3D打印技术在婴幼儿狭颅症手术中的临床应用

秦齐 冯孟昭 王鹏飞 董辉

郑州大学第三附属医院神经外科（郑州450000）

狭颅症是婴幼儿先天颅面发育畸形的一种常见疾病，患者通常年龄较小，手术耐受力差，由于术中创面较大，术后并发症多，风险较高，手术极具挑战性［1-3］。3D 打印技术是一种逐点，逐线，逐面增加材料而形成三维复杂结构部件的制造方法，其以快速性、准确性在生物医学领域应用广泛。目前，3D 打印技术在神经外科领域中的应用主要包括辅助夹闭脑动脉瘤、制定个体化内置物等［4-6］，在婴幼儿狭颅症手术中的临床应用较少，相关报道甚少。笔者运用3D 打印技术辅助额眶带前移或后缩，指导手术治疗30 例婴幼儿狭颅症患者，以未应用3D 打印技术病例30 例作为对照，探讨3D 打印技术在婴幼儿狭颅症手术中的临床应用价值，现报道如下。

1 资料与方法

1.1 一般资料郑州大学第三附属医院神经外科自2012年7月至2020年6月收治的婴幼儿狭颅症患者60 例。纳入标准：（1）以头颅畸形为主要症状；（2）头颅CT 提示存在一条或多条颅缝闭合；（3）既往无狭颅症手术史；（4）临床资料完整。排除标准：（1）不以头颅畸形为主要症状；（2）小头畸形；（3）既往有狭颅症手术史；（4）临床资料缺失或不完整。按随机数字表法将患者均分入3D 打印组和对照组，3D 打印组共纳入30 例，男14 例，女16 例，年龄（1.0 ± 0.2）岁，其中短头畸形10 例，舟状头畸形12 例，斜头畸形8 例；对照组30 例，男16例，女14 例，年龄（1.0 ± 0.2）岁，其中短头畸形10例，舟状头畸形10 例，斜头畸形10 例。本研究获得医院伦理委员会批准（审查编号：2021⁃011⁃01），患儿家属签署知情同意书。

1.2 3D 打印组治疗方案（1）三维重建及模型打印［7］：患者术前常规进行CT 检查，将薄层扫描后数据导入Mimics Research 21.0 软件精确化处理，通过软件运算，将二维的一定灰度值范围的骨组织转变为STL 通用3D 打印格式。将STL 文件导入3D 打印机，按照1∶1 大小打印制作出与实际大小一致的颅骨实体解剖模型。（2）制定手术方案：根据术前影像学资料测得CI 及CVAI 数值，对比正常数值范围并结合3D 打印模型，计算出额眶带前移或后缩的最佳手术移动范围，利用3D 打印技术下辅助额眶带前移或后缩，改良传统颅缝再造术式，实施手术。见图1。

图1 3D 打印技术辅助下婴幼儿狭颅症手术治疗效果Fig.1 The effect of surgical treatment of infantile cranial stenosis assisted by 3D printing technology

1.3 对照组手术方案同一术者根据术前常规影像学检查资料，判断颅缝早闭的位置，行传统颅缝再造术式，将已经闭合的颅缝打开，将增生的骨纤维切除，无3D 打印技术辅助及额眶带前移或后缩。

1.4 观察指标头颅指数（CI）：头颅最大横径/头颅最大前后径× 100；颅顶不对称指数（CVAI）：是指与头颅前后极点连线呈30°角的两条斜径长度的差值占较短斜径的百分比。记录手术时长、术中出血量，记录婴幼儿狭颅症患者术前、术后3 个月头围、CI 和CVAI 数值。

