三維打印個(gè)體化導(dǎo)板定位下微創(chuàng)穿刺HCH的療效探討

丁向前 楊璐瑤 李珍珠 王清波 陳正 孫其凱 耿鑫 李澤福

·臨床研究·

三維打印個(gè)體化導(dǎo)板定位下微創(chuàng)穿刺HCH的療效探討

丁向前 楊璐瑤 李珍珠 王清波 陳正 孫其凱 耿鑫 李澤福

目的 探討基于計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）的三維打?。?DP）個(gè)體化導(dǎo)板定位下微創(chuàng)穿刺引流術(shù)對高血壓腦出血（HCH）患者的治療效果。 方法 選取自2015年9月至2017年5月濱州醫(yī)學(xué)院附屬醫(yī)院神經(jīng)外科診治的108例HCH患者為研究對象，隨機(jī)分為2組，穿刺組48例患者接受基于CAD的3DP個(gè)體化導(dǎo)板定位下微創(chuàng)穿刺引流術(shù)治療，對照組60例患者接受小骨窗顯微開顱術(shù)治療，對比2組患者術(shù)后并發(fā)癥發(fā)生率及臨床療效。穿刺組患者以頭顱高分辨CT資料為基礎(chǔ)，通過計(jì)算機(jī)輔助獲得三維立體圖像并設(shè)計(jì)1個(gè)包含穿刺通道的最優(yōu)個(gè)體化導(dǎo)板，采用3DP技術(shù)進(jìn)行打印得到立體實(shí)物模型，術(shù)前憑借實(shí)物模型直觀形象的同患者及家屬進(jìn)行病情介紹及手術(shù)方案的溝通，并模擬具體的微創(chuàng)穿刺過程。術(shù)中個(gè)體化導(dǎo)板定位指導(dǎo)穿刺方向及深度。 結(jié)果 穿刺組患者術(shù)后并發(fā)癥發(fā)生率和臨床療效與對照組對比，差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）。 結(jié)論 小骨窗顯微開顱術(shù)治療HCH已基本得到學(xué)者的公認(rèn)，基于CAD的3DP個(gè)體化導(dǎo)板定位下微創(chuàng)穿刺引流術(shù)與小骨窗顯微開顱術(shù)治療HCH對比，治療效果無差異，其安全可靠而值得推廣應(yīng)用，尤其在未達(dá)到顯微治療條件的基層醫(yī)院。

數(shù)字醫(yī)學(xué)； 三維打印技術(shù)； 個(gè)體化導(dǎo)板； 微創(chuàng)穿刺引流術(shù)； 高血壓腦出血

高血壓腦出血好發(fā)于中老年人，隨著我國人口老齡化趨勢日益顯著，其發(fā)病人數(shù)也在不斷升高，病死率和致殘率高，嚴(yán)重威脅患者的健康和生命安全[1]。外科手術(shù)對于臨床癥狀重、出血量大患者的治療效果已經(jīng)基本得到國內(nèi)外學(xué)者的肯定，但最佳手術(shù)方式的選擇仍備受爭議，當(dāng)代精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)理念的不斷加深促使醫(yī)者在不斷探索一種既微創(chuàng)又安全有效的治療方法。憑借計(jì)算機(jī)數(shù)字化科學(xué)、數(shù)字醫(yī)學(xué)和醫(yī)學(xué)生命科學(xué)等多學(xué)科的飛速發(fā)展，筆者等得以利用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（computer aided design，CAD）聯(lián)合三維打?。╰hree dimensional printing，3DP）技術(shù)研制個(gè)體化導(dǎo)板定位實(shí)現(xiàn)精確的微創(chuàng)穿刺手術(shù)，本研究主要對基于CAD的3DP個(gè)體化導(dǎo)板定位微創(chuàng)穿刺引流術(shù)和小骨窗開顱術(shù)治療高血壓腦出血的療效進(jìn)行對比分析，現(xiàn)報(bào)道如下[2]。

