3D打印技术在肾脏肿瘤中的应用

黄建荣 邓小林 宋乐明 钟久庆 胡敏 邱璇茜 李跃兰

3D打印技术在肾脏肿瘤中的应用

黄建荣 邓小林 宋乐明 钟久庆 胡敏 邱璇茜 李跃兰

目的 评价3D打印技术在肾脏肿瘤治疗中的应用价值。方法 选取采用腹腔镜肿瘤切除术治疗的肾肿瘤患者82例，随机分为对照组与观察组，各41例，对照组在CT、MRI重建图像上进行针对、术前评估，拟定手术切除计划。观察组患者CT图像采用Mimics软件进行3D重建，以Geomagic studio软件进行编辑处理，进行3D打印。在常规路径下、3D模型与模拟手术指导拟定执行手术方案，对比相关指标。结果 观察组手术时间（73±13）min、血流阻断时间（18.8±2.1）min、估计出血量（102.8±26.1）mL、术后1个月血肌酐水平（71.9±42.4）μmol/L、不良事件发生率（9.8%）低于对照组[(82±12) min、（24.3±5.3）min、（120.8±27.4）mL、（80.7±2.4）μmol/L、36.6%]，差异具有统计学意义（P＜0.05）。结论 3D打印技术可用于肾脏肿瘤切除术指导、术前模拟之中，有助于降低手术风险，减少肾功能损伤。

肾脏肿瘤；3D打印技术；腹腔镜手术

肾肿瘤是临床常见的恶性肿瘤之一，约占全身肿瘤的1%，绝大多数肾肿瘤均可经腹腔镜切除治疗[1]。但腹腔镜下肾部分或全肾切除术难度、风险仍相对较高，该手术时间与阻断时间长、术后并发症发生率居高不下，至今其对于绝大多数医院而言仍是一项挑战性的工作。研究显示腹腔镜下肾切除术输血率高达10%～20%，其中有相当一部分是可以避免的。高质量的手术操作是提高手术疗效、控制风险的关键，过去医师拟定肾肿瘤切除手术方案主要依据CT等影像学诊断结果，但这种屏幕上的影像学资料直观效果并不理想。3D打印技术是根据三维模型，通过离散堆积方法，直接、快速、精确的加工出实体模型的一种技术，近年来开始用于肿瘤外科治疗之中[2]。本院尝试将3D打印技术应用于肾肿瘤治疗之中，取得一定成效，现报道如下。

1 资料与方法

1.1 一般资料 以2014年1月～2015年4月赣州市人民医院收治并采用腹腔镜肿瘤切除术治疗的肾肿瘤患者82例作为研究对象。纳入标准：（1）临床确诊，符合手术治疗指征；（2）单一病灶，非多病灶肾肿瘤，非孤立肾；（3）知情同意。其中男50例，女32例，年龄22～70岁，平均年龄（40.6±3.4）岁。体重指数（24.2±1.6）kg/m2，肿瘤直径（3.8±1.5）cm。R.E.N.A.L评分（8.5±1.3）分。据入院顺序，采用随机队列插入法，将患者分为对照组和观察组，各41例。对照组男26例，女15例；年龄22～69岁，平均年龄（39.7±2.8）岁。体重指数（24.9±1.5）kg/ m2，肿瘤直径（3.7±1.6）cm；R.E.N.A.L评分（8.7±1.2）分。观察组男24例，女17例；年龄22～70岁，平均年龄（41.3±2.4）岁；体重指数（23.9±1.7）kg/m2；肿瘤直径（4.0±1.5）cm；R.E.N.A.L评分（8.3±1.3）分。2组患者年龄、性别、体重指数、肿瘤直径、R.E.N.A.L评分等临床资料差异无统计学意义，具有可比性。

1.2 方法 对照组在CT、MRI重建图像上进行针对、术前评估，拟定手术切除计划。观察组：将每1例患者CT图像采用Mimics软件进行3D重建，以Geomagic studio软件进行编辑处理，进行3D打印。了解肿瘤的边界，并举术前肿瘤类型确定切除的范围，结合MRI、CTA断层图像，确定每1个图像上的最佳切除范围。构建3D切除边界模型。最后制定3D手术模拟计划，全方位检查切除手术的可行性、安全性，测量计划与周围解剖结构的关系，以利于术中准确的把握切除边界的范围，以1cm为单位，分析切除范围起止点。最后，形成书面报告，认真审阅后，在按照拟定的手术计划进行手术。所有手术均由同一组医护人员完成。

1.3 观察指标 观察2组患者平均手术时间、血流阻断时间、估计出血量、切缘宽度、术前与术后肌酐水平，不良事件发生例，如中转开腹例、输血例、肾血管栓塞例、切口疝、尿瘘等。

