【解析】3D打印在腦出血治療中的應(yīng)用

腦出血是神經(jīng)外科的急危重癥,。隨著精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)理念的發(fā)展,，微創(chuàng)血腫穿刺引流術(shù)因其簡(jiǎn)單,、安全、快速,、損傷小的優(yōu)勢(shì)應(yīng)用越來(lái)越多,。準(zhǔn)確而安全的穿刺是保證療效和預(yù)防并發(fā)癥的關(guān)鍵，但是臨床上因?yàn)镃T定位誤差,、術(shù)者操作偏差,、患者個(gè)體差異等因素均可引起穿刺方向、距離等出現(xiàn)偏移,，導(dǎo)致穿刺失敗,。準(zhǔn)確而安全的穿刺是保證腦出血手術(shù)治療效果和預(yù)防并發(fā)癥的關(guān)鍵。

3D打印技術(shù)是當(dāng)今最熱門(mén)的生物醫(yī)學(xué)研究方向之一,，通過(guò)影像技術(shù)(CT﹑MRI等)資料的輔助,，應(yīng)用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)虛擬出待構(gòu)建體的三維結(jié)構(gòu),，然后用相應(yīng)的材料逐層創(chuàng)建出實(shí)體，具有高精度,、構(gòu)建速度快的優(yōu)點(diǎn),。

濱醫(yī)附院神經(jīng)外科應(yīng)用3D導(dǎo)板導(dǎo)航下微創(chuàng)血腫穿刺具有三個(gè)特點(diǎn)：
（1）精準(zhǔn)、安全,。
（2）無(wú)需全麻,、頭架固定。
（3）3D打印材料費(fèi)僅僅50元,。

1. 影像資料的獲�,。�
患者行顱腦CT檢查，采集高分辨率薄層CT掃描數(shù)據(jù),。一般采用64排螺旋CT,，掃描層厚lmm，重建層厚0.5mm,，層間距0.1mm,。將原始CT圖像以DICOM格式保存以后，再刻錄導(dǎo)出至DVD光盤(pán)中,。

2. 術(shù)前準(zhǔn)備：
（1）高配置臺(tái)式機(jī)電腦,、3D打印機(jī)、3D打印耗材,、3D打印設(shè)計(jì)軟件等,。
（2）醫(yī)用顱腦外科電鉆及鉆頭，無(wú)菌手術(shù)器械包,，2%利多卡因,，5ml注射器，無(wú)菌敷料包及洞巾,，無(wú)菌手術(shù)衣及手套,、縫線(xiàn)，一次性腦室外引流器,， 記號(hào)筆等,。
（3）患者準(zhǔn)備：監(jiān)測(cè)并控制血壓，行血常規(guī),、血型,、凝血功能、肝腎心功能,、電解質(zhì),、血糖等化驗(yàn)，心電圖,，術(shù)前禁食,，剃頭等,。

3. 顱腦CT數(shù)據(jù)的自動(dòng)導(dǎo)入：
利用Mimics 16.0軟件的自動(dòng)導(dǎo)入DICOM格式的二維圖像資料的模塊，對(duì)資料的完整性檢測(cè)完畢之后,，將DICOM格式的顱腦CT掃描數(shù)據(jù)導(dǎo)入計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的Mimics 16.0軟件中，進(jìn)行無(wú)損壓縮及序列檢測(cè),，并設(shè)定好顱腦的前,、后、左,、右,、上、下的各個(gè)方向,，確定顱腦圖像的冠狀面,、矢狀面和橫斷面，進(jìn)而完成顱腦數(shù)據(jù)的自動(dòng)導(dǎo)入,。

頭部及顱內(nèi)血腫的三維模型


“整個(gè)面具”的三維模型

4. 設(shè)計(jì)顱內(nèi)血腫的穿刺通道：
顱內(nèi)血腫的穿刺通道的設(shè)計(jì),，首先根據(jù)之前三維重建的頭部模型確定好穿刺點(diǎn)，然后根據(jù)之前三維重建的顱內(nèi)血腫模型,，精確計(jì)算穿刺通道的長(zhǎng)度和方向,，穿刺通道注意避開(kāi)外側(cè)裂及周?chē)�重要的血管、神�?jīng),。顳部穿刺點(diǎn)應(yīng)避開(kāi)顳部重要血管及功能區(qū),，穿刺通道應(yīng)避開(kāi)外側(cè)裂、大腦中動(dòng)脈等重要結(jié)構(gòu),。


圓柱體的三維重建效果圖


穿刺通道的三維重建效果圖






5. 3D打印引導(dǎo)下微創(chuàng)穿刺術(shù)


濱醫(yī)附院神經(jīng)外科在2015年9月成立3D打印醫(yī)學(xué)研究所,，在李澤福主任帶領(lǐng)下成功將3D技術(shù)應(yīng)用到神經(jīng)外科臨床治療中，并取得了驕人的成績(jī),。

自3D導(dǎo)板下微創(chuàng)血腫穿刺術(shù)開(kāi)始應(yīng)用至今,，經(jīng)過(guò)無(wú)數(shù)次的改良創(chuàng)新，進(jìn)行了近100例手術(shù),，手術(shù)效果滿(mǎn)意,，隨機(jī)選取幾例與大家分享：

病例一
患者李某某，女,，46歲,，因“突發(fā)言語(yǔ)障礙及右側(cè)肢體活動(dòng)不利1天”入院。

入院查體：嗜睡狀態(tài),，言語(yǔ)不清,。雙瞳孔直徑約2mm，對(duì)光反應(yīng)靈敏,，右上肢肌力1級(jí),，右下肢肌力2級(jí),，左側(cè)肢體肌力5級(jí)。顱腦CT示左側(cè)基底節(jié)區(qū)腦出血,。入院后排除手術(shù)禁忌癥,，行3D導(dǎo)板下經(jīng)顳部微創(chuàng)血腫穿刺，術(shù)后復(fù)查CT如圖,，引流管位置滿(mǎn)意,。12天后復(fù)查顱腦CT血腫完全吸收，患者右側(cè)肢體肌力恢復(fù)到4級(jí),，生活自理,。


