基于3D打印技術的經(jīng)皮腎鏡碎石術對腎結石患者腎損傷因子及神經(jīng)體液因子的影響

李宏州，李啟忠

(鄭州頤和醫(yī)院 泌尿外科，河南 鄭州 450047)

腎結石主要由晶體物質在腎臟內異常集聚所引起，是泌尿外科的常見病與多發(fā)病，以腰部酸脹﹑疼痛為主要表現(xiàn)，疼痛發(fā)作時，持續(xù)疼痛時間不固定，在幾秒鐘至數(shù)個小時不等，同時伴有血尿﹑排尿困難等問題，若不能進行及時治療，容易誘發(fā)泌尿系感染，使患者生活質量下降。經(jīng)皮腎鏡碎石術是該病治療的有效手段，能夠有效清除結石，緩解臨床癥狀，但手術屬于侵入性操作，手術創(chuàng)傷大，術中操作容易損傷腎臟及周圍組織，影響患者預后。近年來，3D打印技術逐漸在醫(yī)療領域得到廣泛使用，醫(yī)者將其應用于建立經(jīng)皮腎通道中，既保留了三維數(shù)字成像技術的成像優(yōu)勢，同時運用了連續(xù)打印技術的連續(xù)性疊加技巧，屬于增材制造技術的一種，能夠指導經(jīng)皮腎鏡碎石術的實施，為手術操作提供精準的腎臟解剖圖像，提高穿刺點及穿刺深度判斷的準確性﹑合理性，有利于降低對腎臟及周圍組織造成的損傷，減輕手術應激反應，并促進治療效果的提升。本文通過對84例患者進行治療，旨在探討對腎損傷因子及神經(jīng)體液因子的影響，結果顯示如下。

1 資料與方法

1.1 一般資料

選取2019年1月至2020年1月鄭州頤和醫(yī)院收治的腎結石患者84例，根據(jù)隨機數(shù)字表法將患者分為觀察組與對照組，每組42例。對照組男﹑女患者分別為23例﹑19例，年齡35～67歲，平均年齡(50.31±2.45)歲，結石直徑9～20 mm，平均結石直徑(13.62±1.54)mm，左側結石20例﹑右側結石22例，結石CT值在550～1 200 HU，平均結石CT值(890.65±215.43)HU；觀察組男﹑女患者分別為24例﹑18例，年齡34～68歲，平均年齡(50.33±2.42)歲，結石直徑10～20 mm，平均結石直徑(13.58±1.56)mm，左側結石19例﹑右側結石23例，結石CT值在560～1 200 HU，平均結石CT值(902.13±216.74)HU。兩組性別﹑年齡﹑結石直徑﹑結石位置﹑結石CT值等上述一般資料對比，差異無統(tǒng)計學意義(＞0.05)，具有可比性。本研究經(jīng)過醫(yī)院倫理委員會批準。

1.2 納入與排除標準

納入標準：①均符合《外科學》中關于腎結石的相關診斷標準，患者均經(jīng)B超﹑CT掃描檢測確診為腎結石，腎臟集合系統(tǒng)中存在高密度影；②單側結石，最大結石直徑不超過20 mm；③凝血功能及免疫功能正常者；④患者意識清晰，認知功能較好；⑤均符合手術指征：患者出現(xiàn)明顯的腎梗阻﹑腎積水且已影響腎功能，腎結石排出過程中結石邊緣劃傷黏膜組織且通過藥物無法控制，腎結石保守治療3個月以上無效；⑥對本研究知情且同意；⑦臨床資料完整者。

排除標準：①合并嚴重感染者；②伴有輸尿管結石等其他結石者；③存在嚴重心腦血管疾病等慢性疾病者；④脊柱畸形或腎畸形者；⑤心肺功能衰竭或肝腎功能障礙者；⑥存在腎臟手術史者；⑦處在妊娠期或哺乳期的婦女；⑧存在明顯手術禁忌證者；⑨身體殘疾，無法取俯臥位者。

1.3 治療方法

對照組實施經(jīng)皮腎鏡碎石術治療，在患者麻醉后取截石位，將輸尿管導管置入患側輸尿管，將患者置于俯臥位，并墊高患側腰部，通過導管將生理鹽水注入，給予患者常規(guī)消毒﹑鋪巾。使用超聲定位目標穿刺盞并進行穿刺，到達目標穿刺盞后應用筋膜擴張器，直至F24剝皮鞘，并以此作為工作通道；將F20腎鏡置入，借助超聲碎石系統(tǒng)進行碎石﹑清石；清石結束后再次使用超聲進行檢查，觀察有無結石殘留；根據(jù)患者病情選擇是否建立第2﹑3工作通道，彈道碎石或輸尿管鏡鈥激光碎石后沖出，留置腎造瘺管后結束手術。