資料與方法

一、一般資料

選取自2015年9月至2017年5月濱州醫(yī)學(xué)院附屬醫(yī)院神經(jīng)外科收治的高血壓腦出血患者108例為研究對象，所有患者均接受臨床查體及顱腦CT檢查，依據(jù)《中國腦血管病防治指南》的疾病特征描述確診為高血壓腦出血[3]。排除標(biāo)準(zhǔn)：由顱腦外傷、動(dòng)脈瘤、動(dòng)靜脈畸形、腫瘤卒中所引起的腦出血，合并循環(huán)、呼吸、泌尿和血液等系統(tǒng)嚴(yán)重并發(fā)癥，腦干出血及出現(xiàn)腦疝征象[3]。108例患者根據(jù)患者意愿分為2組：穿刺組患者48例，男性28例，女性20例，年齡 39～81 歲，平均（57.3±5.1）歲，入院時(shí) GCS 評分（11.3±1.9）分，出血量（39.8±12.9）ml；對照組患者 60例，男性 36例，女性 24例，年齡 36～78歲，平均（57.4±4.7）歲，入院時(shí) GCS 評分（11.4±1.8）分，出血量（40.2±13.1）ml。 2 組患者的性別、年齡、入院時(shí)血壓、GCS評分及出血量等一般臨床資料差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05），詳細(xì)內(nèi)容見表1。本研究預(yù)先通過本院倫理道德委員會(huì)審查批準(zhǔn)，所有患者入院時(shí)進(jìn)行溝通均簽署知情同意書。

二、方法

穿刺組采用基于CAD的3DP個(gè)體化導(dǎo)板定位微創(chuàng)穿刺引流術(shù)治療[4]：以患者顱腦高分辨CT資料為基礎(chǔ)，通過計(jì)算機(jī)輔助，利用Mimics17.0軟件獲得三維立體圖像設(shè)計(jì)1個(gè)包含避開腦內(nèi)重要神經(jīng)區(qū)域和血管的穿刺通道的最優(yōu)個(gè)體化導(dǎo)板（圖1），采用3DP技術(shù)進(jìn)行打印后去除支撐框架得到所需的1:1個(gè)體化導(dǎo)板模型，使用實(shí)物模型向患者及其家屬更直觀形象地溝通介紹病情及手術(shù)方案，將模型進(jìn)行低溫消毒封裝以備術(shù)中使用?；颊叱Ｒ?guī)消毒鋪單、局部浸潤麻醉成功后，以標(biāo)記點(diǎn)為中心做一皮膚切口，依次切開頭皮各層，將3D打印個(gè)體化導(dǎo)板與患者面部完整貼合（圖2），沿導(dǎo)向桿方向用顱骨鉆鉆孔1枚，刺破硬膜，沿導(dǎo)向桿方向穿刺血腫，進(jìn)針到預(yù)定深度，抽出部分血腫進(jìn)行減壓，依次縫合頭皮各層，見引流通暢時(shí)固定穿刺管并接引流壺，術(shù)后復(fù)查CT觀察引流管方向及深度，對引流不暢者行尿激酶注入術(shù)。

表1 2組患者一般資料對比

圖1 最優(yōu)個(gè)體化導(dǎo)板的設(shè)計(jì)及使用

顯微組采用小骨窗顯微手術(shù)清除血腫：采取合適的體位全麻成功后，按CT定位于血腫最大層面中點(diǎn)處作縱切口（避開重要血管及功能區(qū)）長約5 cm，開骨窗直徑2.0～3.0 cm，“+”字剪開硬腦膜并懸吊。用腦穿針穿刺定位證實(shí)血腫位置后，在顯微鏡下切開腦皮層進(jìn)入血腫腔，用微型吸引器緩慢吸出血腫，以雙擊電凝對活動(dòng)性出血點(diǎn)進(jìn)行止血，并以生理鹽水反復(fù)沖洗至清亮，確定無活動(dòng)性出血后止血紗布和明膠海綿貼附殘腔暴露的腦組織。留置血腫腔引流管一根，依次縫合創(chuàng)口，根據(jù)引流情況及復(fù)查CT結(jié)果拔管。

三、療效評價(jià)

對比2組患者的術(shù)后并發(fā)癥發(fā)生率和臨床療效。術(shù)后并發(fā)癥包括肺部感染、消化道出血、癲癇、再出血。臨床療效的評定采用患者日常生活能力量表分級[5]：Ⅰ級為患者完全恢復(fù)日常獨(dú)立生活能力，Ⅱ級為患者部分恢復(fù)日常生活能力或可獨(dú)立行走，Ⅲ級為患者依靠外力情況下可行走，Ⅳ級為患者神志清但臥床不能行走，Ⅴ級為患者處于植物生存狀態(tài)。其中Ⅰ、Ⅱ級視為療效顯著，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ級均視為有效，Ⅴ級及死亡視為無效。

