3D打印技术在精准切除治疗肝脏肿瘤中的应用

2018-03-22徐安书傅朝春韦萍王峻峰刘煜付彪张世博邓大波杨晓宾陈会彬

中国普通外科杂志 2018年1期

徐安书，傅朝春，韦萍，王峻峰，刘煜，付彪，张世博，邓大波，杨晓宾，陈会彬

（1.昆明医科大学附属曲靖医院普通外科二病区，云南曲靖 655000；2. 云南省第一人民医院肝胆科，云南昆明650000）

作为一种全新的评估手段，3D打印技术通过离散堆积方法，能直接、准确、快速的复制出真实肝脏及其脉管系统的实体模型，有助于手术医师分析肝脏解剖、进行术前模拟，确定合理的手术方案[1]。为了进一步探讨3D打印技术在肝脏肿瘤中的应用，本研究选取我院收治的30例肝脏肿瘤患者，全部进行肿瘤切除手术，将30例患者随机分为对照组和观察组，其中对照组在CT重建图像上进行针对、术前评估，拟定手术方案，观察组患者术前经CT检查后影像资料进行肝脏3D重建，导入3D打印机，打印出1:0.6的肝脏物理模型，然后分析肝脏解剖、进行术前模拟，确定手术方案，对比两组患者术中、术后的相关指标。现报告如下。

1 资料与方法

1.1 一般资料

选取我院于2016年5月—2017年5月收治并进行肿瘤根治性手术治疗的30例肝脏肿瘤患者作为研究对象。纳入标准：均经超声、CT扫描等临床检查，确诊为单一病灶，符合手术治疗，并经过患者或其家属知情同意[2]。按照不同诊疗方法随机将患者分为对照组和观察组，每组各15例。其中，对照组男9例，女6例；年龄25～68岁，平均年龄（41.2±1.9）岁；体质量指数（BMI）（24.9±1.3）kg/m2；恶性肿瘤10例，良性肿瘤5例；肿瘤直径（3.5±1.4）cm。观察组男10例，女5例；年龄23～70岁，平均年龄（40.5±1.3）岁；BMI（23.9±1.5）kg/m2；恶性肿瘤11例，良性肿瘤4例；肿瘤直径（3.8±1.6）cm。对比两组患者的性别、年龄、BMI、肿瘤分类以及肿瘤直径等一般资料，差异无统计学意义（均P＞0.05），具有可比性。

1.2 方法

对照组在CT的影像资料上进行术前评估，拟定手术方案；观察组患者术前经CT检查后，对CT图像进行3D重建（图1），将Slicer重建的3D图像STL文件导入到快速成型Cura软件中，采用3dp-240打印机（昆明增材佳维科技有限公司）进行打印1:0.6的3D物理模型（图2），模拟肝脏肿瘤精确切除，尽量在手术过程中规范切除肝脏肿瘤，减少对正常肝组织的损伤，尽可能保留残余肝脏，并且不伤及周围血管，计算肝脏切除体积与残余肝体积，仔细观察测量计划与周围解剖结构的关系，模拟切除平面与周围组织血管，在肝脏物理模型直接模拟手术操作，根据模拟手术测算结果，最终确定手术方案[3-4]。所有手术都由相同的医护人员执行。

1.3 观察指标

⑴ 两组患者平均手术时间、肝门阻断时间、估计出血量、住院时间。⑵ 两组患者的不良事件发生率。⑶ 两组患者手术后的生化指标，包括总胆红素（TBIL）、谷草转氨酶（AST）、谷丙转氨酶（ALT）、直接胆红素（DBIL）、间接胆红素（IBIL）、白蛋白（ALB）、γ-谷氨酰转移酶（γ-GT）。

图1 3D重建图片 A：肝脏中叶肿瘤（肿瘤与血管的关系）；B：肝右叶肿瘤（可看到包块及周围的子病灶）；C：从后面观察肿瘤与门静脉的关系Figure 1 3D reconstruction images A: Tumor in the middle lobe of the liver (relationship between tumor and vessels); B: Tumor in the right lobe of the liver (showing the lump and surrounding child lesions); C: Posterior view of the relationship between tumor and the portal vein

图2 按1∶0.6打印出来肝脏模型Figure 2 The printed 1:0.6 liver model

1.4 统计学处理

数据资料应用SPPS 19.0软件进行统计，计数资料以例数（百分率）[n（%）]表示，组间采用χ2检验，计量资料以均数±标准差（±s）表示，组间采用t检验，P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 两组患者术中指标及住院时间比较

观察组手术时间、肝门阻断时间、出血量、住院时间等指标均低于对照组，组间差异有统计学意义（均P＜0.05）（表1）。

表1 两组患者术中指标与住院时间对比（n=15，±s）Table 1 Comparison of the intraoperative variables and length of hospital stay between the two groups of patients (n=15, ±s)

注：与对照组比较，P＜0.05Note: P＜0.05 vs. control group

2.2 两组术后并发症发生率比较

观察组的总并发症发生率均低于对照组，两组间差异有统计学意义（P=0.001）（表2）。

表2 两组患者并发症发生率对比[n=15，n（%）]Table 2 Comparison of the incidence of complications between the two groups of patients [n=15，n (%)]