觀察組實施基于3D打印技術的經(jīng)皮腎鏡碎石術治療，在術前建立和打印3D模型，具體如下：患者接受CT(生產(chǎn)廠家：荷蘭皇家飛利浦公司，型號：Brilliance 64)平掃與增強檢查，以俯臥位，并將枕頭墊在胸腹間的姿勢進行CT平掃，分別設置CT矩陣﹑層厚﹑掃描時間為512×512﹑0.5 mm﹑200 ms，在醫(yī)師指引下屏住呼吸，從而降低對腎臟位置的影響；獲得腎臟結構的解剖圖像后，將檢測數(shù)據(jù)0.625 mm薄層處理，將DICOM圖像數(shù)據(jù)使用軟件處理，使三維圖像重新建立，形成腎臟及周圍組織三維CAD模型；使用和合適的材料(具有一定透明性)進行3D打印，使用不同顏色對三維模型相應位置與硬度進行標注后打印，使腎集合系統(tǒng)﹑結石﹑血管等精確顯示，由手術操作者根據(jù)3D模型進行術前規(guī)劃，對手術進行模擬，預估穿刺點位置及穿刺深度，確定穿刺通道及穿刺腎盞，根據(jù)實際情況實施經(jīng)皮腎鏡碎石術，手術操作過程與對照組相一致。

1.4 觀察指標

①圍手術期指標：對兩組患者手術期指標進行分析并記錄，包括手術時間﹑拔管時間﹑術中出血量﹑住院時間。②腎損傷因子：采集患者治療前﹑治療1 d后尿液2 mL，將尿液標本靜置20 min后置于離心機中，設置離心機轉速為3 000 r/min，半徑為25 cm，時間為15 min，實施離心反應后分離上層清液，使用酶聯(lián)免疫吸附法(ELISA)對腎損傷分子-1(KIM-1)水平進行檢測；采集患者治療前﹑治療1 d后空腹靜脈血5 mL，同樣靜置于室溫中20 min，以3 000 r/min轉速及25 cm半徑離心15 min后分離上層清液，置于-20℃冰箱中冷藏﹑待檢，使用ELISA對胱抑素C(Cys-C)﹑中性粒細胞明膠酶相關載脂蛋白(NGAL)水平進行檢測。③神經(jīng)體液因子：治療前﹑治療1 d采集4 mL空腹靜脈血，抗凝，靜置12 h，設置離心轉速﹑半徑及時間，實施低溫離心，分離上層清液，使用ELISA對降鈣素原(PCT)﹑超敏C-反應蛋白(hs-CRP)﹑血管緊張素Ⅱ(AngⅡ)水平進行檢測。④并發(fā)癥：觀察并分析兩組患者術后并發(fā)癥(感染﹑發(fā)熱﹑出血﹑尿瘺﹑石街﹑胸膜炎)發(fā)生情況。

1.5 統(tǒng)計學方法

2 結 果

2.1 兩組圍手術期指標比較

與對照組相比，觀察組手術時間﹑拔管時間﹑住院時間明顯更短，差異有統(tǒng)計學意義(＜0.05)，術中出血量明顯更少，差異有統(tǒng)計學意義(＜0.05)。見表1。

表1 兩組圍手術期指標比較(± s )

2.2 兩組腎損傷因子比較

兩組治療前Cys-C﹑KIM-1﹑NGAL比較，差異無統(tǒng)計學意義(＞0.05)，兩組治療后腎損傷因子明顯提高，差異有統(tǒng)計學意義(＜0.05)，但與對照組相比，觀察組水平明顯更低，差異有統(tǒng)計學意義(＜0.05)。見表2。

表2 兩組腎損傷因子比較(± s )

2.3 兩組神經(jīng)體液因子比較

兩組治療前PCT﹑hs-CRP﹑AngⅡ比較，差異無統(tǒng)計學意義(＞0.05)，兩組治療后神經(jīng)體液因子明顯下降，差異有統(tǒng)計學意義(＜0.05)，與對照組相比，觀察組水平明顯更低，差異有統(tǒng)計學意義(＜0.05)。見表3。

表3 兩組神經(jīng)體液因子比較(± s )

2.4 兩組并發(fā)癥比較

與對照組相比，觀察組并發(fā)癥發(fā)生率明顯更低，差異有統(tǒng)計學意義(＜0.05)。見表4。

表4 兩組并發(fā)癥比較[n(%)]

3 討 論

腎結石是泌尿外科的常見病，青壯年男性為發(fā)病的主要人群，近年來，因飲食結構與生活質量的影響，人體尿液中草酸﹑鈣等物質濃度不斷升高，結晶的形成不斷增加，腎結石發(fā)生率不斷升高。一般情況下，結石較小時不會出現(xiàn)明顯癥狀，隨著結石的逐漸增大，疾病發(fā)作時伴隨劇烈疼痛，部分患者還會出現(xiàn)不同程度的血尿問題，若結石脫落容易導致尿路感染與梗阻的發(fā)生，嚴重者還可能造成永久性腎損傷，影響患者正常工作生活，降低其生活質量。因此，需對患者進行及時有效治療。

