3D打印輔助技術對短瘤頸復雜腹主動脈瘤的臨床應用價值

吳延慶 史洪濤 吳海濤 孫燦龍 張溫溫 王 彤 牛煥章

作者單位：471003 河南科技大學第一附屬醫院

腹主動脈瘤(abdominal aneurysm,AAA)指的是腹主動脈的永久性局限性擴張,且直徑增加超過50%[1]。腹主動脈瘤的常見病因為動脈壁退行性變,大多數患者平時無明顯癥狀,少數伴隨腹痛,部分患者可出現低血壓、大出血等并發癥狀,嚴重者可造成患者死亡[2]。患者出現動脈壁退行性變之后,隨即產生病理性改變,血管內膜消失,彈力纖維以及膠原纖維斷裂、降解并出現損傷。復雜AAA包括短瘤頸腹主動脈瘤、累及內臟分支動脈的腹主動脈瘤。一般情況下,臨床上將瘤頸長度不足15 mm的腹主動脈瘤稱為“短瘤頸腹主動脈瘤”[3]。復雜AAA具有瘤頸短、成角大、瘤體累及重要臟器、脊髓供血動脈形態復雜等特點,其治療難點主要在瘤體的近端錨定區評估以及分支脈的合理重建上。很多情況下,復雜AAA患者無法接受傳統的AAA內腔修復術(endovascular aneurysm repair,EVAR),然而伴隨著腹膜支架系統的不斷改進、“開窗”、“煙囪”等技術應運而生,EVAR技術方適用于復雜型AAA。3D打印技術屬于快速成型技術,該技術運用粉末狀金屬或塑料等可粘合材料通過逐層打印的方式構造物體。為了進一步研究3D打印技術應用于短瘤頸腹主動脈瘤的應用價值,本研究采用回顧性分析的方法展開探究,現報告如下。

1 資料與方法

1.1 一般資料

回顧性分析2018年1月至2022年7月期間,本院收治的短瘤頸復雜腹主動脈瘤患者共計60例。納入標準:①符合短瘤頸復雜腹主動脈瘤的診斷標準[4];②資料齊全、實驗室檢查、住院信息明確無誤;排除標準:①多發性大動脈炎癥患者;②自身免疫性疾病患者;③合并其他器官功能異常者;根據研究對象是否采用3D輔助打印技術將上述研究對象劃分為常規干預組(n=32)以及3D打印組(n=28);常規干預組男性18例;女性14例;年齡64～88歲;平均年齡(76.58±11.15)歲;平均病程(35.77±11.24)d;平均體質量指數(21.35±1.74)kg/m2;其中14例接受累及雙腎動脈的短瘤頸腹主動脈腔內修復術;10例患者接受累及弓上分支的胸主動脈夾層行腔內修復;8例接受遠端破口位于內臟區的胸主動脈夾層行腔內修復。常規干預組男性15例;女性13例;年齡65～87歲;平均年齡(77.84±11.36)歲;平均病程(35.82±12.66)d;平均體質量指數(21.45±1.81)kg/m2;其中12例患者接受累及雙腎動脈的短瘤頸腹主動脈腔內修復術;9例患者接受累及弓上分支的胸主動脈夾層行腔內修復;7例患者接受遠端破口位于內臟區的胸主動脈夾層行腔內修復。兩組一般資料差異無統計學意義(P>0.05),具有可比性。

1.2 方法

(1)全體研究對象術前均進行腹主動脈CTA,采用德國西門子SOMATOM Force雙源CT進行檢測。經肘靜脈注射造影劑碘帕醇。掃描層厚5 mm,重建層厚,輸出DICOM原始數據文件;對原始數據進行重建后,于電腦顯示屏生成三維影響,由經驗豐富的影像科醫師(具有超過5年臨床經驗)對影像進行分析閱片;并制定手術治療方案。(2)3D打印組在上述基礎之上聯合使用3D模型重建及打印技術。將導出的主動脈CT掃描資料導人Mimics軟件,進行三維重構,使用Cura軟件進行切片設置,將轉換后的格式文件拷貝到SD卡并使用聚乳酸生物可降解材料(PLA)進行打印,隨后,分別構建腹主動脈瘤、腹主動脈瘤腔模型。上述操作結束后,由2名經驗豐富且熟悉3D打印技術的臨床醫師對打印結果進行評價分析并制定手術治療方案。

