3D打印技术在硬膜外血肿手术中的应用

许兴军 李泽福 崔岳文 闫志军 王玉华

颅脑损伤是一种常见的外伤，发生率仅次于四肢骨折，占全身各部位损伤的9%～21%，但致死致残率最高，严重威胁人们的生命健康。硬膜外血肿为常见颅脑损伤类型，多发生于幕上，约占外伤性颅内血肿的30%[1]。因出血量不同、出血位置不同，患者有其个体化特点，临床上也应提供个体化治疗方案[2]。3D打印技术是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式构造物体的技术[3]。本研究选择山东省滨州市阳信县人民医院自2016年1月至9月收治的2例硬膜外血肿患者，将3D打印技术应用于其手术中，在术前对血肿进行定位，设计合理的手术切口入路，尽量减小创伤及副损伤，使治疗更加个体化、精准化。现将诊治过程报道如下。

一、资料与方法

（一）临床资料

患者甲，男性，45岁，颅脑CT扫描显示血肿均位于左颞顶部，量约50 mL，局部颅骨骨折，脑挫裂伤不重（图1A）。右侧肢体不完全瘫痪，肌力4级。术前行64排CT扫描，证实出血无明显增加，并得到DICOM格式的原始数据。患者乙，男性，37岁，颅脑CT扫描示硬膜外血肿位于右颞顶部，量约60 mL，局部颅骨骨折严重，无明显脑挫裂伤（图1B）。患者头痛剧烈、呕吐频繁、轻度意识障碍，躁动不安，GCS评分12分。入院后即刻获取CT扫描原始数据，设计手术模具，同时行术前准备。患者意识障碍无进行性加重，6 h后复查CT显示出血无变化。2例患者术前均未发生脑疝，不需要去骨瓣减压。

（二）3D打印设备

联想高配置计算机一台（处理器为Intel Corei5-4460，内存为8.00 GB，系统类型为64位操作系统），3D打印机（苏州三纬立体打印有限公司），Mimics17.03D图像处理软件，Repetier HostV1.063D打印切片软件。

（三）应用3D打印技术设计手术方案

1.重建硬膜外血肿模型：将CT扫描的DICOM格式原始数据导入Mimics17.0软件中，在Thresholding中选取阈值在55～100的组织，将硬膜外血肿染色，然后通过三维运算，重建出硬膜外血肿的模型。将血肿边缘的毛糙部分剪切掉。

2.重建出头面部“盔甲”模型：在Thresholding中选取头面部所有的组织染色，重建出头面部所有组织的模型。在此基础上扩张出一层厚度为3 mm的“盔甲”模型，此“盔甲”是与头面部组织完全紧密贴合的。

3.构建手术模具：将硬膜外血肿的三维模型及头面部“盔甲”的模型同时显现，剪切去除硬膜外血肿投影到“盔甲”上的范围，此剪切掉的“空心”范围就是硬膜外血肿的范围。反复剪切“盔甲”，最后留下的范围包括鼻根、眉弓、耳根等特定的解剖标志点及硬膜外血肿的投影范围，将其作为最后的手术模具。

4.3D打印实体化手术模具：将设计好的手术模具导出stl格式文件并保存，再导入3D打印切片软件Repetier HostV1.06内，调整出合适的摆放角度，添加线状打印支撑，然后切片，最后传送至3D打印机，打印出实体模具。将打印好的实体模具去除线状支撑，将与皮肤接触的线、面打磨平整，备用。从导入患者的CT原始DICOM数据，设计手术模具，打印模型，共耗时3 h左右，期间进行术前用药、化验检查，术前准备及术前谈话。

（四）应用3D打印的手术模具术前定位及手术

1.术前准备：备头皮，完善术前相关的辅助检查及实验室检查，评估心肺功能。

2.手术定位：患者进入手术室后，全麻成功，取侧卧位，头偏向对侧。将3D打印的手术模具，覆盖于患者的头面部，紧密贴合。确保鼻根、眉弓、耳根等处的解剖标志点的精确重合，借此保证其他部位的准确定位。依据硬膜外血肿投影的“空心”部分，沿其边缘用记号笔在头皮上划线。将模具移除，此处所画的范围，就是硬膜外血肿在头皮上的投影范围。根据硬膜外血肿的范围，考虑在确保手术安全的前提下，尽量以小的创伤达到清除血肿的目的，从而设计合理的手术切口。