1.4 统计学方法 数据资料以EXCEL录入，转SPSS 18.0软件处理，计量资料采用“x±s”表示，组间比较采用t检验；计数资料用例数（n）表示，计数资料组间率（%）的比较采用χ2检验。P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 计量指标 观察组手术时间、血流阻断时间、估计出血量、术后1个月血肌酐水平低于对照组，差异具有统计学意义（P＜0.05）。见表1。

表1 观察组与对照组计量指标对比（x±s）

2.2 不良事件 观察组不良事件发生率低于对照组，差异具有统计学意义（P＜0.05）。见表2。

表2 观察组与对照组不良事件发生情况对比(n)

3 讨论

3D打印技术已可玩么制作出精度高达0.1mm的3D模型，3D模型可精准的再现肿瘤与周围组织结构的关系，相较于电脑屏幕中的图像直观性更强，且具有一定的可操作性，可用于复杂手术的模拟，帮助患者拟定安全、可靠的手术路径，使医师掌握安全操作范围，增强医师空间感。手术切除的效果与医师经验技术水平直接相关，3D打印技术模拟手术可提高医师经验技术水平，提高高风险操作安全性，进而减少医源性损伤[3]。近年来，数字化手术辅助系统发展迅速，极大的增强的手术的技术可控性。目前，常用的手术定位系统主要为计算机辅助导航以及术中导板，两种各有优劣，计算机辅助导航设备硬件投资大、学习曲线长，不利于推广应用，而术中导板价格低廉，术中定位准确，但设计耗时长，采用3D模型打印结合术中导板一定程度上缩短设计时间，还有助于通过降低手术方案变化风险，避免导板被费用，避免二次设计，延长导板使用寿命。

腹腔镜手术具有创伤小、术后恢复快、疼痛轻等优点，已成为根治性肾切除术主要支持环境，但标准手术仍存在手术时间较长、对术者技术水平要求较高等缺点，肾肿瘤切除术仍属于高难度手术类型，肾脏肿瘤切除术需游离肾动静脉，分离、夹闭、缝合操作较多，选择合适的手术操作路径非常关键。而单纯的CT、MRI影像学资料无法直观的反应筋膜、肾脏、动静脉血管、脾结肠韧带之间的解剖关系。研究中采用3D模型辅助制定手术路径观察组手术时间、血流阻断时间、估计出血量、不良事件发生率均显著下降，术后1个月血肌酐水平无显著变化，提示3D模型辅助制定手术路径可帮助术者了解病变局部解剖关系，制定更详尽的手术计划，提高手术成功率，最终降低手术损伤，保留肾功能。肾功能的保留对于肾全或次切除患者术后生命质量的恢复非常重要。

除应用于肾肿瘤切除术指导之中外，3D打印技术还可用于肾肿瘤体外研究、人体组织补偿器的开发之中[4-5]。3D打印技术至今仍方兴未艾，其在肿瘤外科中的仍有巨大的发展潜力，技术难度并不大，有条件的医院可引入3D打印技术.并间其应用于肿瘤外科手术方案拟定、教学培养中，不断积累技术经验，并合理利用一系列的肿瘤3D模型，发挥其在肿瘤病理研究中的应用价值。

综上所述，3D打印技术可用于肾脏肿瘤切除术指导、术前模拟之中，有助于降低手术风险，减轻肾功能损伤；3D打印技术在肿瘤外科其它领域也有较大的发展潜力。

[1] Zhengzhou JH，Zhang XL，Geng J，et al.Long-term oncologic outcomes of laparoscopic versus open partial nephrectomy[J].Chin Med J(Engl)，2013，126(15):2938-2942.

[2] 李振化，王桂华.3D 打印技术在医学中的应用研究进展[J].实用医学杂志，2015，31(7):1203-1206.

[3] 秦勉，刘亚雄，贺健康，等.数字化设计与 3-D 打印技术在个性化医疗中的应用[J].中国修复重建外科杂志，2014，28(3):286-291.

[4] 方驰华，方兆山，范应方，等.三维可视化、3D打印及3D腹腔镜在肝肿瘤外科诊治中的应用[J].南方医科大学学报，2015,35(5):639-645.

[5] 付军，郭征，王臻，等.多种 3-D 打印手术导板在骨肿瘤切除重建手术中的应用[J].中国修复重建外科杂志，2014，28(3):304-306.

10.3969/j.issn.1009-4393.2016.3.100

江西 341000 赣州市人民医院儿科 （黄建荣 邓小林 宋乐明钟久庆 胡敏 邱璇茜 李跃兰）