脈分支支架通暢率,有利于提高患者預(yù)后水平。

秦少華等[25]的研究指出,有效的治療方案能夠縮小B型夾層錨定區(qū)不足患者假腔直徑,擴(kuò)大胸主動脈段真腔直徑,且胸段假腔術(shù)后血栓化率較高。本研究結(jié)果顯示,術(shù)前與術(shù)后3個月主動脈隔斷真假腔直徑變化情況比較差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05),提示B型夾層錨定區(qū)不足患者借助3D打印技術(shù)能夠有效擴(kuò)大胸主動脈段真腔直徑,縮小假腔直徑。本研究結(jié)果顯示,術(shù)前與術(shù)后3個月AT-Ⅲ、FDP、D-D水平比較(均P<0.05),提示B型夾層錨定區(qū)不足患者借助3D打印技術(shù)能夠恢復(fù)凝血功能,其具體機(jī)制尚需進(jìn)一步采用動物研究證實(shí)。本研究結(jié)果顯示,術(shù)前與術(shù)后3個月炎癥狀況變化情況比較差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(均P<0.05),提示B型夾層錨定區(qū)不足患者借助3D打印技術(shù)能夠有效封閉內(nèi)膜破口,能夠降低INF-γ、TNF-α、IL-1β水平,從而降低炎癥因子水平。本研究結(jié)果顯示,術(shù)前與術(shù)后3個月APACHEⅡ評分及生活質(zhì)量比較(均P<0.05),提示B型夾層錨定區(qū)不足患者借助3D打印技術(shù)能夠降低APACHEⅡ評分,促使病情恢復(fù),提高生活質(zhì)量水平。本研究結(jié)果顯示,術(shù)后3個月,占比最高的是無血栓形成的腹腔干平面,其次為未累及的腹主動脈分叉平面、完全形成血栓的橫隔平面、無血栓形成的腹主動脈分叉平面、無血栓形成的主動脈峽部、部分血栓形成的肺動脈分叉平面等,提示B型夾層錨定區(qū)不足患者借助3D打印技術(shù)能夠降低肺動脈分叉平面的假腔血栓化,與PATTERSON等[26]的研究一致。

綜上所述,B型夾層錨定區(qū)不足患者借助3D打印技術(shù)能夠縮短手術(shù)時間、透視時間、造影劑使用量、失血量、術(shù)后重癥監(jiān)護(hù)室滯留時間及總住院時間,縮短術(shù)后胸痛時間,減少相關(guān)并發(fā)癥發(fā)生率,手術(shù)效果良好,能夠提高左鎖骨下動脈分支支架通暢率,有效擴(kuò)大胸主動脈段真腔直徑,縮小假腔直徑,調(diào)節(jié)凝血功能,降低炎癥狀況,降低APACHEⅡ評分,促使病情恢復(fù),提高患者生活質(zhì)量水平及預(yù)后水平,促使患者康復(fù)。