深度：3D打印導(dǎo)航膽道內(nèi)鏡治療膽石癥

作者：王海峰,，王三貴，馮曉輝,，陳海波,，葉錫銀（廣東省東莞市南城醫(yī)院 肝膽外科/東莞市膽囊疾病研究所）

膽石癥（cholelithiasis）是一種常見病、多發(fā)病,，可反復(fù)引起發(fā)熱,、上腹痛、消化不良,，阻塞的膽管還會引起黃疸,、化膿性膽囊炎、梗阻性膽管炎,，嚴(yán)重者可致膽源性胰腺炎,、膽汁性肝硬化，部分致膽管癌變,。亞洲膽石癥發(fā)病率為4%～15%,，我國膽石癥發(fā)病率為3%～11%。近年來,，隨著我國居民飲食結(jié)構(gòu),、生活習(xí)慣的改變，其發(fā)病率每10年增加約2倍。3D打印是一種通過3D打印機(jī)把三維重建獲得的圖像數(shù)據(jù)應(yīng)用分層疊加的方式,，建立三維實(shí)體的快速成型技術(shù),，其個性化、精準(zhǔn)化,、遠(yuǎn)程化尤其適合于醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的疾病診治,。膽石癥患者解剖變異或反復(fù)感染常導(dǎo)致膽囊三角和管道結(jié)構(gòu)顯露困難，結(jié)石分布多變,，增加了膽道并發(fā)癥和殘石率,。本研究將3D打印技術(shù)與內(nèi)鏡碎石取石術(shù)相結(jié)合用于膽石癥治療，可減少結(jié)石復(fù)發(fā),，效果較好,，現(xiàn)報道如下。

1 資料和方法
1.1 一般資料
回顧性分析 2018年5月至2019年7月東莞市南城醫(yī)院收治的膽石癥患者,，按納入排除標(biāo)準(zhǔn)篩選后,，共263例納入本研究，根據(jù)是否采用3D打印導(dǎo)航技術(shù)分為兩組,，觀察組（n=131）：進(jìn)行薄層CT掃描和三維可視化重建,、打印膽道數(shù)字模型，應(yīng)用于術(shù)前手術(shù)評估,、模擬,，制訂手術(shù)方案，術(shù)中引導(dǎo)內(nèi)鏡精準(zhǔn)取石,；對照組（n=132）：按傳統(tǒng)內(nèi)鏡手術(shù)方案治療,，未應(yīng)用3D打印技術(shù)。年齡14～95歲,，中位年齡43歲；病程0.5 h至27年,。所有病例肝功能Child-Pugh分級均為A～B級,，其中49例輕中度黃疸，兩組基礎(chǔ)資料比較無統(tǒng)計學(xué)差異（P＞0.05）（見表1）,。納入標(biāo)準(zhǔn)為：（1）超聲/CT/MRI明確診斷為膽石癥,；（2）非急診手術(shù)，能夠完成CT薄層檢查和數(shù)字重建,。排除標(biāo)準(zhǔn)為：中轉(zhuǎn)開腹,、中途退出和失訪。所有患者均簽署知情同意書,，本研究經(jīng)東莞市南城醫(yī)院倫理委員會審核批準(zhǔn),。

1.2 方法
1.2.1 三維數(shù)據(jù)采集和3D打印：（1）薄層CT+增強(qiáng)：患者空腹或充盈胃腸道，東芝Aquilion 16層螺旋CT,，層厚0.5 mm,，由膈頂平掃至肝臟下緣。以碘佛醇造影增強(qiáng)掃描,。（2）將薄層CT圖像數(shù)據(jù)分期并導(dǎo)入3D重建軟件3DVWorks V1.02,，選擇不同時期高對比度的CT數(shù)據(jù)，用閾值分割或區(qū)域生長等多種方法進(jìn)行分割重建,。（3）重建模型以STL格式導(dǎo)出,，切片軟件ChiTuBox 1.5切片，3D打印機(jī)根據(jù)需要按不同組合打印,。
1.2.2 內(nèi)鏡碎石取石術(shù)：兩組均根據(jù)肝膽解剖結(jié)構(gòu),、膽道擴(kuò)張狀態(tài)和結(jié)石位置采用腹腔鏡或經(jīng)皮肝穿刺技術(shù)建立取石通道，膽道軟,、硬鏡結(jié)合碎石儀,、網(wǎng)籃等不同方式，進(jìn)行碎石取石手術(shù),。觀察組輔以可視化重建,、仿真膽道進(jìn)行術(shù)前模擬碎石取石，以膽道3D打印模型明確術(shù)中關(guān)鍵解剖結(jié)構(gòu),，確定穿刺途徑,，結(jié)石大小、分布,，導(dǎo)航內(nèi)鏡下尋石,、碎石、取石,，預(yù)估并解決術(shù)中難點(diǎn),，直到完成手術(shù)。

