3D打印技術(shù)在硬膜外血腫手術(shù)中的應用

許興軍 李澤福 崔岳文 閆志軍 王玉華

顱腦損傷是一種常見的外傷，發(fā)生率僅次于四肢骨折，占全身各部位損傷的9%～21%，但致死致殘率最高，嚴重威脅人們的生命健康。硬膜外血腫為常見顱腦損傷類型，多發(fā)生于幕上，約占外傷性顱內(nèi)血腫的30%[1]。因出血量不同、出血位置不同，患者有其個體化特點，臨床上也應提供個體化治療方案[2]。3D打印技術(shù)是一種以數(shù)字模型文件為基礎(chǔ)，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(gòu)造物體的技術(shù)[3]。本研究選擇山東省濱州市陽信縣人民醫(yī)院自2016年1月至9月收治的2例硬膜外血腫患者，將3D打印技術(shù)應用于其手術(shù)中，在術(shù)前對血腫進行定位，設計合理的手術(shù)切口入路，盡量減小創(chuàng)傷及副損傷，使治療更加個體化、精準化?，F(xiàn)將診治過程報道如下。

一、資料與方法

（一）臨床資料

患者甲，男性，45歲，顱腦CT掃描顯示血腫均位于左顳頂部，量約50 mL，局部顱骨骨折，腦挫裂傷不重（圖1A）。右側(cè)肢體不完全癱瘓，肌力4級。術(shù)前行64排CT掃描，證實出血無明顯增加，并得到DICOM格式的原始數(shù)據(jù)?；颊咭?，男性，37歲，顱腦CT掃描示硬膜外血腫位于右顳頂部，量約60 mL，局部顱骨骨折嚴重，無明顯腦挫裂傷（圖1B）?；颊哳^痛劇烈、嘔吐頻繁、輕度意識障礙，躁動不安，GCS評分12分。入院后即刻獲取CT掃描原始數(shù)據(jù)，設計手術(shù)模具，同時行術(shù)前準備。患者意識障礙無進行性加重，6 h后復查CT顯示出血無變化。2例患者術(shù)前均未發(fā)生腦疝，不需要去骨瓣減壓。

（二）3D打印設備

聯(lián)想高配置計算機一臺（處理器為Intel Corei5-4460，內(nèi)存為8.00 GB，系統(tǒng)類型為64位操作系統(tǒng)），3D打印機（蘇州三緯立體打印有限公司），Mimics17.03D圖像處理軟件，Repetier HostV1.063D打印切片軟件。

（三）應用3D打印技術(shù)設計手術(shù)方案

1.重建硬膜外血腫模型：將CT掃描的DICOM格式原始數(shù)據(jù)導入Mimics17.0軟件中，在Thresholding中選取閾值在55～100的組織，將硬膜外血腫染色，然后通過三維運算，重建出硬膜外血腫的模型。將血腫邊緣的毛糙部分剪切掉。

2.重建出頭面部“盔甲”模型：在Thresholding中選取頭面部所有的組織染色，重建出頭面部所有組織的模型。在此基礎(chǔ)上擴張出一層厚度為3 mm的“盔甲”模型，此“盔甲”是與頭面部組織完全緊密貼合的。

3.構(gòu)建手術(shù)模具：將硬膜外血腫的三維模型及頭面部“盔甲”的模型同時顯現(xiàn)，剪切去除硬膜外血腫投影到“盔甲”上的范圍，此剪切掉的“空心”范圍就是硬膜外血腫的范圍。反復剪切“盔甲”，最后留下的范圍包括鼻根、眉弓、耳根等特定的解剖標志點及硬膜外血腫的投影范圍，將其作為最后的手術(shù)模具。

4.3D打印實體化手術(shù)模具：將設計好的手術(shù)模具導出stl格式文件并保存，再導入3D打印切片軟件Repetier HostV1.06內(nèi)，調(diào)整出合適的擺放角度，添加線狀打印支撐，然后切片，最后傳送至3D打印機，打印出實體模具。將打印好的實體模具去除線狀支撐，將與皮膚接觸的線、面打磨平整，備用。從導入患者的CT原始DICOM數(shù)據(jù)，設計手術(shù)模具，打印模型，共耗時3 h左右，期間進行術(shù)前用藥、化驗檢查，術(shù)前準備及術(shù)前談話。

（四）應用3D打印的手術(shù)模具術(shù)前定位及手術(shù)

1.術(shù)前準備：備頭皮，完善術(shù)前相關(guān)的輔助檢查及實驗室檢查，評估心肺功能。

2.手術(shù)定位：患者進入手術(shù)室后，全麻成功，取側(cè)臥位，頭偏向?qū)?cè)。將3D打印的手術(shù)模具，覆蓋于患者的頭面部，緊密貼合。確保鼻根、眉弓、耳根等處的解剖標志點的精確重合，借此保證其他部位的準確定位。依據(jù)硬膜外血腫投影的“空心”部分，沿其邊緣用記號筆在頭皮上劃線。將模具移除，此處所畫的范圍，就是硬膜外血腫在頭皮上的投影范圍。根據(jù)硬膜外血腫的范圍，考慮在確保手術(shù)安全的前提下，盡量以小的創(chuàng)傷達到清除血腫的目的，從而設計合理的手術(shù)切口。

