3D打印模型在肝臟腫瘤切除手術(shù)中的應(yīng)用*

王峻峰，孫志為，王罡，楊瑩，李鵬，董坤，唐建中，李星逾，呂梁

（1.云南省第一人民醫(yī)院 肝膽外科，云南 昆明 650032；2.云南省第一人民醫(yī)院 放射科，云南 昆明 650032；3.昆明理工大學(xué)醫(yī)學(xué)院，云南 昆明 650500）

臨床報道

3D打印模型在肝臟腫瘤切除手術(shù)中的應(yīng)用*

王峻峰1，孫志為1，王罡2，楊瑩3，李鵬3，董坤1，唐建中1，李星逾1，呂梁2

（1.云南省第一人民醫(yī)院 肝膽外科，云南 昆明 650032；2.云南省第一人民醫(yī)院 放射科，云南 昆明 650032；3.昆明理工大學(xué)醫(yī)學(xué)院，云南 昆明 650500）

D O I：10.3969/j.i s s n.1005-8982.2017.03.029

目的探討3D打印模型能否有助于肝膽外科精準(zhǔn)手術(shù)的規(guī)劃及術(shù)中引導(dǎo)。方法對肝癌患者，利用3D打印模型引導(dǎo)肝臟腫瘤切除手術(shù)，手術(shù)順利，術(shù)后患者恢復(fù)良好，術(shù)后隨訪12個月。結(jié)果腫瘤無復(fù)發(fā)。結(jié)論3D打印模型可以應(yīng)用于肝膽外科手術(shù)的規(guī)劃及術(shù)中引導(dǎo)。

肝臟腫瘤；手術(shù)；3D打印模型

21世紀(jì)肝臟外科手術(shù)要求手術(shù)向精準(zhǔn)外科方向發(fā)展，傳統(tǒng)的醫(yī)學(xué)影象學(xué)資料像，如磁共振成像（m agnet i c resonance i m agi ng，M RI）、CT，只能從二維平面反應(yīng)患者的病灶特點，基于影像學(xué)資料的3D打印技術(shù)能實現(xiàn)二維平面圖像向?qū)嶓w三維物理模型的跨越式轉(zhuǎn)變。近年來，3D打印技術(shù)已廣泛應(yīng)用于醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，如頭頸外科、生物醫(yī)藥研究等[1]。在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，3D打印模型能夠直觀地反映患者的病灶及其周圍主要血管、組織的位置關(guān)系，有助于提高外科醫(yī)師對患者進(jìn)行精準(zhǔn)手術(shù)，特別是對于二維CT或M RI圖像復(fù)雜的解剖結(jié)構(gòu)和病變[2]。有研究顯示，3D打印技術(shù)在小肝癌的手術(shù)中，有助于獲得良好地陰性手術(shù)切緣[3]。本研究結(jié)合臨床，探討3D打印模型能否有助于肝膽外科精準(zhǔn)手術(shù)的規(guī)劃及術(shù)中引導(dǎo)。

1 臨床資料

患者男性，38歲。因體檢發(fā)現(xiàn)肝臟占位病變1個月，伴體重下降3 kg，以肝臟占位病變收入院。既往：乙型肝炎病史12年，曾予中藥及干擾素治療。入院體檢：一般情況可，神志清，全身淺表淋巴結(jié)未觸及腫大，全身皮膚鞏膜無黃染，無肝掌及蜘蛛痣，腹平坦，未見胃腸型及蠕動波、腹壁靜脈曲張，腹軟，無壓痛、反跳痛，M urphy征陰性，無肌衛(wèi)，肝觸診未及腫大，肝濁音界存在，肝區(qū)無叩痛，移動性濁音陰性，腸鳴音3～4次/m i n。

CT：①肝硬化、脾大、門靜脈高壓，側(cè)枝循環(huán)建立;②肝右前葉35 m m×30 m m片狀低密度影，增強掃描呈快進(jìn)快出強化表現(xiàn)，多考慮為占位性病變（肝癌）。腫瘤標(biāo)記物：甲胎蛋白1 028.79 ng/m l，癌胚抗原3.57 ng/m l，糖類抗原19 910.89 u/m l。肝功檢查：谷草轉(zhuǎn)氨酶36 u/L，谷丙轉(zhuǎn)氨酶52 u/L，總膽紅素24.1 μm ol/L，直接膽紅素9.6 μm ol/L，間接膽紅素14.5 μm ol/L，白蛋白47 g/L。彌散性血管內(nèi)凝血篩選：活化部分凝血活酶時42.7 s，凝血酶原時間15.2 s，凝血酶原標(biāo)準(zhǔn)化比值1.20，纖維蛋白原含量1.86 g/L。乙型肝炎DNA測定：乙肝病毒DNA測定（定量）5.775×104IU/m l。肝炎病毒檢查：乙肝病毒表面抗原定量（+）139.55 IU/m l，乙肝病毒表面抗體定量（-）0.12 m IU/m l，乙肝病毒e抗原定量（-）0.01 NCU/m l，乙肝病毒e抗體定量（+）38.66 NCU/m l，乙肝病毒核心抗體定量（+）103.99 NCU/m l，丙型肝炎抗體定性陰性（-）。見圖1。