四、統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

采用SPSS18.0統(tǒng)計(jì)學(xué)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，組內(nèi)術(shù)后并發(fā)癥及臨床療效使用百分率（%）表示，組間采用χ2檢驗(yàn)，組內(nèi)患者的一般資料以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差（x±s）表示，使用 t檢驗(yàn)，以 P＜0.05 為差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

結(jié) 果

一、術(shù)后并發(fā)癥發(fā)生率對比

個(gè)體化導(dǎo)板定位微創(chuàng)穿刺引流組術(shù)后并發(fā)癥的發(fā)生率與小骨窗顯微開顱組比較，差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05），詳細(xì)內(nèi)容見表 2。

表2 2組患者術(shù)后并發(fā)癥發(fā)生率對比

二、臨床療效對比

所有患者均接受日常生活能力量表分級評分，穿刺組臨床療效與顯微組對比，2組總有效率差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05），詳細(xì)內(nèi)容見表 3。

表3 2組患者臨床療效對比

討 論

高血壓腦出血是神經(jīng)外科最常見的急危重癥之一，具有高致殘率（占幸存者的50%～85%）和高致死率（40%～50%），尤其好發(fā)于中老年高血壓患者[6]。發(fā)病后所形成的血腫常常引起高顱壓并影響正常的神經(jīng)功能，保守治療效果欠佳，及時(shí)手術(shù)清除血腫可有效降顱壓并進(jìn)一步保護(hù)腦組織。目前國內(nèi)外常采用的外科治療手術(shù)方式主要包括開顱血腫清除術(shù)、小骨窗顯微血腫清除術(shù)、立體定向鉆孔穿刺引流術(shù)等[7-8]。

開顱血腫清除術(shù)屬于高血壓腦出血的傳統(tǒng)術(shù)式，其較大的手術(shù)視野及操作空間利于血腫的清除，但其手術(shù)時(shí)間相對較長且術(shù)中出血量大，引起的腦組織損傷及水腫反應(yīng)重，給患者造成難以承受的二次創(chuàng)傷，尤其合并基礎(chǔ)疾病耐受性差的老年患者，因此臨床上已較少采用此術(shù)式[9]。小骨窗顯微血腫清除術(shù)彌補(bǔ)了部分開顱血腫清除術(shù)的不足，創(chuàng)口明顯變小，操作精細(xì)，術(shù)中出血量減少，在某些方面提高了手術(shù)的安全性，臨床療效顯著得到國內(nèi)外學(xué)者的公認(rèn)，但該方法未明顯縮短手術(shù)時(shí)間，無法避免全身麻醉對患者的傷害，而且對術(shù)者具有較高的技術(shù)要求，并要求醫(yī)院具有較高的硬件條件，因此該術(shù)式較難得到普及。

本研究所采用的個(gè)體化導(dǎo)板定位微創(chuàng)穿刺引流術(shù)是在立體定向鉆孔穿刺引流術(shù)的基礎(chǔ)之上，將目前發(fā)展較快的CAD技術(shù)和3DP技術(shù)應(yīng)用于醫(yī)學(xué)的神經(jīng)外科領(lǐng)域。與目前較難實(shí)現(xiàn)的術(shù)中計(jì)算機(jī)輔助引導(dǎo)和機(jī)器人輔助等手術(shù)定位系統(tǒng)相比，術(shù)前應(yīng)用計(jì)算機(jī)軟件在三維直觀圖像下進(jìn)行精確設(shè)計(jì)，術(shù)中指導(dǎo)術(shù)者將治療方案完整準(zhǔn)確地實(shí)現(xiàn)的CAD定位系統(tǒng)越來越多的被應(yīng)用于臨床[10]。3DP技術(shù)以患者的個(gè)體CT影像資料為基礎(chǔ)，使用計(jì)算機(jī)軟件進(jìn)行三維重建與模型設(shè)計(jì)，利用打印機(jī)逐層打印成形，符合現(xiàn)代醫(yī)學(xué)發(fā)展方向個(gè)體化、精準(zhǔn)化的要求，在生物醫(yī)學(xué)研究領(lǐng)域掀起了一場新的變革[11-12]。

