3D打印技术辅助手术治疗颅内动脉瘤患者的效果及对预后的影响

陈俊伊，崔涛，武宏杰

(1.嵩县人民医院 神经外科，河南 洛阳 471400；2.河南科技大学第一附属医院 神经外科，河南 洛阳 471000)

颅内动脉瘤(intracranial aneurysm，IA)属临床常见病症，多是由于动脉壁薄弱、动脉硬化、高低壁面剪应力、局部血管膨胀或扩张所致，具有高致残、致死率，若病情未获得及时有效控制，可引发IA破裂，危及患者生命安全[1-3]。IA夹闭术为临床针对IA患者常用治疗术式，可有效阻断动脉瘤血供，促进病情恢复，但视角单一，术中压迫、牵拉等操作易对脑组织造成较大损伤，致使术后并发症发生率高，不利于患者预后[4]。3D打印技术作为新型医学技术，其能从多角度、多方位仿真医学成像数据，对指导手术方案制定及操作具有重大应用价值，现已在神经外科、植物繁殖生态学等领域广泛开展，并取得满意效果[5]。但应用3D打印技术辅助手术治疗IA患者效果如何，临床报道较少。基于此，本研究收集嵩县人民医院82例IA患者，旨在探究3D打印技术辅助手术治疗应用价值。

1 资料与方法

1.1 一般资料收集2019年2月至2021年11月嵩县人民医院82例IA患者，按治疗方案分成A组(n=41)、B组(n=41)。其中A组男24例，女17例，年龄44～72岁，平均(58.26±5.02)岁；IA位置为5例颈内动脉，11例大脑中动脉，10例前交通动脉，8例后循环动脉，7例后交通动脉；Hunt-Hess分级为4例Ⅴ级，10例Ⅳ级，11例Ⅲ级，12例Ⅱ级，4例Ⅰ级；IA直径2.5～21.3 mm，平均(11.86±2.64)mm。B组男22例，女19例，年龄36～63岁，平均(49.18±6.86)岁；IA位置为5例颈内动脉，11例大脑中动脉，10例前交通动脉，8例后循环动脉，7例后交通动脉；Hunt-Hess分级为3例Ⅴ级，11例Ⅳ级，12例Ⅲ级，10例Ⅱ级，5例Ⅰ级；IA直径2.4～21.7 mm，平均(11.53±2.47)mm。两组一般资料均衡可比(P>0.05)。

1.2 选例标准(1)纳入：符合IA诊断标准[6]；临床资料完整；凝血功能正常；单发IA。(2)排除：夹层动脉瘤及烟雾病；脑血管畸形；严重器质性疾病；蛛网膜下腔出血；自身免疫性疾病；既往手术治疗史；认知功能不全；颅脑损伤史；精神病症史。

1.3 手术方法两组术前均行常规CT、数字减影血管造影(digital subtraction angiography，DSA)、血、尿常规检查，嘱禁饮禁食8 h。

1.3.1B组 接受IA夹闭术治疗，翼点入路，定位IA(以DSA进行)并作马蹄形切口(7～8 cm)，分离皮瓣，自冠状缝、颞上线交会位置上缘开孔，去除骨瓣后剪开硬脑膜，并分离至动脉瘤，血管夹阻断瘤动脉，取适宜瘤夹夹闭，常规引流、止血，关闭创口。

1.3.2A组 于B组基础上联合3D打印技术辅助治疗。(1)3D-CTA方法、数据采集：以64排CT行峰值法容积扫描，设置参数：厚层0.625 mm，间距0.625 mm，200 mAs，120 kV，矩阵512×512，视野220 mm，自足朝头扫描颅底至颅顶，取15 mL非离子对比剂溶于10 mL生理盐水以CT专用高压注射器、20G套管针自左肘正中静脉注射，速度4.5 mL·s-1，监测C3～4时间点，2 s经验值增强扫描时间，再于右肘正中静脉注射20 mL生理盐水+65 mL对比剂，增强扫描影像数据，并上传原始影像学数据至计算机工作站。(2)高分辨MRI检查方法、数据采集：矢状位、冠状位、横状位扫描头部，行Siemens MAGNETON Skyra 3.0 T核磁共振扫描，环形激化圆形头线圈，SE-T1加权扫描系列，直径40 cm，层厚3 mm，回波时间20 ms，重复时间1 500 ms连续无间隔扫描。(3)转换影像数据、模型打印技术：将影像数据转换至Mimics软件，融合MRI、CTA数据，以Calculate 3D工具构建IA三维模型，选取相应血管阈值(以阈值法进行)，以Mimics Cut with polyplane工具处理三维模型，保存为STL格式，三维计算影像图像，输出颅脑整体3D打印模型。另请2名专家评价3D打印模型，以多角度观察并对手术入路进行设计，依照3D模型实施IA夹闭术治疗。