3.手术过程：患者甲因血肿的边缘比较薄，考虑出血原因为骨折出血，而且出血无进展，选取直切口入路。切开头皮各层，用椎板牵开器撑开切口，局部颅骨见骨折线，颅骨钻孔，铣刀取下骨瓣，见下方即是硬膜外血肿，定位精确。清除视野内的硬膜外血肿，骨窗边缘下方的薄层血肿未强行清除，悬吊硬脑膜。无活动性出血，硬膜外放置引流管，将骨瓣复位，用连接片固定，逐层缝合，包扎。患者乙出血量比较多，但此处并非脑膜中动脉走行的主要区域，而且局部骨折严重，考虑仍为骨折导致出血，但有去骨瓣减压可能，选取“U”形皮瓣切口入路，开头皮各层，翻开皮瓣，见局部颅骨骨折严重，铣刀取下骨瓣（碎裂为2块），下方见大量血凝块，定位准确，清除血肿后，见骨折下方脑膜血管活动出血，电凝止血后，悬吊硬脑膜。硬膜张力不高，放置引流管后将骨瓣复位，用连接片及颅骨锁固定，逐层缝合包扎。2例患者均手术顺利，安返病房。

4.术后管理：术后均辅以吸氧改善通气，脱水降低颅内压，营养神经，加强基础护理防控卧床并发症等处理[4]。

（五）预后及随访

患者出院后，进行电话随访及门诊复查，采用GOS评分对患者预后进行评定。

图1 手术前硬膜外血肿患者的CT图像；图2硬膜外血肿患者术后复查的CT图像

二、结果

2例患者术后复查CT，均显示硬膜外血肿清除比较彻底，达到减压目的，无迟发性出血情况（图2）。术前的颅内高压症状均消失，患者甲出血对侧肢体肌力由4级恢复至5级；患者乙头痛明显缓解，未再恶心呕吐，GCS评分15分；2例患者均顺利出院，无神经功能障碍遗留。随访6个月，2例患者均恢复良好，可以正常生活，GOS评分均为5分。

三、讨论

颅脑损伤的规范化治疗，能够降低其致死率和病残率[5]。然而不同患者由于受伤机制、自身情况等不同，有着个体化的特点。手术是神经外科的关键一环，手术成功与否往往和患者的预后直接相关。在传统的手术中，术者主要是根据患者的影像学资料，如CT、MRI、超声等，获得手术部位的相关信息，然后依据自身的经验，将这些二维的平面信息转化为三维的影像，再将此三维影像与患者实际相结合，从而进行定位、手术[6]。但年轻医师因经验欠缺，影像转化过程可能不准确，甚至会出现偏差，导致手术定位不准确，可能造成手术创伤的扩大甚至出现副损伤，严重时导致手术失败。

3D打印技术快速、准确，并可制作各种复杂的形状实体，目前已越来越广泛地应用于临床医学中[7]。硬膜外血肿是颅脑损伤中比较单纯的病种，其造成的脑组织损伤及脑水肿并不严重，绝大多数并不需要行去骨瓣减压。本组患者为稳定型的硬膜外血肿而非进展型血肿，术前有充分的时间制作手术模具，而且排除了血肿变化而导致的定位不准确，尽可能减少术后迟发性出血[8,9]。手术的主要目的是清除血肿，解除压迫，处理出血点，悬吊硬脑膜，血肿可以不必彻底清除。硬膜外血肿手术的方案比较多，比如“U”形切口入路，标准外伤大骨瓣，直切口小骨窗入路，还有微创穿刺治疗等[10-13]。在手术方式上笔者不排斥任何一种方案，利用3D打印技术对硬膜外血肿进行精准定位，代替传统个人经验为依据的定位方法，可更合理地选择手术入路，既能减小手术创伤，又能清除血肿减压，甚至可以研究血肿周围的重要结构比邻，如骨折的具体情况、与上硬脑膜窦的关系等[14]。提前预警，规避风险，减小副损伤，符合目前所倡导的精准外科理念。对于无医学常识的患者，更加容易沟通，减少纠纷[15]。低年资医师应用3D打印技术也可以对硬膜外血肿进行精准的定位，评估手术风险，减少手术创伤，顺利手术，有利于年轻医师的成长。此项技术非常适合在基层医院及低年资的医师中进行推广。

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