本研究結(jié)果顯示，將CAD和3DP技術(shù)相結(jié)合應(yīng)用于臨床高血壓腦出血的穿刺治療中，安全且有效。個(gè)體化導(dǎo)板定位微創(chuàng)穿刺引流組與小骨窗顯微開顱手術(shù)組比較，臨床效果無差異，其具有如下優(yōu)點(diǎn)：（1）個(gè)體化：以患者個(gè)體CT資料為依據(jù)，符合現(xiàn)代醫(yī)學(xué)個(gè)體化的要求；（2）簡便：軟件操作簡單，較短時(shí)間的視頻學(xué)習(xí)即可達(dá)到熟練的運(yùn)用，年輕醫(yī)師即可獨(dú)立完成相關(guān)鉆孔手術(shù)操作；（3）手術(shù)時(shí)間短：鉆孔穿刺引流術(shù)操作簡單，所需手術(shù)時(shí)間較短；（4）微創(chuàng)：只需在局部浸潤麻醉下實(shí)施，避免進(jìn)行靜吸復(fù)合全身麻醉，且手術(shù)創(chuàng)口較??；（5）并發(fā)癥少：避免了長時(shí)間手術(shù)及全身麻醉所引起的并發(fā)癥；（6）形象直觀、便于溝通：CT資料對于患者家屬較抽象，以往在醫(yī)患溝通方面產(chǎn)生較大困難，3DP技術(shù)可得到直觀形象的實(shí)物模型，在病情介紹及手術(shù)方案的溝通上都給予較大的幫助[13-14]。

總之，基于CAD的3DP個(gè)體化導(dǎo)板定位微創(chuàng)穿刺引流治療高血壓腦出血具有個(gè)體化、過程簡單、手術(shù)時(shí)間短、創(chuàng)傷小、并發(fā)癥少等優(yōu)點(diǎn)，安全可靠且效果顯著，值得在臨床推廣應(yīng)用，尤其是未達(dá)到顯微治療條件的基層醫(yī)院[15]。

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2017-07-23）

（本文編輯：馬帥）

丁向前,楊璐瑤,李珍珠,等.三維打印個(gè)體化導(dǎo)板定位下微創(chuàng)穿刺HCH的療效探討[J/CD].中華神經(jīng)創(chuàng)傷外科電子雜志,2017,3(5):260-263.

Effect of minimally invasive puncture of HCH by three dimensional printing ividualized guide-plate

Ding Xiangqian,Yang Luyao,Li Zhenzhu,Wang Qingbo,Chen Zheng,Sun Qikai,Geng Xin,Li Zefu.Department of Neurosurgery,Binzhou Medical University Hospital,BinZhou 256600,China Corresponding author:Li Zefu,Email:zefuli@163.com

ObjectiveThis paper investigates the efficacy of by computer aided design(CAD)-based three dimensional printing(3DP)individualized guideboard assisted minimally invasive perforation on patients with hypertensive cerebral hemorrhage(HCH).MethodsA total of 108 patients with HCH were enrolled in our department from September 2015 to May 2017,they were randomly divided into two groups,the 48 patients in the invasive group

CAD-based 3DP perforation surgery,the microscopic group of 60 patients received small bone window minimally invasive craniotomy treatment,compared the two groups of patients with postoperative complications and clinical efficacy.On the basis of high-resolution CT data of the invasive group,the three-dimensional images were obtained by computer-aided design and an optimal individualized guideboard was designed,after 3DP technique was used to print,preoperative communicate with the patient and their families the disease and surgical programs by physical model intuitively,and simulate the specific minimally invasive puncture process.Intraoperative individual guides guide the direction and depth of puncture.ResultsThe incidence of postoperative complications and clinical efficacy in the invasive group were compared with the microscopic group,the difference was not statistically significant(P＞0.05).ConclusionSmall bone window minimally invasive craniotomy treatment of HCH has been largely accepted by scholars,the invasive group were compared with the microscopic group,treatment effect is no remarkable,which is safe and reliable and worthy of promotion and application,especially the basic-level hospitals that do not meet the conditions of microsurgery treatment.

Digital medicine; Three-dimensional printing technology; Individualized guideboard; Minimally invasive perforation;Hypertensive cerebral hemorrhage

10.3877/cma.j.issn.2095-9141.2017.05.002

國家自然科學(xué)基金（81171119）；濱州醫(yī)學(xué)院校級課題（BY2014KJ52）；山東省濱州市科技發(fā)展計(jì)劃項(xiàng)目（2015ZC0302）

256603濱州，濱州醫(yī)學(xué)院附屬醫(yī)院神經(jīng)外科

李澤福，Email：zefuli@163.com