手術(shù)前，采用Sl i cer軟件進(jìn)行虛擬肝切除，并計算功能肝體積、肝腫瘤體積、殘肝體積等。

3D打印模型建立，將Sl i cer重建的3D圖像STL文件導(dǎo)入到快速成型Cura軟件中，采用3dp-240打印機（昆明增材佳維科技有限公司）進(jìn)行打印1∶1的3D物理模型，然后進(jìn)行打印后處理，完成肝臟腫瘤及血管的3D打印模型制作。見圖2。

圖1 肝臟中葉腫瘤手術(shù)前CT

圖2 肝臟腫瘤3D打印模型

手術(shù)前手術(shù)方案的制定，按標(biāo)準(zhǔn)肝臟體積計算為1 174 m l[4]，按照中國原發(fā)性肝癌診療規(guī)范（2011年版），標(biāo)準(zhǔn)殘留肝臟體積為765 m l；肝臟腫瘤位于肝臟Ⅴ、Ⅷ段，同時合并乙肝肝硬化，如果手術(shù)切除肝臟右葉，殘留肝臟體積為260 m l，占標(biāo)準(zhǔn)肝臟體積22.2%，如果手術(shù)切除肝臟右前葉，殘留肝臟體積為847 m l，占標(biāo)準(zhǔn)肝臟體積72.2%，如果手術(shù)切除肝臟右前葉腫瘤，殘留肝臟體積為1 242 m l，超過標(biāo)準(zhǔn)肝臟體積，結(jié)合患者術(shù)前肝功能、凝血功能及肝硬化等情況，決定采用3D打印肝臟腫瘤模型引導(dǎo)下的肝臟中葉部分切除手術(shù)。

手術(shù)過程順利，手術(shù)時間180 m i n，術(shù)中出血300 m l，根據(jù)手術(shù)前肝臟腫瘤及血管3D打印模型的引導(dǎo)，手術(shù)切除肝臟中葉腫瘤及周邊2 cm肝臟組織，保留肝臟右前葉及右后葉的重要血管和膽管。

術(shù)后第1天：肝功能檢查，谷草轉(zhuǎn)氨酶356 u/L，谷丙轉(zhuǎn)氨酶401 u/L，總膽紅素39.0 μm ol/L，直接膽紅素18.6 μm ol/L，間接膽紅素20.4 μm ol/L；急診凝血，活化部分凝血活酶時36.7s，凝血酶原時間17.2 s，凝血酶原標(biāo)準(zhǔn)化比值1.40，纖維蛋白原含量2.04 g/L。

術(shù)后第3天：肝功能，谷草轉(zhuǎn)氨酶119 u/L，谷丙轉(zhuǎn)氨酶572 u/L，總膽紅素25.0 μm ol/L，直接膽紅素12.2 μm ol/L，間接膽紅素12.8 μm ol/L，；急診凝血，活化部分凝血活酶時33.5 s，凝血酶原時間15.8 s，凝血酶原標(biāo)準(zhǔn)化比值1.25，纖維蛋白原含量3.88 g/L。

術(shù)后第6天：肝功能，谷草轉(zhuǎn)氨酶26 u/L，谷丙轉(zhuǎn)氨酶185 u/L，總膽紅素28.3 μm ol/L，直接膽紅素13.9 μm ol/L，間接膽紅素14.4 μm ol/L；急診凝血，活化部分凝血活酶時34.3 s，凝血酶原時間16.4 s，凝血酶原標(biāo)準(zhǔn)化比值1.31，纖維蛋白原含量3.79 g/L。

術(shù)后病理檢查：肝細(xì)胞性肝癌，肝硬化。術(shù)后14d，患者康復(fù)出院，術(shù)后1～6個月隨訪，無腫瘤復(fù)發(fā)，肝功能正常。見圖3。

圖3 肝臟中葉腫瘤切除術(shù)后1個月復(fù)查CT

2 討論

肝癌是世界最常見且惡性程度最高的腫瘤之一，而我國是肝癌高發(fā)地區(qū)之一，占世界肝癌患者總數(shù)的50%以上，并且我國也是肝癌合并肝硬化高發(fā)區(qū)。2006年董家鴻教授提出“精準(zhǔn)肝膽外科”這一理念，其核心要求是在徹底清除目標(biāo)病灶，并保證剩余肝臟解剖結(jié)構(gòu)的性完整及最大的功能性體積的基礎(chǔ)上，最大限度控制術(shù)中出血和全身性創(chuàng)傷侵襲，減少手術(shù)出血量、降低手術(shù)并發(fā)癥發(fā)生率和病死率，提高病變的根治性、切除率及長期生存[5]。

