孫春山 束坤鵬 王靈點(diǎn) 劉闖 段小雨 丁德剛

3D打印技術(shù)又稱快速成型技術(shù)或者快速原型技術(shù)，是一種以三維數(shù)字模型為基礎(chǔ)，采用逐層制造方式，將材料堆積起來的新型增材制造技術(shù)[1]。3D 打印技術(shù)在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域已有數(shù)十年的發(fā)展歷史，因其具備嚴(yán)格遵循個(gè)體化治療這一基本醫(yī)療原則的特點(diǎn)，目前已廣泛應(yīng)用于骨科、脊柱外科、頜面外科、神經(jīng)外科、心臟外科及其他學(xué)科[2]，但在泌尿外科手術(shù)中的應(yīng)用尚處于起步階段。本研究探討了 3D打印技術(shù)在后腹腔鏡下腎部分切除術(shù)(retroperitoneal laparoscopic partial nephrectomy， RLPN)中的應(yīng)用價(jià)值。現(xiàn)報(bào)告如下。

對(duì)象與方法

一、一般資料

2017年10月至2018年2月我院收治的20例腎腫瘤患者納入研究，根據(jù)入院順序，采用隨機(jī)數(shù)表法將患者分為觀察組(n=10)和對(duì)照組(n=10)。

入選標(biāo)準(zhǔn)：①經(jīng)彩超、CT平掃加增強(qiáng)等影像學(xué)檢查后確診為腎腫瘤；②單發(fā)腫瘤，腫瘤最大直徑≤7 cm；③無局部及遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移；④符合LPN手術(shù)治療指征；⑤術(shù)前凝血功能、肝功能、腎功能及心肺功能無明顯異常；⑥術(shù)前無泌尿系感染或感染已控制；⑦年齡大于18歲且小于80歲。排除標(biāo)準(zhǔn)：①合并其他惡性腫瘤；②存在馬蹄腎或重復(fù)腎等解剖畸形。

二、方法

1.3D模型打印：提取觀察組患者CT數(shù)據(jù)(要求層厚≤1 mm)，使用醫(yī)學(xué)影像處理軟件materialise mimics 17.0(Materialise公司)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行三維重建或多模態(tài)融合等處理，使用Stratasys J750 3D打印機(jī)(Stratasys公司)進(jìn)行打印，打印完成后使用自來水加清洗機(jī)進(jìn)行模型的后處理，即完成全彩腎腫瘤模型的打印。使用材料為光敏樹脂(廣州邁普再生醫(yī)學(xué)科技股份有限公司)，模型顏色動(dòng)脈選擇紅色，靜脈選擇藍(lán)色，輸尿管選擇淺藍(lán)色，腎皮質(zhì)打印為透明，腎腫瘤打印為黃色(半透明)，腎髓質(zhì)等腎實(shí)質(zhì)打印成綠色或其他顏色以區(qū)分。 見圖1～3。

圖1 3D建模圖片圖2 3D打印模型圖3 3D打印模型與CT三維重建對(duì)比

2.認(rèn)知度評(píng)估：設(shè)計(jì)認(rèn)知度評(píng)估問卷，涉及腎臟生理、腎腫瘤特點(diǎn)、手術(shù)過程和術(shù)后并發(fā)癥四個(gè)方面,共20個(gè)題目。兩組患者均于病情溝通后完成認(rèn)知度評(píng)估問卷，回答正確計(jì)入正確題目，回答錯(cuò)誤及選擇“不清楚”均不計(jì)入正確題目。對(duì)兩組患者回答正確題目數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)對(duì)比。