現(xiàn)階段，經(jīng)皮腎鏡碎石術是腎結石治療的有效方法，雖然能夠將結石取出，減輕結石引起的疼痛及血尿問題，但由于手術創(chuàng)傷性較大﹑出血量較多，患者術后容易出現(xiàn)感染﹑出血等并發(fā)癥，加重臟器損傷。而術中穿刺路線的選擇影響著手術效果和安全性，因此，明確腎集合系統(tǒng)結構與血管分布﹑結石的具體形態(tài)與位置﹑合理規(guī)劃目標穿刺腎盞是提高臨床療效與手術安全性的關鍵。3D打印技術是近年來新興的一種技術，是通過計算機設計軟件將圖像向指定材料進行打印，常用于術前手術規(guī)劃與模擬中，在腎結石患者治療中通過CT平掃與增強檢查對術中穿刺通道進行設計，并使用3D打印出腎臟模型，全方位的對解剖結構進行觀察，從而制定適合患者的最佳碎石方案，使用腎臟模型在術前進行模擬操作，能夠減少目標腎盞的定位時間，增加術前規(guī)劃與實際操作的符合度，從而促進結石清除率的提高。本研究結果顯示，觀察組手術時間﹑拔管時間﹑住院時間與對照組相比明顯更短，術中出血量明顯更少，充分說明基于3D打印技術的經(jīng)皮腎鏡碎石術在改善圍手術期指標上更具有優(yōu)勢，有利于在治療疾病的同時，減輕對患者機體的損傷，加快患者術后恢復。

KIM-1在人體內表達較低，當腎臟損傷發(fā)生后，其水平明顯提高，能夠對腎功能損傷進行準確反映；Cys-C屬于低分子蛋白的一種，通過腎小球濾過，并在近曲小管全部重吸收后迅速代謝，其水平異常升高提示腎功能下降；NGAL是一種微量蛋白，在腎損傷發(fā)生后短時間內水平升高，是評估早期腎損傷的重要標記物。本研究中，兩組治療后Cys-C﹑KIM-1﹑NGAL均明顯高于治療前，但觀察組較對照組明顯更低，提示3D打印技術的應用對腎損傷因子水平的影響較小。究其原因，借助3D打印技術實施手術，能夠為操作者提供清晰的三維立體腎結石模型，使操作者能夠多角度﹑多方位對結石情況進行觀察﹑分析，準確判斷結石位置﹑大小﹑性狀等信息，充分掌握結石與周圍組織的解剖關系，進而準確將結石取出，精準度相對較高，因而對腎損傷因子水平的影響較小。

腎結石患者存在不同程度的炎癥反應及應激反應，其中PCT能夠對腎結石患者的炎癥反應程度進行反映，當腎結石發(fā)生時，其在血漿中的水平明顯升高；hs-CRP是一種急性相蛋白，其水平越高提示炎癥反應越劇烈，在腎結石患者中會有所升高；AngⅡ主要由腎臟所分泌，能夠促進血管收縮，誘發(fā)血壓升高，在炎癥反應發(fā)生后AngⅡ大量分泌，加重腎結石患者機體應激水平。本研究中，兩組治療后PCT﹑hs-CRP﹑AngⅡ明顯低于治療前，觀察組低于對照組，提示基于3D打印技術的經(jīng)皮腎鏡碎石術治療后炎癥反應得到有效緩解，機體應激水平得到改善。究其原因，3D打印技術能夠精準展示腎臟與其周圍臟器的關系，顯示結石及腎動脈位置，為操作者提供最佳穿刺入路，確定最佳穿刺點，為經(jīng)皮腎鏡碎石術提供優(yōu)質管腔，將腎鏡順利送至結石位置，并將結石取出，操作精準，且對腎臟周圍組織的影響較小，從而可以改善機體應激，控制機體炎癥反應。

韓超等人研究指出，基于3D打印技術的經(jīng)皮腎鏡碎石術應用于腎結石患者的治療中，能夠有效提高手術精準度，降低手術風險及手術創(chuàng)傷，減少術后并發(fā)癥的發(fā)生，發(fā)生率為1.54%，在促進患者術后恢復方面效果顯著。本研究結果顯示，觀察組并發(fā)癥發(fā)生率與對照組相比明顯更低，充分體現(xiàn)出基于3D打印技術的經(jīng)皮腎鏡碎石術在減少并發(fā)癥發(fā)生上的優(yōu)越性。究其原因，3D打印技術能夠將患者腎臟﹑腎臟血管形態(tài)﹑腎結石等情況進行展現(xiàn)，使手術部位完全可視化，在基礎上實施經(jīng)皮腎鏡碎石術能夠更加準確地作用于結石，對穿刺深度進行精準判斷，進而有效將結石取出，減少對腎臟及周圍臟器的損傷，降低不良事件發(fā)生風險，降低術后并發(fā)癥發(fā)生率。

綜上所述，在腎結石患者治療中應用基于3D打印技術的經(jīng)皮腎鏡碎石術可有效促進圍手術期指標的改善，緩解腎損傷，降低應激水平與機體炎癥反應，降低并發(fā)癥發(fā)生風險。