1.4 观察指标(1)两组围手术期指标，包括术中暴露时长、住院时长。(2)两组术前、术后3 d脑损伤指标[中枢神经特异性蛋白S-100β、髓磷脂碱性蛋白(myelin basic protein，MBP)、神经元烯醇化酶(neuron specific enolase，NSE)]水平，取静脉血4 mL，离心(时间15 min，转速3 500 r·min-1，半径8 cm)，分离血清，酶联免疫吸附法测定。(3)两组术前、术后3 d氧化应激指标[谷胱甘肽过氧化物酶(glutathione peroxidase，GSH-Px)、超氧化物歧化酶(superoxide dismutase，SOD)、丙二醛(malonaldehyde，MDA)]水平，比色法测定。(4)两组术后并发症发生率，包括嗜睡、认知障碍、运动性失语、右侧偏瘫、右眼无光感等。(5)术后随访3个月，以Rankin修订量表评分(modified Rankin scale，mRS)评估两组预后，共6分，预后良好为0～3分为，预后不良为4～6分。

2 结果

2.1 围手术期指标A组术中暴露时长、住院时长较B组短(P<0.05)，见表1。

表1 两组围手术期指标对比

2.2 脑损伤指标术后3 d 两组血清S-100β、MBP、NSE水平均较术前升高，但A组较B组低(P<0.05)，见表2。

表2 两组术前、术后3 d脑损伤指标水平变化

2.3 氧化应激指标术后3 d 两组血清SOD、GSH-Px水平均较术前降低，血清MDA水平均较术前升高，但A组血清SOD、GSH-Px水平较B组高，血清MDA水平较B组低(P<0.05)，见表3。

表3 两组术前、术后3 d氧化应激指标水平对比

2.4 并发症发生率A组并发症总发生率较B组低(P<0.05)，见表4。

表4 两组并发症发生率对比[n(%)]

2.5 预后情况随访3个月，A组预后良好率较B组高(P<0.05)，见表5。

表5 两组预后情况对比[n(%)]

3 讨论

IA为神经外科常见病症，人群发病率约0.8%～10%，临床以意识障碍、剧烈头疼为主要表现，严重影响患者生存质量[7-9]。

临床针对IA患者多采用常规IA夹闭术治疗，主要利用脑组织间隙分离显露病灶，阻断病灶血供，从而达到治疗目的，维持脑功能正常运行，具有可操作性强、视野良好等优点，但其主要自翼点入路，视角单一，术中完全暴露困难[10]。研究指出，IA关键在于：(1)充分了解动脉瘤解剖特点及正常血管解剖结构；(2)观察脑血管三维空间关系变化；(3)明确瘤体、瘤颈形态特征、与周围穿支血管、周围结构及载瘤动脉关系；(4)鉴别瘤囊有无钙化或栓子形成[11]。故影像学资料信息是否详细、完整至关重要。而且IA夹闭术实施时，术者是通过传统DSA技术了解病灶三维立体图像信息，操作时是参考打印二维影像，对术者空间想象力及记忆力要求较高。近年来，随医疗水平及影像学技术进步，3D打印技术凭借其适用范围更广、可参考患者个体情况、有助于术中精准定位等优势，现已广泛应用于临床治疗当中。本研究统计结果中，A组术中暴露时长、住院时长较B组短，并发症总发生率较B组低，预后良好率较B组高，可见，3D打印技术辅助手术治疗IA患者更利于缩短术中显露时长及住院时长，减少并发症，提升预后。分析原因在于，3D打印技术是依照CTA影像数据，重建三维模型，可让术者从多方位详细了解IA形态、朝向、大小、位置、瘤颈情况及背侧、穿支动脉解剖关系，为完善手术方案提供科学依据，同时有助于医生快速、精准定位病灶，选择最佳手术路径，减少手术空间需求，缩短术中暴露时长，避免误伤瘤颈周围穿支血管，减少操作风险，降低并发症发生风险，提升预后。

研究指出，手术创伤可对机体造成一定程度影响，表现出机体短期内过度氧化应激反应、脑神经损伤[12-13]。SOD为自由基清除酶，检测其水平可反映机体抗氧化能力；MDA可氧化膜脂质，损伤细胞膜，其表达可反映机体氧化应激反应程度；GSH-Px为过氧化物分解酶，可使有害的过氧化物转换为羟基化合物，减轻机体氧化损伤[14]。NSE、MBP、S-100β是反映神经损伤的标志物，在脑组织受损后可大量释放至血液中，通过测定其水平可反映神经系统损伤程度[15]。本研究数据中，A组术后血清S-100β、MBP、NSE、MDA水平较B组低，SOD、GSH-Px水平较B组高，提示3D打印技术辅助治疗IA患者对机体脑损伤及氧化应激反应影响更小。这可能与其有助于医生更直观了解病灶详情、精准定位病灶、减少手术空间需求、缩短术中暴露时长、避免误伤瘤颈周围穿支血管有关。

综上，3D打印技术辅助治疗IA患者有助于缩短术中显露时长及住院时长，减少并发症，提升预后，且对机体脑损伤及氧化应激反应影响更小。