3.手術(shù)方法：兩組均行RLPN。觀察組應(yīng)用3D打印模型指導(dǎo)手術(shù)操作，對(duì)照組應(yīng)用傳統(tǒng)CT膠片指導(dǎo)手術(shù)操作。麻醉滿意后，取健側(cè)臥位，升高腰橋，常規(guī)消毒鋪巾，于患側(cè)腋中線髂嵴上方2 cm切開皮膚及皮下組織，中彎鉗順肌纖維方向鈍性分離，撐開腰背筋膜進(jìn)入腹膜后間隙。用示指朝頭端方向推開腹膜外脂肪和腹膜，置入氣囊，充氣約500 ml，充分?jǐn)U張腹膜后間隙。于腋前線、腋后線與肋緣交界處切開皮膚后分別置入10 mm及5 mm Trocar。髂嵴上切口置入10 mm Trocar，7號(hào)絲線縫合皮膚縮小切口，并由此通道內(nèi)置入腹腔鏡。觀察確認(rèn)后腹腔內(nèi)無明顯活動(dòng)性出血，無器官損傷，去除部分腹膜外脂肪，在腰大肌前方向腹側(cè)分離腎臟，打開腎周筋膜，充分游離腎臟內(nèi)、外側(cè)及上、下極，充分暴露腫瘤，應(yīng)用哈巴狗血管夾阻斷腎動(dòng)脈主干或目標(biāo)動(dòng)脈分支，開始熱缺血時(shí)間計(jì)時(shí)，距腫瘤邊緣約1 cm完整切除腫瘤，3-0可吸收倒刺線連續(xù)縫合出血點(diǎn)，關(guān)閉集合系統(tǒng)，2-0可吸收倒刺線連續(xù)縫合腎臟腫瘤切除后創(chuàng)面，對(duì)合腎皮質(zhì)切緣，松開哈巴狗血管夾，結(jié)束熱缺血時(shí)間計(jì)時(shí)。將標(biāo)本裝入標(biāo)本袋，放置腹膜后腎周引流管，再次檢查無出血，延長(zhǎng)髂嵴上方皮膚切口取出腫瘤標(biāo)本，清點(diǎn)器械無誤后逐層關(guān)閉切口，縫合皮膚。

4.觀察指標(biāo)：比較兩組患者的一般資料，包括性別、年齡、病灶部位、腫瘤最大直徑、體重指數(shù)、術(shù)前患腎GFR及R.E.A.N.L.評(píng)分；比較兩組患者評(píng)估問卷回答正確題目數(shù)、手術(shù)時(shí)間、腎動(dòng)脈阻斷時(shí)間、術(shù)中出血量、胃腸道恢復(fù)時(shí)間、術(shù)后住院時(shí)間、術(shù)后病理情況及術(shù)后3個(gè)月隨訪患者患腎GFR下降值。

三、統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

結(jié) 果

觀察組病例均成功打印出腎臟3D模型。兩組患者均于術(shù)前溝通后完成認(rèn)知度評(píng)估問卷，并成功實(shí)施RLPN，兩組中各有3例行高選擇性腎動(dòng)脈阻斷，其余采用腎動(dòng)脈主干阻斷，無中轉(zhuǎn)開放手術(shù)、無術(shù)中輸血、無術(shù)后嚴(yán)重并發(fā)癥發(fā)生。

一、兩組患者一般資料比較

觀察組患者年齡25～79歲，術(shù)前CT示腫瘤最大直徑2.3～5.2 cm，均為T1N0M0期，其中T1aN0M0期8例、T1bN0M0期2例，R.E.N.A.L.評(píng)分5～10分；對(duì)照組患者年齡44～76歲，術(shù)前CT示腫瘤最大直徑2.1～5.3 cm，均為T1N0M0期，其中T1aN0M0期9例、T1bN0M0期1例，R.E.N.A.L.評(píng)分4～9分。兩組患者性別、年齡、病灶部位、腫瘤最大直徑、體重指數(shù)、術(shù)前患腎GFR和R.E.N.A.L.評(píng)分比較，差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。見表1。

表1 一般資料比較

二、認(rèn)知度評(píng)估問卷結(jié)果

觀察組回答正確題目數(shù)較對(duì)照組明顯增多，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。見表2。

三、手術(shù)相關(guān)指標(biāo)比較

觀察組手術(shù)時(shí)間、腎動(dòng)脈阻斷時(shí)間較對(duì)照組均明顯縮短，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。觀察組術(shù)中出血量、術(shù)后胃腸道恢復(fù)時(shí)間和住院時(shí)間與對(duì)照組相比，差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。見表2。

四、術(shù)后病理

術(shù)后病理示觀察組透明細(xì)胞癌9例、平滑肌脂肪瘤1例；對(duì)照組透明細(xì)胞癌8例、乳頭狀腺癌1例、平滑肌脂肪瘤1例。兩組患者手術(shù)切緣均為陰性。兩組病理結(jié)果及切緣陽性率比較，差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。