1.5 统计学方法采用SPSS 26.0 统计软件处理数据。计量资料采用（）表示，计数资料以例数及百分率表示。同组间术前、术后3 个月的头围、CVAI 和CI 值比较，两组间同类型患儿术后3 个月头围、CI 及CVAI 对比，以及两组间术中出血量与手术时长对比均采用独立样本t检验。以P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 同组间术前术后3 个月头围、CI、CVAI 的比较3D打印组中，短头畸形术前CI为（91.60±5.90），术后3 个月复查时CI 为（80.70±1.10），两者比较差异有统计学意义（P＜0.05）；舟状头术前CI 为（66.40 ± 3.00），术后3 个月CI 为（78.30 ± 1.40），两者比较，差异有统计学意义（P＜0.05）；斜头畸形术前CVAI 为（5.60 ± 1.30），术后3月CVAI 为（1.60 ±0.80），两者比较，差异有统计学意义（P＜0.05）。对照组中，短头畸形及舟状头畸形术前CI 与术后3个月CI对比，差异无统计学意义（P＞0.05）；斜头畸形术前CVAI 与术后3 个月CVAI 对比，差异无统计学意义（P＞0.05）。见表1。

表1 同组间术前术后3月头围、CI、CVAI 对比Tab.1 Comparison of head circumference,CI and CVAI in the same group before and after surgery in 3 months ±s

表1 同组间术前术后3月头围、CI、CVAI 对比Tab.1 Comparison of head circumference,CI and CVAI in the same group before and after surgery in 3 months ±s

组别3D打印组短头舟状头斜头对照组短头舟状头斜头术前头围（cm）36.10±2.40 46.80±3.10 38.50±1.20 36.80±1.60 48.10±3.40 39.20±1.50术后3个月头围（cm）P值38.80±2.10 50.10±3.30 40.70±1.40 39.20±1.40 50.60±3.60 41.50±1.50 0.06 0.13 0.16 0.16 0.23 0.12术前CI 91.60±5.90 66.40±3.0 80.30±12.00 91.60±4.60 66.70±3.80 80.70±5.20术后3个月CI 80.70±1.10 78.30±1.40 79.70±1.20 89.30±4.50 69.00±4.20 82.60±5.00 P值0.01 0.01 0.94 0.48 0.34 0.73术前CVAI（%）0.60±0.60 0.40±0.60 5.60±1.30 0.70±0.50 0.60±0.60 6.00±1.10术后3个月CVAI（%）0.50±0.50 0.40±0.50 1.60±0.80 0.60±0.50 0.60±0.60 5.60±1.00 P值0.75 0.93 0.02 0.84 0.90 0.77

2.2 两组间同类型狭颅症患儿术后3 个月头围、CI 及CVAI 的比较两组间同类型婴幼儿狭颅症患者术前头围、CI 及CVAI 经对比，差异无统计学意义（P＞0.05）。术后3 个月随访时，3D 打印组中的短头畸形CI 为（80.70 ± 1.10），对照组为（89.30± 4.50），两者比较差异有统计学意义（P＜0.05）。3D 打印组中的舟状头畸形CI 为（78.30± 1.40），对照组为（69.00 ± 4.20），两者比较差异有统计学意义（P＜0.05）。3D 打印组中的斜头畸形CVAI 为（1.60 ± 0.80）%，对照组为（5.60 ± 1.00）%，两者比较差异有统计学意义（P＜0.05）。见表2。

表2 两组间同类型患儿术后3 个月头围、CI 及CVAI 对比Tab.2 Comparison of head circumference,CI and CVAI of the same type of children between the two groups at 3 months after operation ±s

表2 两组间同类型患儿术后3 个月头围、CI 及CVAI 对比Tab.2 Comparison of head circumference,CI and CVAI of the same type of children between the two groups at 3 months after operation ±s

3D 打印组短头对照组短头P 值3D 打印组舟状头对照组舟状头P 值3D 打印组斜头对照组斜头P 值术后3 个月头围（cm）38.80±2.10 39.20±1.50 0.75 50.10±3.30 50.60±3.60 0.79 40.70±1.40 41.50±1.50 0.60术后3 个月CI 80.70±1.10 89.30±4.50 0.01 78.30±1.40 69.00±4.20 0.01 79.70±1.20 82.60±5.01 0.46术后3 个月CVAI（%）0.50±0.50 0.60±0.50 0.79 0.40±0.50 0.60±0.60 0.57 1.60±0.80 5.60±1.00 0.01

