基于3D打印技术的经皮肾镜碎石术对肾结石患者肾损伤因子及神经体液因子的影响

李宏州，李启忠

(郑州颐和医院 泌尿外科，河南 郑州 450047)

肾结石主要由晶体物质在肾脏内异常集聚所引起，是泌尿外科的常见病与多发病，以腰部酸胀﹑疼痛为主要表现，疼痛发作时，持续疼痛时间不固定，在几秒钟至数个小时不等，同时伴有血尿﹑排尿困难等问题，若不能进行及时治疗，容易诱发泌尿系感染，使患者生活质量下降。经皮肾镜碎石术是该病治疗的有效手段，能够有效清除结石，缓解临床症状，但手术属于侵入性操作，手术创伤大，术中操作容易损伤肾脏及周围组织，影响患者预后。近年来，3D打印技术逐渐在医疗领域得到广泛使用，医者将其应用于建立经皮肾通道中，既保留了三维数字成像技术的成像优势，同时运用了连续打印技术的连续性叠加技巧，属于增材制造技术的一种，能够指导经皮肾镜碎石术的实施，为手术操作提供精准的肾脏解剖图像，提高穿刺点及穿刺深度判断的准确性﹑合理性，有利于降低对肾脏及周围组织造成的损伤，减轻手术应激反应，并促进治疗效果的提升。本文通过对84例患者进行治疗，旨在探讨对肾损伤因子及神经体液因子的影响，结果显示如下。

1 资料与方法

1.1 一般资料

选取2019年1月至2020年1月郑州颐和医院收治的肾结石患者84例，根据随机数字表法将患者分为观察组与对照组，每组42例。对照组男﹑女患者分别为23例﹑19例，年龄35～67岁，平均年龄(50.31±2.45)岁，结石直径9～20 mm，平均结石直径(13.62±1.54)mm，左侧结石20例﹑右侧结石22例，结石CT值在550～1 200 HU，平均结石CT值(890.65±215.43)HU；观察组男﹑女患者分别为24例﹑18例，年龄34～68岁，平均年龄(50.33±2.42)岁，结石直径10～20 mm，平均结石直径(13.58±1.56)mm，左侧结石19例﹑右侧结石23例，结石CT值在560～1 200 HU，平均结石CT值(902.13±216.74)HU。两组性别﹑年龄﹑结石直径﹑结石位置﹑结石CT值等上述一般资料对比，差异无统计学意义(＞0.05)，具有可比性。本研究经过医院伦理委员会批准。

1.2 纳入与排除标准

纳入标准：①均符合《外科学》中关于肾结石的相关诊断标准，患者均经B超﹑CT扫描检测确诊为肾结石，肾脏集合系统中存在高密度影；②单侧结石，最大结石直径不超过20 mm；③凝血功能及免疫功能正常者；④患者意识清晰，认知功能较好；⑤均符合手术指征：患者出现明显的肾梗阻﹑肾积水且已影响肾功能，肾结石排出过程中结石边缘划伤黏膜组织且通过药物无法控制，肾结石保守治疗3个月以上无效；⑥对本研究知情且同意；⑦临床资料完整者。

排除标准：①合并严重感染者；②伴有输尿管结石等其他结石者；③存在严重心脑血管疾病等慢性疾病者；④脊柱畸形或肾畸形者；⑤心肺功能衰竭或肝肾功能障碍者；⑥存在肾脏手术史者；⑦处在妊娠期或哺乳期的妇女；⑧存在明显手术禁忌证者；⑨身体残疾，无法取俯卧位者。

1.3 治疗方法

对照组实施经皮肾镜碎石术治疗，在患者麻醉后取截石位，将输尿管导管置入患侧输尿管，将患者置于俯卧位，并垫高患侧腰部，通过导管将生理盐水注入，给予患者常规消毒﹑铺巾。使用超声定位目标穿刺盏并进行穿刺，到达目标穿刺盏后应用筋膜扩张器，直至F24剥皮鞘，并以此作为工作通道；将F20肾镜置入，借助超声碎石系统进行碎石﹑清石；清石结束后再次使用超声进行检查，观察有无结石残留；根据患者病情选择是否建立第2﹑3工作通道，弹道碎石或输尿管镜钬激光碎石后冲出，留置肾造瘘管后结束手术。

