3D打印技术联合经皮肾镜取石术治疗肾结石的Meta分析

吴 晃 付宇强 何綦琪 包军胜

(兰州大学第二医院1 泌尿外科医学中心,2 泌尿外科研究所,3 甘肃省泌尿系统疾病研究重点实验室,4 泌尿外科三病区,甘肃省兰州市 730030)

3D打印技术是近年来发展迅速的新技术,其在颌面重建、骨科、心脏外科、神经外科等领域中的应用具有显著优势,同时在术前沟通、术前规划和穿刺技术培训、预测手术效果等方面发挥重要作用[1-2]。经皮肾镜取石术(percutaneous nephrolithotomy,PCNL)是一种通过建立从皮肤切口至肾脏和输尿管的通道,对肾及输尿管内结石进行碎石及取石的手术,是治疗平均直径大于2 cm的肾结石的一种标准、安全、有效的方法[3]。但PCNL术中及术后出血、感染、残留结石等并发症的发生率较高,已成为困扰泌尿外科医生的主要问题。这些并发症主要是由于肾穿刺过程中通道选择不当导致血管损伤,特别是在处理复杂性肾结石及肾积水量较少时。目前,静脉尿路造影、X射线、超声、CT等影像学检查常被用于肾结石的诊断,但这些检查并不能为手术提供直观、精确的穿刺定位,而3D打印技术可以很好地解决这一难题,但3D打印技术在泌尿外科中的应用仍处于初步探索阶段。因此,本文对3D打印技术联合PCNL在肾结石中的应用效果进行系统评价,以期为其在临床中的应用提供依据。

1 资料与方法

1.1 文献检索 计算机检索中国知网、维普智立方、万方数据知识服务平台、中国生物医学文献服务系统、PubMed、The Cochrane Library、Embase、Web of Science等数据库,检索时限均为建库至2021年3月8日。采用主题词和自由词相结合的方式进行检索,中文检索词包括“3D打印”“3D打印技术”“经皮肾镜取石术”“肾结石”等;英文检索词包括“3D printing”“3D printing technology”“percutaneous nephrolithotomy”“kidney stone”等。

1.2 文献的纳入和排除标准

1.2.1 纳入标准:(1)研究类型为临床随机对照试验和/或病例对照试验;(2)研究对象为临床确诊的肾结石患者;(3)观察组的干预措施为3D打印技术联合PCNL,对照组的干预措施为PCNL;(4)结局指标包括清石率、手术时间、住院时间、并发症、术中出血量、一次穿刺成功率;(5)文献类型不限,语言只包括中文和英文。

1.2.2 排除标准:综述、病例报告、会议论文、评论、动物实验、重复发表的文献;(2)文献数据不全或缺失,联系原作者仍无法获取;(3)文献中无对照组;(4)结局指标只包含本研究结局指标中的一项。

1.3 文献筛选和资料提取 由两名研究员独立筛选文献、提取资料并交叉核对,如遇分歧则咨询通信作者协助判断,如资料缺乏则尽量与原作者联系给予补充。文献筛选时首先阅读标题和摘要,在排除明显不相关的文献后,进一步阅读全文,最终确定是否纳入。提取的资料主要有:(1)文献的基本信息,包括文献的题目、第一作者、发表时间等;(2)研究对象的基线特征,包括研究类型、样本量、性别、年龄等;(3)结局指标及其评估结果。

1.4 纳入文献的质量评价 对于临床随机对照试验(randomized clinical trial,RCT)的文献,采用Jadad评分进行质量评估,分数≥4分被认为是高质量文献;对于非RCT的文献,采用纽卡斯尔-渥太华量表[4]评分,分数>5分被认为是高质量文献。

1.5 统计学分析 采用RevMan 5.4软件进行统计分析。计量资料的效应量为均数差(mean difference,MD),计数资料的效应量为比值比(odd ratio,OR),效应量均给出点估计值及95%CI。采用χ2检验评估研究间的异质性(检验水准为ɑ=0.05),同时结合I2检验定量判断异质性的大小。若各研究结果间异质性无统计学意义(I2≤50%且P>0.05),采用固定效应模型进行Meta分析;若各研究结果间异质性存在统计学意义(I2>50%或P≤0.05),则进一步分析异质性来源,在排除临床异质性的影响后,采用随机效应模型进行Meta分析。采用漏斗图进行发表偏倚检验。以P<0.05表示差异有统计学意义。