五、術(shù)后3個(gè)月隨訪患腎GFR下降值

觀察組患者術(shù)后3個(gè)月隨訪患腎GFR下降值較對(duì)照組降低，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。見表2。

表2 兩組患者相關(guān)指標(biāo)比較

討 論

腎癌約占全部成人惡性腫瘤的3%，發(fā)病率為4.4/100 000～11.1/100 000[3-4]，其發(fā)病主要與生活方式有關(guān)，如吸煙、肥胖和高血壓等[5]。很多腎臟腫瘤患者直到疾病晚期仍然沒有癥狀。目前出現(xiàn)經(jīng)典腹痛、血尿、腹部腫塊三聯(lián)征的比例低于之前報(bào)道的6%～10%[6]。腎癌的檢出主要依賴于超聲和CT, 目前超過50%的腎癌是在行其他部位的超聲或者CT檢查時(shí)偶然發(fā)現(xiàn)的，近年來隨著影像學(xué)技術(shù)的發(fā)展，小腎癌(腫瘤直徑≤4 cm)的檢出率逐漸增加[6]。

幾十年來，根治性腎切除術(shù)(radical nephrectomy, RN)一直是治療腎腫瘤的金標(biāo)準(zhǔn)。1993年，Winfield等[7]成功完成了首例LPN，LPN自此逐漸成為T1期局限性腎癌的推薦術(shù)式[8]。對(duì)于T1和T2期腎腫瘤，10年生存率RN較腎部分切除術(shù)并無明顯優(yōu)勢(shì)[9]。因此，對(duì)于早期局限性腎癌，RN似乎成了一種矯枉過正的治療方法。LPN在腹腔鏡微創(chuàng)手術(shù)的基礎(chǔ)上，能有效保留腎臟功能，降低術(shù)后發(fā)生腎功能不全的風(fēng)險(xiǎn)，使患者獲得良好的遠(yuǎn)期預(yù)后。然而，LPN是泌尿外科一種操作難度較大且風(fēng)險(xiǎn)高的手術(shù)，需要術(shù)者在較強(qiáng)空間感下熟練操作，精準(zhǔn)夾閉腎臟血管，完全切除腫塊及緊密縫合殘余腎臟，以減少腎臟熱缺血時(shí)間，控制術(shù)后腹膜后出血、尿瘺等并發(fā)癥發(fā)生。Hung等[10]對(duì)534例行腎部分切除術(shù)的患者進(jìn)行了回顧性研究，提出了“Trifecta”的概念，即將切緣陰性、最大的腎功能保留和最少的并發(fā)癥發(fā)生作為腎部分切除術(shù)的三大常規(guī)目標(biāo)。

3D打印技術(shù)在泌尿外科的應(yīng)用最早見于杜蘭大學(xué)Silberstein等[11]的報(bào)道，研究者運(yùn)用3D打印技術(shù)成功打印出5例腎腫瘤患者的腎臟模型，并用于術(shù)前醫(yī)患溝通及指導(dǎo)術(shù)者術(shù)前模擬訓(xùn)練，但僅描述醫(yī)生及患者口頭表達(dá)對(duì)疾病，尤其是對(duì)腎腫瘤特點(diǎn)的理解有所增強(qiáng)。CT或MRI等影像學(xué)資料可給臨床醫(yī)生提供大量患者病情信息，以用于疾病的診療。目前，在大多數(shù)泌尿外科乃至所有其他外科手術(shù)前，醫(yī)生多使用CT或MRI膠片進(jìn)行術(shù)前溝通，即向患者講解病情、手術(shù)方案和手術(shù)風(fēng)險(xiǎn)等內(nèi)容。但CT和MRI等斷層掃描影像具有平面性和抽象性的特點(diǎn)，這不僅需要了解斷層掃描的含義，還需具備一定的解剖知識(shí)儲(chǔ)備和空間想象力，才能理解膠片所包含的信息。這對(duì)于無醫(yī)學(xué)背景的患者及家屬來說，難度較大。另外，患者對(duì)治療的依從性在LPN術(shù)后管理期間必不可少，這需要充分的術(shù)前溝通。本研究中，我們打印了10例腎臟模型，模型清楚地顯示了腫瘤的位置、大小、與腎血管的關(guān)系及與周圍組織的關(guān)系等信息，理論上可以提高醫(yī)生術(shù)前宣教的效率及效果，使患者更易理解其病情及手術(shù)相關(guān)信息，從而提高患者的治療依從性和對(duì)醫(yī)生的信任感，并能減少潛在醫(yī)療糾紛風(fēng)險(xiǎn)。本研究從腎臟生理、腎臟腫瘤、手術(shù)過程及術(shù)后并發(fā)癥四個(gè)方面評(píng)價(jià)對(duì)患者進(jìn)行術(shù)前溝通的效果，結(jié)果表明，觀察組回答正確題目數(shù)較對(duì)照組明顯增多。因此我們認(rèn)為3D打印模型用于LPN術(shù)前醫(yī)患溝通，有助于提高患者對(duì)疾病及手術(shù)的認(rèn)知程度。