观察组实施基于3D打印技术的经皮肾镜碎石术治疗，在术前建立和打印3D模型，具体如下：患者接受CT(生产厂家：荷兰皇家飞利浦公司，型号：Brilliance 64)平扫与增强检查，以俯卧位，并将枕头垫在胸腹间的姿势进行CT平扫，分别设置CT矩阵﹑层厚﹑扫描时间为512×512﹑0.5 mm﹑200 ms，在医师指引下屏住呼吸，从而降低对肾脏位置的影响；获得肾脏结构的解剖图像后，将检测数据0.625 mm薄层处理，将DICOM图像数据使用软件处理，使三维图像重新建立，形成肾脏及周围组织三维CAD模型；使用和合适的材料(具有一定透明性)进行3D打印，使用不同颜色对三维模型相应位置与硬度进行标注后打印，使肾集合系统﹑结石﹑血管等精确显示，由手术操作者根据3D模型进行术前规划，对手术进行模拟，预估穿刺点位置及穿刺深度，确定穿刺通道及穿刺肾盏，根据实际情况实施经皮肾镜碎石术，手术操作过程与对照组相一致。

1.4 观察指标

①围手术期指标：对两组患者手术期指标进行分析并记录，包括手术时间﹑拔管时间﹑术中出血量﹑住院时间。②肾损伤因子：采集患者治疗前﹑治疗1 d后尿液2 mL，将尿液标本静置20 min后置于离心机中，设置离心机转速为3 000 r/min，半径为25 cm，时间为15 min，实施离心反应后分离上层清液，使用酶联免疫吸附法(ELISA)对肾损伤分子-1(KIM-1)水平进行检测；采集患者治疗前﹑治疗1 d后空腹静脉血5 mL，同样静置于室温中20 min，以3 000 r/min转速及25 cm半径离心15 min后分离上层清液，置于-20℃冰箱中冷藏﹑待检，使用ELISA对胱抑素C(Cys-C)﹑中性粒细胞明胶酶相关载脂蛋白(NGAL)水平进行检测。③神经体液因子：治疗前﹑治疗1 d采集4 mL空腹静脉血，抗凝，静置12 h，设置离心转速﹑半径及时间，实施低温离心，分离上层清液，使用ELISA对降钙素原(PCT)﹑超敏C-反应蛋白(hs-CRP)﹑血管紧张素Ⅱ(AngⅡ)水平进行检测。④并发症：观察并分析两组患者术后并发症(感染﹑发热﹑出血﹑尿瘘﹑石街﹑胸膜炎)发生情况。

1.5 统计学方法

2 结 果

2.1 两组围手术期指标比较

与对照组相比，观察组手术时间﹑拔管时间﹑住院时间明显更短，差异有统计学意义(＜0.05)，术中出血量明显更少，差异有统计学意义(＜0.05)。见表1。

表1 两组围手术期指标比较(± s )

2.2 两组肾损伤因子比较

两组治疗前Cys-C﹑KIM-1﹑NGAL比较，差异无统计学意义(＞0.05)，两组治疗后肾损伤因子明显提高，差异有统计学意义(＜0.05)，但与对照组相比，观察组水平明显更低，差异有统计学意义(＜0.05)。见表2。

表2 两组肾损伤因子比较(± s )

2.3 两组神经体液因子比较

两组治疗前PCT﹑hs-CRP﹑AngⅡ比较，差异无统计学意义(＞0.05)，两组治疗后神经体液因子明显下降，差异有统计学意义(＜0.05)，与对照组相比，观察组水平明显更低，差异有统计学意义(＜0.05)。见表3。

表3 两组神经体液因子比较(± s )

2.4 两组并发症比较

与对照组相比，观察组并发症发生率明显更低，差异有统计学意义(＜0.05)。见表4。

表4 两组并发症比较[n(%)]

3 讨 论

肾结石是泌尿外科的常见病，青壮年男性为发病的主要人群，近年来，因饮食结构与生活质量的影响，人体尿液中草酸﹑钙等物质浓度不断升高，结晶的形成不断增加，肾结石发生率不断升高。一般情况下，结石较小时不会出现明显症状，随着结石的逐渐增大，疾病发作时伴随剧烈疼痛，部分患者还会出现不同程度的血尿问题，若结石脱落容易导致尿路感染与梗阻的发生，严重者还可能造成永久性肾损伤，影响患者正常工作生活，降低其生活质量。因此，需对患者进行及时有效治疗。