2.3 两组间术中出血量与手术时长对比3D 打印组的平均手术时长为（2.50 ± 0.52）h，对照组平均手术时长为（3.00±0.53）h，两者比较差异有统计学意义（P＜0.05）。3D 打印组平均术中出血量为（90.00 ± 20.50）mL，对照组为（120.00 ± 40.10）mL，两者比较差异有统计学意义（P＜0.05）。见表3。

表3 两组间术中出血量与手术时长对比Tab.3 Comparison of intraoperative blood loss and operation duration between the two groups ±s

表3 两组间术中出血量与手术时长对比Tab.3 Comparison of intraoperative blood loss and operation duration between the two groups ±s

组别3D 打印组对照组P 值手术时长（h）2.50±0.52 3.00±0.53 0.02术中出血量（mL）90.00±20.50 120.00±40.10 0.01

3 讨论

狭颅症好发于婴幼儿，以头颅畸形为主要临床表现，常合并颅内压增高、视力视野损害、智力低下等神经功能障碍，严重危害婴幼儿身体健康，其主要治疗办法为手术治疗，传统手术创面大、失血多、时间长，手术并发症较多、难度较大、风险极高［8-11］。目前3D 打印技术广泛应用于神经外科多个亚专业领域［12-16］，然而，3D 打印技术在婴幼儿狭颅症手术中的临床应用较少，相关报道较少且多为个案报道，本研究率先运用3D 打印技术辅助额眶带前移或后缩，探讨3D 打印技术在婴幼儿狭颅症手术中的临床应用价值。

3D 打印辅助额眶带前移或后缩技术，显著改善了婴幼儿狭颅症患儿手术治疗效果。由文中前述表1 的比较可知：3D 打印组中CI 值术前术后对比，在舟状头畸形与短头畸形的患儿中，差异均有统计学意义（P＜0.05），CVAI值术前术后对比，在斜头畸形的患儿中，差异有统计学意义（P＜0.05）。而对照组中，不论何种类型的狭颅症患儿，其CI值、CVAI 值手术前后数据对比，差异均无统计学意义（P＞0.05），证实3D 打印辅助额眶带前移或后缩技术，能显著改善婴幼儿狭颅症患儿手术治疗效果。

3D 打印辅助额眶带前移或后缩技术指导狭颅症手术，效果优于传统手术。本研究中3D 打印组与对照组间术前的头围、CI、CVAI 值对比，差异无统计学意义（P＞0.05），排除干扰因素影响。文中前述两组间短头畸形与舟状头畸形的患者，术后3月CI 值对比，差异有统计学意义（P＜0.05），两组间斜头畸形患者术前术后CVAI 值对比，差异有统计学意义（P＜0.05），试验组术后CI、CVAI 均更接近正常，则说明了在3D 打印辅助下行额眶带前移或后缩术的手术效果优于传统的颅缝再造手术，术中矫形效果更加显著，使矫形后的头颅更趋近于正常。

3D 打印辅助额眶带前移或后缩技术指导狭颅症手术，能缩短手术时间、减少术中出血量。婴幼儿体重低、血容量少、肝肾功能不全、药物代谢慢，其对全身麻醉、手术创伤、手术失血的耐受力差，增加了狭颅症手术的难度。而由表3 可知3D 打印辅助额眶带前移或后缩技术指导狭颅症手术，凭借术前精确制定个体化手术方案，模拟手术等优势，缩短手术操作时间、减少术中出血量，降低了全身麻醉、手术创伤、失血、感染等风险，显著增加了手术的安全性，降低手术难度，有利于开展婴幼儿狭颅症手术。

3D 打印辅助额眶带前移或后缩技术指导狭颅症手术，能够缩短手术时间、减少术中出血量，显著提高各类婴幼儿狭颅症手术治疗效果，效果优于传统手术，值得临床推广。