另外，以往醫(yī)生往往根據(jù)患者影像學(xué)檢查結(jié)果粗略評(píng)估手術(shù)難度和確定大致手術(shù)方案，等比例的腎臟實(shí)體模型以其高保真的特點(diǎn)，精準(zhǔn)還原腎臟解剖結(jié)構(gòu)，理論上可為臨床醫(yī)生更精準(zhǔn)地進(jìn)行手術(shù)判斷提供支持。本研究中，手術(shù)醫(yī)師均口頭表達(dá)對(duì)3D打印模型逼真程度表示滿意，表示根據(jù)3D打印模型進(jìn)行手術(shù)規(guī)劃對(duì)手術(shù)有明顯幫助。本研究術(shù)中及術(shù)后相關(guān)指標(biāo)統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明，3D打印模型指導(dǎo)手術(shù)在降低手術(shù)及腎動(dòng)脈阻斷時(shí)間方面，效果明顯。區(qū)別于CT影像中組織間無法分割和強(qiáng)化區(qū)分，模型以不同顏色區(qū)分不同組織，清晰展示各組織的位置關(guān)系和形態(tài)，立體表現(xiàn)腫瘤外凸情況、腎血管走行及腫瘤供血?jiǎng)用}位置等，術(shù)前術(shù)者可以根據(jù)腎臟模型對(duì)病情進(jìn)一步評(píng)估。3D打印模型可以協(xié)助術(shù)者進(jìn)行術(shù)前規(guī)劃，如確定手術(shù)切除范圍、預(yù)知需要規(guī)避的風(fēng)險(xiǎn)和擬夾閉腎動(dòng)脈位置走行、快速定位分支血管等，條件允許時(shí)甚至可以對(duì)一些高難度病例進(jìn)行術(shù)前練習(xí)。術(shù)中利用腎臟模型可以指導(dǎo)術(shù)者快速游離并夾閉目標(biāo)動(dòng)脈，根據(jù)腫瘤范圍精準(zhǔn)切除腎腫瘤，這些對(duì)于保留腎功能并保證切緣陰性極其重要。并且通過術(shù)后隨訪患者患腎GFR，根據(jù)兩組GFR下降值，量化對(duì)比出3D打印模型對(duì)減少腎功能損傷的重要作用，這可能與更短的熱缺血時(shí)間和更精準(zhǔn)的切除范圍相關(guān)。然而，3D打印模型在減少術(shù)中出血量、降低術(shù)后胃腸道恢復(fù)及住院時(shí)間等方面作用有限。我們考慮這可能與術(shù)中夾閉腎臟血管后，腎臟血流灌注減少及腹膜后術(shù)式未對(duì)胃腸道造成較大影響有關(guān)。

本研究的不足之處在于：①納入患者數(shù)較少且為單中心研究；②因研究時(shí)間有限，未對(duì)腫瘤復(fù)發(fā)情況做長(zhǎng)期隨訪研究。我們相信，隨著3D打印技術(shù)的進(jìn)步及在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的進(jìn)一步普及，未來會(huì)有更多中心加入并完善這項(xiàng)研究。

綜上所述，3D打印模型可提高患者對(duì)疾病的認(rèn)知，指導(dǎo)手術(shù)操作可降低手術(shù)及腎動(dòng)脈阻斷時(shí)間，減少腎功能損傷，值得推薦。