1.3 評價指標(biāo)
比較兩組手術(shù)時間,、出血量,、住院時間、并發(fā)癥,、結(jié)石復(fù)發(fā)率等,。

1.4 統(tǒng)計學(xué)分析
采用SPSS 24.0軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計分析，計量資料正態(tài)分布用（注：公式一）表示,，組間比較采用t檢驗(yàn),；非正態(tài)分布資料用中位數(shù)（四分位數(shù)）M（P25，P75）表示,，組間比較采用Kolmogorov-Smirnov（K-S）驗(yàn),；計數(shù)資料用百分率表示,，組間比較采用χ2 檢驗(yàn)或確切概率法。P＜0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義,。
公式一：

2 結(jié)果
2.1 兩組術(shù)后一般情況
觀察組131例術(shù)中所見均與三維可視化圖像,、3D打印模型吻合，實(shí)際手術(shù)方式與術(shù)前規(guī)劃一致,。與對照組比較,，觀察組手術(shù)時間[140（95，175）min vs 140（110,，195）min]和住院時間[7（610）d vs 7（6,， 10）d]無統(tǒng)計學(xué)差異（P＞0.05）。觀察組術(shù)中出血量減少[2（2,，5）mL vs 4（2,，5）mL，P=0.001],，差異有統(tǒng)計學(xué)意義,，但出血量均較少，無臨床意義,。

術(shù)后并發(fā)癥：與對照組相比,，觀察組殘石率更低，但無統(tǒng)計學(xué)差異[0.8%（1/131）vs 3.0%（4/132）,，P=0.179],；對照組術(shù)后消化道出血1例，經(jīng)保守治療后痊愈,。所有病例未發(fā)現(xiàn)膽瘺,、膽道損傷、術(shù)中大出血及圍術(shù)期死亡,。


2.2 兩組術(shù)后隨訪結(jié)果
所有病例均采用超聲檢查進(jìn)行隨訪,，隨訪時間3～13個月。與對照組比,，觀察組結(jié)石復(fù)發(fā)率明顯降低[2.3%（3/131）vs 12.9%（17/132）,，χ2 =10.492，P=0.002],。復(fù)發(fā)結(jié)石均為低回聲膽泥,，予熊去氧膽酸持續(xù)口服后,，5例膽泥消失（觀察組2例,，對照組3例），2例演變?yōu)楦呙芏冉Y(jié)石（觀察組和對照組各1例）,，其余無明顯改變,。

2.3 典型病例
患者女性,，48歲，因“肝內(nèi)膽管多發(fā)結(jié)石術(shù)后反復(fù)腹痛11個月”入院,。既往因“膽囊結(jié)石,、膽總管結(jié)石、肝內(nèi)膽管多發(fā)結(jié)石”,，行“開腹膽囊切除,、腹腔鏡膽總管探查取石、膽總管切開肝內(nèi)膽管取石+膽腸吻合術(shù)”,，帶T管入院,，CT示左右肝內(nèi)膽管多發(fā)鑄形結(jié)石（圖1A～C）膽腸吻合術(shù)后。入院后行三維重建（圖1D～F）,，打印3D模型（圖2）,。首次手術(shù)見左肝管與瘺道成銳角，取石困難,，且結(jié)石較多,，與3D打印模型一致。先經(jīng)竇道取出右肝管內(nèi)結(jié)石,，左肝內(nèi)膽管僅見開口,，網(wǎng)籃套取小部分結(jié)石。術(shù)后CT示右肝管結(jié)石已消失,，左肝管仍見大量結(jié)石,。首次術(shù)后根據(jù)三維重建模擬經(jīng)皮肝穿刺路徑（圖3），二次手術(shù)經(jīng)皮肝穿刺,，3D打印模型指引下穿刺左肝管成功,，完全取凈結(jié)石。