2012年英國《經(jīng)濟學(xué)人》發(fā)表專題報告指出，全球工業(yè)正經(jīng)歷第3次工業(yè)革命，將3D打印技術(shù)作為第3次工業(yè)革命的重要標(biāo)志[6]。3D打印技術(shù)可打印出腫瘤及周圍血管的3D模型，臨床醫(yī)學(xué)借助這些模型，能將腫瘤及周圍血管的細(xì)節(jié)較真實地表達(dá)出來。3D打印技術(shù)實現(xiàn)CT、M RI等二維影像學(xué)數(shù)據(jù)向三維物理模型的跨越式轉(zhuǎn)變，3D打印模型所提供的解剖學(xué)信息比傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)影像資料更加直觀、具體，更容易分辨出器官的組織結(jié)構(gòu)、解剖特點、病灶部位；病灶與周圍血管、器官的位置關(guān)系。

因為3D打印實現(xiàn)了三維圖像向三維實體模型的轉(zhuǎn)變，進(jìn)行肝臟手術(shù)時，手術(shù)醫(yī)師將3D打印模型帶入手術(shù)室，在手術(shù)中進(jìn)行實時比對，為手術(shù)關(guān)鍵步驟提供直觀的實時導(dǎo)航，利于關(guān)鍵部位快速識別和定位。能夠?qū)崟r引導(dǎo)重要脈管的分離和腫瘤病灶的切除，切除病灶和避免重要解剖結(jié)構(gòu)的副損傷，從而提高手術(shù)的根治性切除率，降低手術(shù)風(fēng)險[7]。

劉宇斌等[8]的研究顯示，基于螺旋CT的三維重建有利于胰腺、脾臟等腹部器官的個體化手術(shù)方案的制定、風(fēng)險評估及臨床教學(xué)的進(jìn)行。在二維影像學(xué)的的基礎(chǔ)上進(jìn)行三維可視化的分析，可直觀立體地觀察肝靜脈、門靜脈、腫瘤等的三維結(jié)構(gòu)與空間位置關(guān)系，根據(jù)患者個體化的血管走向，測算肝臟剩余百分比，在仿真模擬的基礎(chǔ)上，為患者制定個性化的手術(shù)方案，能夠達(dá)到最大切除病灶，保留正常肝組織的目的[9]。ZEIN等[10]將肝臟3D模型用于活體肝移植中，有助于關(guān)鍵部位的解剖定位、肝離斷面的脈管處理，并減少手術(shù)時間和并發(fā)癥。據(jù)報道，美國一家醫(yī)院在給一對連體嬰兒實施頭顱分離手術(shù)前，為確保安全，醫(yī)師先用3D打印制作出這對嬰兒的連體頭顱模型，參考模型對手術(shù)方案進(jìn)行優(yōu)化，最后不僅手術(shù)獲得成功，而且時間也由以往的72 h縮短至22 h[11]。由此可見，3D打印技術(shù)在醫(yī)學(xué)模型制造方面給醫(yī)患帶來福音。

手術(shù)中3D模型引導(dǎo)手術(shù)和傳統(tǒng)手術(shù)相比有什么區(qū)別？這就好比汽車的行車導(dǎo)航，提高了駕駛者的安全性，普及了新技術(shù)；和傳統(tǒng)的CT及M RI平面影像資料比較，手術(shù)中腫瘤血管3D打印模型為手術(shù)醫(yī)師提供了更加直觀、立體的腫瘤血管信息，提高手術(shù)的安全性及高難度手術(shù)的普及性，為以后肝膽胰脾外科、以至其他外科手術(shù)的安全性、合理性提供了一種新的方法和思路。

如果按照傳統(tǒng)手術(shù)方式，手術(shù)當(dāng)中可能會切除過多的正常肝臟組織，術(shù)后發(fā)生肝功能失代償?shù)臋C率較高。患者腫瘤及血管的3D打印模型能幫助醫(yī)師手術(shù)前精確規(guī)劃手術(shù)方案，術(shù)中引導(dǎo)醫(yī)生進(jìn)行精準(zhǔn)切除；對于深部肝臟手術(shù)，由于有患者腫瘤、血管具體的3D打印模型作為引導(dǎo)，手術(shù)醫(yī)師不再是憑借經(jīng)驗手術(shù)，而是在三維導(dǎo)航下手術(shù)。另外，手術(shù)前醫(yī)師利用腫瘤及血管的3D打印模型，可以讓患者及其家屬能更好地理解病情，了解手術(shù)的必要性及風(fēng)險，更好地進(jìn)行醫(yī)患溝通，減少醫(yī)患雙方在溝通中對手術(shù)方案理解的偏差。

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（李科 編輯）

1005-8982（2017）03-0136-03

R 735.7

B

2016-06-15

云南省衛(wèi)生科技計劃基金（No：2010NS005），云南省科技惠民計劃（No：2016RA011）