2 结 果

2.1 文献检索结果 初步检索共获得相关文献81篇,经逐层筛选后,最终纳入6个RCT[5-10]和3个病例对照试验[11-13]。文献筛选流程及结果见图1。

图1 文献筛选流程图

2.2 纳入文献的基本特征与质量评价 共纳入9篇文献,其中6篇文献为RCT,3篇文献为病例对照试验,共纳入579例患者,其中观察组283例,对照组296例,纳入文献基本特征见表1。RCT和非RCT的质量评价见表2。

表1 纳入文献的基本特征

表2 RCT和非RCT的质量评价

2.3 Meta分析结果

2.3.1 清石率:共有7篇文献[5-6,8,10-13]分析了3D打印技术联合PCNL对肾结石患者清石率的影响,各研究结果间异质性无统计学意义(I2≤50%且P>0.05),故采用固定效应模型进行Meta分析。结果显示,观察组的清石率高于对照组(P<0.05)。见图2。

图2 3D打印技术联合PCNL对肾结石患者清石率影响的森林图

2.3.2 手术时间:共有7篇文献[5-6,8,10-13]分析了3D打印技术联合PCNL对肾结石患者手术时间的影响,各研究结果间异质性存在统计学意义(I2>50%或P≤0.05),故采用随机效应模型进行Meta分析。结果显示,观察组与对照组的手术时间差异无统计学意义(P>0.05)。见图3。

图3 3D打印技术联合PCNL对肾结石患者手术时间影响的森林图

2.3.3 住院时间:共有7篇文献[5,8-13]分析了3D打印技术联合PCNL对肾结石患者住院时间的影响,各研究结果间异质性无统计学意义(I2≤50%且P>0.05),故采用固定效应模型进行Meta分析。结果显示,观察组的住院时间短于对照组(P<0.05)。见图4。

图4 3D打印技术联合PCNL对肾结石患者住院时间影响的森林图

2.3.4 并发症:共有7篇文献[5,8-13]分析了3D打印技术联合PCNL对肾结石患者并发症的影响,各研究结果间异质性无统计学意义(I2≤50%且P>0.05),故采用固定效应模型进行Meta分析。结果显示,观察组的并发症少于对照组(P<0.05)。见图5。

图5 3D打印技术联合PCNL对肾结石患者并发症影响的森林图

2.3.5 术中出血量:共有4篇文献[7,10-12]分析了3D打印技术联合PCNL对肾结石患者术中出血量的影响,但王建喜等[12]的研究数据存在较大的异质性(见图6),故将其删除。只对其余3项研究[7,10-11]进行分析,研究结果间异质性存在统计学意义(I2>50%或P≤0.05),故采用随机效应模型进行Meta分析。结果显示,观察组术中出血量少于对照组(P<0.05)。见图7。

图6 3D打印技术联合PCNL对肾结石患者术中出血量影响的森林图

图7 3D打印技术联合PCNL对肾结石患者术中出血量影响的森林图

2.3.6 一次穿刺成功率:共有3篇文献[5-7]分析了3D打印技术联合PCNL对肾结石患者一次穿刺成功率的影响,研究结果间异质性无统计学意义(I2≤50%且P>0.05),故采用固定效应模型进行Meta分析。结果显示,观察组的一次穿刺成功率高于对照组(P<0.05)。见图8。

图8 3D打印技术联合PCNL对肾结石患者一次穿成功率影响的森林图

2.4 发表偏倚 针对各结局指标绘制漏斗图进行发表偏倚检验,结果显示清石率、住院时间、并发症、术中出血量、一次穿刺成功率的图形分布对称,提示不存在发表偏倚,见图9至图13;手术时间的漏斗图不完全对称,提示可能存在发表偏倚,见图14。