3 討論
膽石癥目前的主要治療方式是膽囊,、肝葉切除術(shù)或膽道鏡下碎石取石手術(shù),，手術(shù)路徑與效果多與結(jié)石分布及其相關(guān)解剖結(jié)構(gòu)密切相關(guān)。結(jié)石分布復(fù)雜多樣,，可發(fā)生在膽管樹的任何部位,，而相關(guān)膽道系統(tǒng)復(fù)雜，膽囊三角及肝門周圍有重要的肝門靜脈,、肝動脈,、左右肝管、膽總管,、變異的右后支膽管等結(jié)構(gòu),。結(jié)石分布目前主要根據(jù)二維的CT斷層和超聲描述進(jìn)行預(yù)估判斷，而超聲內(nèi)鏡技術(shù)多用于取石過程中輔助,，僅能觀察內(nèi)鏡所處膽管的結(jié)石,，無法了解整體分布,。內(nèi)鏡碎石取石術(shù)具微創(chuàng)優(yōu)勢，但受到鏡下視野限制,，缺少全局和立體觀,。如何精準(zhǔn)取石，減少并發(fā)癥是目前膽石癥內(nèi)鏡治療中的難點(diǎn),。

3D打印在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域應(yīng)用廣泛,，如骨科、口腔科,、神經(jīng)外科等應(yīng)用較廣,，肝膽外科也已逐步在臨床開展，可視化肝臟模型在肝膽外科教學(xué),、ERCP,、肝腫瘤和肝移植等的診療方面發(fā)揮了重要作用，如方馳華等將自主研發(fā)的MI-3DVS的3D可視化技術(shù)用于肝,、膽,、胰手術(shù)治療。當(dāng)前3D打印技術(shù)在臨床應(yīng)用中仍相對較少,，可能與其成本較高,、專業(yè)技術(shù)復(fù)雜有關(guān)，其臨床應(yīng)用的客觀評價指標(biāo)目前尚無統(tǒng)一規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn),，需要結(jié)合相關(guān)指南和臨床進(jìn)一步研究,。

將3D打印應(yīng)用于各種膽石癥患者的內(nèi)鏡手術(shù)， 可通過CT薄層掃描數(shù)據(jù)進(jìn)行3D重建,，打印形象直觀的3D模型,，直接觀察結(jié)石在膽管的分布，了解結(jié)石與血管,、膽管和關(guān)系,，判斷取石難度，決定取石方案,，導(dǎo)航和指引內(nèi)鏡碎石取石手術(shù)的進(jìn)行,。本研究顯示3D打印導(dǎo)航輔助不增加手術(shù)時間和住院時間，同其他文獻(xiàn)研究結(jié)果一致,，可減少術(shù)后結(jié)石復(fù)發(fā)率,，手術(shù)方式過程符合精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)理念；并且有利于建立膽石癥3D數(shù)據(jù)庫,，從而由分布和形態(tài)上研究結(jié)石成因,，促進(jìn)數(shù)字技術(shù)在臨床醫(yī)學(xué)的轉(zhuǎn)化應(yīng)用。

我們嘗試在膽管造影后采取CT掃描和3D打印相結(jié)合的方式重建數(shù)字膽道,，打印模型精確,，效果較好。目前該技術(shù)應(yīng)用尚面臨成本較高,、彩色打印技術(shù)不夠成熟,、打印機(jī)和打印材料過于昂貴，以及重建技術(shù)復(fù)雜,、維護(hù)成本高等困難,，尚需進(jìn)一步完善和改進(jìn)