3.手術(shù)過程：患者甲因血腫的邊緣比較薄，考慮出血原因為骨折出血，而且出血無進展，選取直切口入路。切開頭皮各層，用椎板牽開器撐開切口，局部顱骨見骨折線，顱骨鉆孔，銑刀取下骨瓣，見下方即是硬膜外血腫，定位精確。清除視野內(nèi)的硬膜外血腫，骨窗邊緣下方的薄層血腫未強行清除，懸吊硬腦膜。無活動性出血，硬膜外放置引流管，將骨瓣復位，用連接片固定，逐層縫合，包扎?；颊咭页鲅勘容^多，但此處并非腦膜中動脈走行的主要區(qū)域，而且局部骨折嚴重，考慮仍為骨折導致出血，但有去骨瓣減壓可能，選取“U”形皮瓣切口入路，開頭皮各層，翻開皮瓣，見局部顱骨骨折嚴重，銑刀取下骨瓣（碎裂為2塊），下方見大量血凝塊，定位準確，清除血腫后，見骨折下方腦膜血管活動出血，電凝止血后，懸吊硬腦膜。硬膜張力不高，放置引流管后將骨瓣復位，用連接片及顱骨鎖固定，逐層縫合包扎。2例患者均手術(shù)順利，安返病房。

4.術(shù)后管理：術(shù)后均輔以吸氧改善通氣，脫水降低顱內(nèi)壓，營養(yǎng)神經(jīng)，加強基礎(chǔ)護理防控臥床并發(fā)癥等處理[4]。

（五）預后及隨訪

患者出院后，進行電話隨訪及門診復查，采用GOS評分對患者預后進行評定。

圖1 手術(shù)前硬膜外血腫患者的CT圖像；圖2硬膜外血腫患者術(shù)后復查的CT圖像

二、結(jié)果

2例患者術(shù)后復查CT，均顯示硬膜外血腫清除比較徹底，達到減壓目的，無遲發(fā)性出血情況（圖2）。術(shù)前的顱內(nèi)高壓癥狀均消失，患者甲出血對側(cè)肢體肌力由4級恢復至5級；患者乙頭痛明顯緩解，未再惡心嘔吐，GCS評分15分；2例患者均順利出院，無神經(jīng)功能障礙遺留。隨訪6個月，2例患者均恢復良好，可以正常生活，GOS評分均為5分。

三、討論

顱腦損傷的規(guī)范化治療，能夠降低其致死率和病殘率[5]。然而不同患者由于受傷機制、自身情況等不同，有著個體化的特點。手術(shù)是神經(jīng)外科的關(guān)鍵一環(huán)，手術(shù)成功與否往往和患者的預后直接相關(guān)。在傳統(tǒng)的手術(shù)中，術(shù)者主要是根據(jù)患者的影像學資料，如CT、MRI、超聲等，獲得手術(shù)部位的相關(guān)信息，然后依據(jù)自身的經(jīng)驗，將這些二維的平面信息轉(zhuǎn)化為三維的影像，再將此三維影像與患者實際相結(jié)合，從而進行定位、手術(shù)[6]。但年輕醫(yī)師因經(jīng)驗欠缺，影像轉(zhuǎn)化過程可能不準確，甚至會出現(xiàn)偏差，導致手術(shù)定位不準確，可能造成手術(shù)創(chuàng)傷的擴大甚至出現(xiàn)副損傷，嚴重時導致手術(shù)失敗。

3D打印技術(shù)快速、準確，并可制作各種復雜的形狀實體，目前已越來越廣泛地應用于臨床醫(yī)學中[7]。硬膜外血腫是顱腦損傷中比較單純的病種，其造成的腦組織損傷及腦水腫并不嚴重，絕大多數(shù)并不需要行去骨瓣減壓。本組患者為穩(wěn)定型的硬膜外血腫而非進展型血腫，術(shù)前有充分的時間制作手術(shù)模具，而且排除了血腫變化而導致的定位不準確，盡可能減少術(shù)后遲發(fā)性出血[8,9]。手術(shù)的主要目的是清除血腫，解除壓迫，處理出血點，懸吊硬腦膜，血腫可以不必徹底清除。硬膜外血腫手術(shù)的方案比較多，比如“U”形切口入路，標準外傷大骨瓣，直切口小骨窗入路，還有微創(chuàng)穿刺治療等[10-13]。在手術(shù)方式上筆者不排斥任何一種方案，利用3D打印技術(shù)對硬膜外血腫進行精準定位，代替?zhèn)鹘y(tǒng)個人經(jīng)驗為依據(jù)的定位方法，可更合理地選擇手術(shù)入路，既能減小手術(shù)創(chuàng)傷，又能清除血腫減壓，甚至可以研究血腫周圍的重要結(jié)構(gòu)比鄰，如骨折的具體情況、與上硬腦膜竇的關(guān)系等[14]。提前預警，規(guī)避風險，減小副損傷，符合目前所倡導的精準外科理念。對于無醫(yī)學常識的患者，更加容易溝通，減少糾紛[15]。低年資醫(yī)師應用3D打印技術(shù)也可以對硬膜外血腫進行精準的定位，評估手術(shù)風險，減少手術(shù)創(chuàng)傷，順利手術(shù)，有利于年輕醫(yī)師的成長。此項技術(shù)非常適合在基層醫(yī)院及低年資的醫(yī)師中進行推廣。

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