2.3 两组患者手术后的生化指标比较

观察组患者治疗后的生化指标，包括TBIL、AST、ALT、DBIL、IBIL、ALB、γ-GT均低于对照组，两组比较差异有统计学意义（P=0.001）（表3）。

表3 两组患者手术后的生化指标对比（n=15，±s）Table 3 Comparison of the biological variables between the two groups of patients (n=15, ±s)

注：与对照组比较，P＜0.05Note: P＜0.05 vs. control group

组别 TBIL（μmol/L） AST（U/L） ALT（U/L） DBIL（μmol/L）IBIL（μmol/L） ALB（g/L） γ-GT（U/L）对照组 28.9±10.8 101.8±46.4 154.2±48.1 17.9±6.8 18.7±7.8 30±3.8 115±5.6观察组 24.7±8.51) 87.6±40.71) 113.6±41.71) 13.6±5.91) 15.5±6.91) 32±4.21) 98±7.21)

2.4 随访

对所有患者进行1～12个月随访，1例失访，3～6个月进行肝脏彩超及上腹部及肺部CT检查。无死亡病例，1例转移肺部，余病例均无进展生存。

3 讨论

肝脏是人体内脏中重要的新陈代谢器官，也是人体中最大的实质性器官[3]。由于社会和经济的不断发展，人们逐渐养成了一些不良的生活与饮食习惯，因而使得肝脏的负担越来越重，导致肝脏肿瘤的发病率呈上升趋势[5]。肝脏肿瘤是临床上常见的肿瘤之一，患者多表现为食欲不振、恶心呕吐、腹胀腹泻、日渐消瘦、肝区疼痛等等，大多数肝脏肿瘤均可经腹腔镜进行切除治疗，但由于肝脏解剖结构异常复杂，如肝脏内含门静脉、肝静脉、肝动脉、胆管等一些管道，这些管道存在变异，而且不同患者肝脏内的血管和胆管的毗邻关系可能不同，因而肝脏肿瘤切除手术存在一定的难度，风险相对较高[6]。有资料[7]表明，在肝脏手术过程中输血率高达10%～20%，其中有相当一部分可以避免的，出血量的多少、肝组织切除范围的大小以及手术时间的长短与患者术后的肝功能、肝脏再生能力以及生存质量密切相关。因此在进行肝脏肿瘤切除术前应进行精细的术前评估、拟定合理的手术方案，以达到对患者的最少创伤、最大肝脏保护以及最佳康复效果[8]。

肝脏外科的发展经历了楔形肝切除、规则性肝叶切除、不规则局部切除、解剖性肝段切除等发展阶段[9]。传统的医学影像技术只能从二维平面反应患者的病灶特点，如B超、CT、磁共振成像（MRI）等，手术医师只能凭经验以及二维灰度图像去估计患者病灶的形状与大小，因此可能导致拟定不合理的手术方案，会对患者造成一定的损伤[10]。王笛乐等[11]报道使用3D腹腔镜可肝切除术有助于精准解剖，缩短手术时间，但他们使用的只是二维图像。白涛等[12]报道大功力电刀在进行切肝手术时，虽然可以缩短手术时间及术中出血量，但由于大功率高频输出效率，存在电热能加重残肝功能损害的潜在可能性。随着医疗科技的进步，3D打印技术渐渐在医学领域应用。3D打印技术是一种新型的数字化技术，可应用于多种行业，如建筑行业、电子行业、服装服饰等，随着3D打印技术的成熟，在医学领域也得到广泛应用[13]。笔者利用该技术可以为每例肝脏肿瘤患者制作物理模型，有效帮助手术医师为患者拟定安全、可靠的手术方案，另外手术前手术医师还可利用此3D打印模型向患者及其家属详细讲解肝脏肿瘤个体情况，让患者及其家属能更加详细的了解病情以及手术的必要性与风险性，改善医患双方对手术方案的理解偏差，更好地进行医患沟通，减少医疗纠纷的发生[14]。国内范应方[15]、张朋飞等[2]报道7例3D打印技术在精准肝脏切除术中应用取得很好效果。方驰华等[3]利用3D腹腔镜及3D打印技术进行肝脏肿瘤切除。国外Madurska等[16]认为3D打印的肝脏结构模型可以提高对复杂的肝脏解剖结构的理解，并且在困难的区域更好地

导航，并且允许外科医生预测在手术过程中可能出现的解剖学问题。Igami等[17]报道应用3D打印的肝脏对术中超声检查不可见的小肿瘤进行肝切除术，而国内及我们主要是对肝脏大肿瘤评估，小的肝癌没有进行这方面研究。除了肝肿瘤外曾宁[18]报道可应用于肝门部胆管癌。笔者使用3D打印技术可对肝脏巨大肿瘤，肝肿瘤周围的子病灶，血管旁的肿瘤进行术前评估，对肝脏肿瘤的规范切除有很大的帮助；观察组15例患者平均手术时间、肝门阻断时间、估计出血量、住院时间均明显减少，总并发症发生率明显降低，且肝功能指标方面也有明显优势。随访1～12个月，1例患者出现肺部转移，余患者均无进展生存。从而发现此技术优于传统影像技术，特别是年轻医生在这方面可以走很大的捷径。

综上所述，3D打印技术辅助外科手术日益普遍，在肝脏肿瘤方面，能有效帮助肝脏肿瘤患者进行精准治疗，提高手术成功率，降低手术风险，利于患者的术后康复，特别是巨大的、血管旁的、肿瘤有子病灶的肝癌应用情况更好，值得临床上推广、应用。

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