患者一影像資料

病例二
患者高某某，女,，72歲,，因“突發(fā)意識(shí)不清1小時(shí)”入院。

入院查體：昏迷狀態(tài),，刺痛睜眼,，無(wú)言語(yǔ)。雙側(cè)瞳孔直徑約2mm,，對(duì)光反應(yīng)遲鈍,。右側(cè)肢體刺痛無(wú)反應(yīng)，左側(cè)肢體刺痛屈曲,。顱腦CT示左側(cè)基底節(jié)區(qū)腦出血,。入院后排除手術(shù)禁忌，行3D導(dǎo)板下經(jīng)額部血腫腔穿刺術(shù),，術(shù)后復(fù)查顱腦CT如圖,，引流管位于血腫腔中心，穿刺位置滿(mǎn)意,。術(shù)后半月復(fù)查顱腦CT示血腫完全吸收,，右下肢肌力3+，右上肢肌力3級(jí),。3月后患者門(mén)診復(fù)查右側(cè)肢體肌力恢復(fù)到4級(jí),，生活自理。


患者二影像資料

病例三
患者張某某,，男,，50歲，因“突發(fā)言語(yǔ)不清伴右側(cè)肢體活動(dòng)不利6小時(shí)”入院,。

入院查體：嗜睡狀態(tài),，呼喊睜眼，言語(yǔ)不清。雙側(cè)瞳孔直徑約2mm,，對(duì)光反應(yīng)遲鈍,。右側(cè)肢體肌力2級(jí) ，左側(cè)肢體5級(jí),。顱腦CT示左側(cè)基底節(jié)區(qū)腦出血,。入院后排除手術(shù)禁忌，行3D導(dǎo)板下經(jīng)額部血腫腔穿刺術(shù),，術(shù)后復(fù)查顱腦CT如圖,，引流管位于血腫腔中心，穿刺位置滿(mǎn)意,。術(shù)后17天復(fù)查顱腦CT示血腫完全吸收，右下肢肌力4+,，右上肢肌力4級(jí),。生活自理。


患者三影像資料

病例四
患者王某某,，男,，46歲，因“頭痛伴左側(cè)肢體活動(dòng)不靈3天”入院,。

入院查體：嗜睡狀態(tài),，呼叫睜眼，言語(yǔ)尚可,。雙側(cè)瞳孔直徑約2mm,，對(duì)光反應(yīng)存在。左側(cè)肢體肌力2級(jí) ,，右側(cè)肢體肌力5級(jí),。顱腦CT示右側(cè)基底節(jié)區(qū)腦出血。入院后排除手術(shù)禁忌,，行3D導(dǎo)板下經(jīng)額部血腫腔穿刺術(shù),，術(shù)后復(fù)查顱腦CT如圖，引流管位于血腫腔中心,，穿刺位置滿(mǎn)意,。輔以尿激酶血腫腔注入術(shù)后3天復(fù)查血腫已基本沒(méi)有。


患者四影像資料

準(zhǔn)確而安全的穿刺是保證腦出血手術(shù)治療效果和預(yù)防并發(fā)癥的關(guān)鍵,。目前術(shù)中CT定位,、計(jì)算機(jī)輔助引導(dǎo)、手術(shù)機(jī)器人輔助等是臨床上較常見(jiàn)的手術(shù)定位系統(tǒng),，但它們各有利弊,。

術(shù)中CT定位在多數(shù)醫(yī)院比較普及，設(shè)備價(jià)格便宜，但術(shù)中操作不靈活,，需要反復(fù)調(diào)整穿刺,，并且有射線(xiàn)輻射危害；計(jì)算機(jī)輔助引導(dǎo)雖然定位精確,，術(shù)中可提供實(shí)時(shí)的圖像支持,，但價(jià)格昂貴，還需要安裝定位裝置,；手術(shù)機(jī)器人是最新的術(shù)中定位手段,，它克服了人手抖動(dòng)缺點(diǎn)，定位精確,，但價(jià)格極其昂貴,尚未普及,。

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字化手術(shù)輔助定位系統(tǒng)被越來(lái)越多的應(yīng)用于手術(shù),，術(shù)前在計(jì)算機(jī)上可以精確設(shè)計(jì)并模擬手術(shù)方案,，術(shù)中輔助指導(dǎo)醫(yī)生將設(shè)計(jì)方案完整、準(zhǔn)確地實(shí)現(xiàn),。

3D打印技術(shù)是當(dāng)今最熱門(mén)的生物醫(yī)學(xué)研究方向之一,，通過(guò)影像技術(shù)(CT、MRI等)資料的輔助,，應(yīng)用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)虛擬出待構(gòu)建體的三維結(jié)構(gòu),，然后用相應(yīng)的材料逐層創(chuàng)建出實(shí)體，具有高精度,、構(gòu)建速度快,，可實(shí)現(xiàn)按需制造等優(yōu)勢(shì)及個(gè)性化、精準(zhǔn)化,、遠(yuǎn)程化等優(yōu)點(diǎn),，特別適合于醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用。應(yīng)用3D導(dǎo)板輔助微創(chuàng)血腫穿刺不僅精準(zhǔn),、安全,，而且局麻下就可以進(jìn)行手術(shù)，降低了全麻手術(shù)風(fēng)險(xiǎn),，大大節(jié)省了手術(shù)費(fèi)用,。

作者： 李澤福