1.3 統計學方法

2 結果

2.1 腹主動脈術前CTA檢測數據與術中檢測數據的對比

接受腹主動脈CTA輔助檢查的患者瘤頸最大直徑、瘤腔最大直徑、瘤體最大直徑術前評估結果同術中測量結果差異無統計學意義(P>0.05);然而a角、b角的術前評估以及術中測量結果存在一定出入,差異有統計學意義(P<0.05)。見表1。

表1 腹主動脈CTA術前檢測數據與術中檢測數據對比

2.2 術前3D打印模型檢測數據與術中檢測數據對比

接受腹主動脈CTA圖像的3D打印技術輔助檢查的患者,瘤頸最大直徑、瘤腔最大直徑、瘤體最大直徑、a角、b角的術前評估結果與術中測量結果差異無統計學意義(P>0.05)。見表2。

表2 術前3D打印模型檢測數據同術中檢測數據對比

2.3 兩組患者術前術后CTA真假腔/瘤體最大直徑的比較

兩組術前真腔最大直徑、假腔最大直徑、瘤體最大直徑比較差異無統計學意義(P>0.05),術后3個月真腔直徑出現擴大,假腔直徑以及瘤體直徑出現縮小,且3D打印組變化更加顯著(P<0.05)。見表3。

表3 兩組患者術前術后CTA真假腔及瘤體最大直徑的比較

3 討論

3D打印技術在多行業多領域已經取得了十分廣泛的應用。在血管外科領域,AAA的治療方案主要取決于瘤體的解剖學形態,主動脈的擴張程度、扭曲狀態、血管分支同瘤體之間的關系。AAA內腔修復術(EVAR)是應對AAA的首選治療方案。短瘤頸AAA是EVAR手術的難點病例之一。原因在于,錨定區域的的不足造成制定定位困難,甚至發生移位以及遮蔽重要內臟分支,從而造成十分嚴重的后果[5]。為了探究3D打印技術輔助應用于短瘤頸復雜AAA手術患者的臨床價值,本研究采用回顧性分析的方法對60例短頸瘤AAA患者展開研究。

本研究結果顯示,單獨使用CTA技術雖然在瘤頸、瘤體以及瘤腔最大直徑的評估方面具有具有較高的準確性,然而該技術應用于瘤頸與腹主動脈夾角的評估尚有不足之處。究其原因,CTA技術應用于復雜AAA的輔助治療具有一定的局限性,這主要是由于CTA自身存在的誤差與主動脈在矢狀位的扭曲以及傾斜引起[6]。由于CTA三維重建圖像仍然是是3D圖像的二維顯現,因此其所能反應的三維立體構造同實際結構之間存在一定的出入。相比之下,CTA聯合3D打印技術除了能精準反應腹主動脈的各項基本參數之外,瘤頸和動脈之間的夾角等三維立體結構同樣可得到良好的體現。因此,3D打印技術可以生成立體且精確的腹主動脈瘤解剖物理模型,有助于更準確、更直觀地對組織病理結構進行評估[7]。

研究結果顯示,術后3個月復查結果顯示,真腔直徑出現擴大,假腔直徑以及瘤體直徑出現縮小。表明兩種手術方案對短瘤頸腹主動脈瘤均具有良好的輔助治療效果,然而在上述形態學變化中,3D打印組的變化趨勢相比常規干預組更加顯著,提示3D打印技術的聯合應用對于接受手術的短瘤頸AAA患者療效顯著。究其原因,執行短瘤頸AAA手術的難點之一在于腔內治療不同于開放性手術,操作者通常無法直觀地查看血管的真實狀態,主要通過透視、造影以及術前影像學資料進行輔助性評估。因此,在處理相對復雜的解剖學結構的時候,單純使用CTA技術仍然面臨較大的挑戰。CT掃描以及對重建瘤體的三維解剖結構的數據存在一定誤差,且對于復雜瘤頸、分支動脈開口、分支血管的相對位置等精細結構的表達不夠精確,導致支架選取和“開窗”位置具有一定不確定性[8]。然而,3D打印技術能夠近乎1∶1顯示主動脈形態以及各分支動脈解剖關系,對于輔助診斷以及手術方案的選取具有重要的參考價值[9]。由于3D打印技術較為精準地模擬了主動脈弓的3支重要分支開口位置、直徑以及成角,對于"開窗"位置的判斷具有十分重要的價值;另外3D打印技術在精準復制血管病變結構的同時,還可模擬血管的應力改變[10],從而對支架以及主動脈弓的力學評估發揮重要的作用。

綜上所述,基于主動脈CTA圖像的3D打印技術可精準地還原CTA重建圖像,有助于手術的順利進行。