图9 并发症的漏斗图 图10 术中出血量的漏斗图 图11 一次穿刺成功率的漏斗图

图12 清石率的漏斗图 图13 住院时间的漏斗图 图14 手术时间的漏斗图

3 讨 论

肾结石是泌尿系统的一种常见疾病,其特点是复发率高[14]。PCNL 是治疗肾结石的一种微创技术,由Fernström和Johansson于1976年首次建立,用于治疗平均直径大于2cm的肾结石、多发性结石、鹿角形结石或体积较大的肾下盏结石[15]。治疗的主要目标是绝对清除结石,并尽量减少并发症的发生。尽管该技术在治疗肾结石方面取得了较好的效果,但术中和术后的并发症发生率仍较高[16]。PCNL可引起Ⅳ级肾损伤,在穿刺、管道扩张和结石崩解过程中可能发生失血[17],轻者术后经肾造瘘管压迫止血即可,严重者需要介入栓塞治疗甚至肾切除治疗。出血量增加的原因可能与手术时间长,以及结石密度大需要更高的能量进行碎石进而导致肾脏的热损伤有关。同时,对于体积较大、形状复杂和多发的肾结石,需要更多数量的经皮通道,可导致肾血管损伤概率增加。Turna等[18]对193例接受PCNL治疗的患者进行分析发现,鹿角形结石和结石大小可作为术中出血的预测因素。因此,减少通道数量、精准穿刺、缩短手术时间是避免PCNL术中及术后出血的关键。

目前3D打印技术已经广泛应用于临床。如在对肾肿瘤进行诊治的过程中,通过3D解剖模型,外科医生不仅可以精确识别肿瘤的位置和肿瘤特异性血管的方向,量化肾缺损的大小,还可以预测血管和集合系统的位置,从而在手术切除肿瘤时尽可能减少副损伤。Jiang等[19]分析了3D打印技术在腹腔镜肾肿瘤部分切除和复杂肾肿瘤中的应用效果,发现3D打印技术引导下的腹腔镜肾部分切除术在缩短手术时间与热缺血时间、减少术中失血量、降低并发症发生率及改善肾小球滤过率等方面均优于常规腹腔镜肾部分切除。Fan等[20]分析69例局限性肾癌患者的临床资料后发现,使用3D模型可以更好地帮助肾评分≥8分的患者规划和实施腹腔镜手术治疗。3D打印技术还可以用于指导前列腺癌的切除[21],且还可以提高前列腺活检阳性率[22]。Atalay等[23]发现基于3D打印技术的盆腔系统模型能够增加PCNL患者术前对盆腔系统解剖结构的了解。Xu等[24]分析了12例鹿角结石患者的临床资料发现,3D打印技术可以提高单通道经皮肾镜取石术治疗鹿角形结石的清石率。

本研究对3D打印技术联合PCNL在肾结石中的应用效果进行系统评价,结果显示,相比于传统PCNL,3D打印技术联合PCNL能够提高患者的清石率和一次穿刺成功率,减少或降低住院时间、并发症发生率及术中出血量。清石率是评估肾结石手术效果的重要参数,本研究中,观察组的清石率为60%～97%,高于对照组,但未能达到100%清石率的理想状态,可能与本研究纳入文献中的结石成分、结石数目及结石复杂程度不尽相同有关。观察组的一次穿刺成功率高于对照组的原因可能是3D打印技术可以根据患者影像学资料进行模型构建,帮助术者熟悉穿刺部位及通道;而观察组住院时间短于对照组的原因可能是3D打印技术在一定程度上可以避免术后并发症的发生,从而缩短住院时间。PCNL术后并发症除常见的出血、感染外,还有肾周血肿、胸膜炎、血尿、其他脏器损伤等。本研究纳入的文献中只对并发症总发生率进行统计,结果显示,观察组并发症发生率低于对照组。以上结果提示,3D打印技术可以清晰显示肾脏内血管分布、结石大小和位置,从而提高穿刺精度,减少肾损伤和邻近器官损伤。但本研究中两组的手术时间差异无统计学意义(P>0.05),可能与样本量较小有关。

本研究的局限性:纳入文献中随机对照试验较少,且样本量较小,可能存在统计分析偏倚风险,今后还需更多的大样本、多中心研究进一步证实3D打印技术联合PCNL治疗肾结石的优势;文献筛选过程可能存在搜索不全及发表偏倚的问题。

综上所述,3D打印技术联合PCNL可提高肾结石患者清石率和一次穿刺成功率,缩短或降低住院时间、并发症发生率及术中出血量,临床疗效和安全性较佳,效果优于单独使用PCNL,值得临床应用推广。