现阶段，经皮肾镜碎石术是肾结石治疗的有效方法，虽然能够将结石取出，减轻结石引起的疼痛及血尿问题，但由于手术创伤性较大﹑出血量较多，患者术后容易出现感染﹑出血等并发症，加重脏器损伤。而术中穿刺路线的选择影响着手术效果和安全性，因此，明确肾集合系统结构与血管分布﹑结石的具体形态与位置﹑合理规划目标穿刺肾盏是提高临床疗效与手术安全性的关键。3D打印技术是近年来新兴的一种技术，是通过计算机设计软件将图像向指定材料进行打印，常用于术前手术规划与模拟中，在肾结石患者治疗中通过CT平扫与增强检查对术中穿刺通道进行设计，并使用3D打印出肾脏模型，全方位的对解剖结构进行观察，从而制定适合患者的最佳碎石方案，使用肾脏模型在术前进行模拟操作，能够减少目标肾盏的定位时间，增加术前规划与实际操作的符合度，从而促进结石清除率的提高。本研究结果显示，观察组手术时间﹑拔管时间﹑住院时间与对照组相比明显更短，术中出血量明显更少，充分说明基于3D打印技术的经皮肾镜碎石术在改善围手术期指标上更具有优势，有利于在治疗疾病的同时，减轻对患者机体的损伤，加快患者术后恢复。

KIM-1在人体内表达较低，当肾脏损伤发生后，其水平明显提高，能够对肾功能损伤进行准确反映；Cys-C属于低分子蛋白的一种，通过肾小球滤过，并在近曲小管全部重吸收后迅速代谢，其水平异常升高提示肾功能下降；NGAL是一种微量蛋白，在肾损伤发生后短时间内水平升高，是评估早期肾损伤的重要标记物。本研究中，两组治疗后Cys-C﹑KIM-1﹑NGAL均明显高于治疗前，但观察组较对照组明显更低，提示3D打印技术的应用对肾损伤因子水平的影响较小。究其原因，借助3D打印技术实施手术，能够为操作者提供清晰的三维立体肾结石模型，使操作者能够多角度﹑多方位对结石情况进行观察﹑分析，准确判断结石位置﹑大小﹑性状等信息，充分掌握结石与周围组织的解剖关系，进而准确将结石取出，精准度相对较高，因而对肾损伤因子水平的影响较小。

肾结石患者存在不同程度的炎症反应及应激反应，其中PCT能够对肾结石患者的炎症反应程度进行反映，当肾结石发生时，其在血浆中的水平明显升高；hs-CRP是一种急性相蛋白，其水平越高提示炎症反应越剧烈，在肾结石患者中会有所升高；AngⅡ主要由肾脏所分泌，能够促进血管收缩，诱发血压升高，在炎症反应发生后AngⅡ大量分泌，加重肾结石患者机体应激水平。本研究中，两组治疗后PCT﹑hs-CRP﹑AngⅡ明显低于治疗前，观察组低于对照组，提示基于3D打印技术的经皮肾镜碎石术治疗后炎症反应得到有效缓解，机体应激水平得到改善。究其原因，3D打印技术能够精准展示肾脏与其周围脏器的关系，显示结石及肾动脉位置，为操作者提供最佳穿刺入路，确定最佳穿刺点，为经皮肾镜碎石术提供优质管腔，将肾镜顺利送至结石位置，并将结石取出，操作精准，且对肾脏周围组织的影响较小，从而可以改善机体应激，控制机体炎症反应。

韩超等人研究指出，基于3D打印技术的经皮肾镜碎石术应用于肾结石患者的治疗中，能够有效提高手术精准度，降低手术风险及手术创伤，减少术后并发症的发生，发生率为1.54%，在促进患者术后恢复方面效果显著。本研究结果显示，观察组并发症发生率与对照组相比明显更低，充分体现出基于3D打印技术的经皮肾镜碎石术在减少并发症发生上的优越性。究其原因，3D打印技术能够将患者肾脏﹑肾脏血管形态﹑肾结石等情况进行展现，使手术部位完全可视化，在基础上实施经皮肾镜碎石术能够更加准确地作用于结石，对穿刺深度进行精准判断，进而有效将结石取出，减少对肾脏及周围脏器的损伤，降低不良事件发生风险，降低术后并发症发生率。

综上所述，在肾结石患者治疗中应用基于3D打印技术的经皮肾镜碎石术可有效促进围手术期指标的改善，缓解肾损伤，降低应激水平与机体炎症反应，降低并发症发生风险。