3D打印技术在复杂软组织肿瘤切除中的应用

聂远，王东，程雯

（贵州省肿瘤医院/贵州医科大学附属肿瘤医院 骨科，贵州 贵阳 550004）

0 引言

软组织肿瘤可发生于肢体、躯干、脊柱旁、腹膜后等部位，部分颈部、盆腹腔、脊柱旁复杂软组织肿瘤巨大，且累及临近椎管、椎体、重要血管神经、骨盆、重要器官等，手术切除难度大，并发症多，手术时间长，出血量大，一旦处理不慎，可导致严重并发症，甚至导致死亡。因此，为了达到精准切除肿瘤组织，为手术安全保驾护航，我们应用3D打印技术打印肿瘤及毗邻主要骨骼、血管模型，为行软组织肿瘤切除提供有效帮助，开辟新的思路，初步疗效较满意。

1 资料与方法

1.1 一般资料。2017年9月至2018年7月贵州省肿瘤医院收治复杂软组织肿瘤5例，其中3例位于颈部并累计椎管，2例位于盆腔。男4例，女1例，年龄21-42岁，平均31.6岁，多为青壮年。

1.2 方法

1.2.1 三维模型建立：术前行CT或MRI确定肿瘤部位，根据肿瘤部位确定是否需行3D打印模型辅助手术切除。确定病例后，予以东芝双源80排CT行肿瘤部位CTA检查，层厚0.5 mm，CT数据格式DICOM，之后将数据导入至平台软件E3D，行智能处理后，行三维模型建立。

1.2.2 3D打印模型：将已建立的三维模型导入3D打印机，利用打印机打印肿瘤及周围重要骨骼、血管模型，打印机型号为ZLY-300C（武汉智垒），材料为聚乳酸PLA，颗粒直径1.75 mm，打印时间23 g/h，打印模型与实际肿瘤比例为1:1。模型重量根据肿瘤大小及毗邻部位结构而不同。

1.2.3 术前设计及术中应用：术前据3D打印模型，详细设计个性化手术方案。根据肿瘤累及范围，决定切除区域及重建方法。颈部肿瘤根据病灶与锁骨位置，决定是否需行锁骨离断；根据肿瘤与椎管关系，决定椎板打开范围，如椎板切除后不稳定，事先决定侧块/椎弓根置钉位置及长度及棒预弯程度及长度，并根据具体病例，确认手术入路及体位，必要时需取两切口并更换体位。盆腔肿瘤根据病变累及情况，决定是否需行血管置换准备，如肿瘤巨大，术前可行肿瘤栓塞/腹主动脉球囊阻断术。术前常规导尿，灌肠，深静脉置管，备浓红6-8单位，血浆600-800 mL。麻醉方式均选用静脉复合全麻。术中根据肿瘤模型，分离保护肿瘤周围重要血管神经神经，各方位立体观察模型，利于术中方案的实施。

1.2.4 典型病例：患者男性，21岁，因“发现左颈部肿块伴左上肢、双下肢无力6+年”入院。6+年前患者无意中发现左颈部肿块，无疼痛，表面皮肤无发红、破溃、流脓、色素沉着，无畏寒、发热、盗汗、咳嗽、咳痰，无涕中带血，无呼吸困难，无声音嘶哑等不适，伴左上肢及双下肢乏力、活动受限，遂就诊于贵州省某医院行相关检查（具体不详），告知患者及患者家属手术风险较大，患者及患者家属因个人原因未予治疗，自请出院。期间患者于当地私人诊所口服“中草药”及颈部外敷治疗，自诉颈部肿块较前无明显变化，双下肢肌力及活动较前改善，可自行行走。

专科查体：颈软，气管居中，颈静脉无怒张，甲状腺双叶无肿大，左侧颈部扪及一大小约15.0 cm×12.0 cm肿块，质韧，边界欠清，固定，压痛，无明显放射痛。颈椎反弓，胸椎向右侧屈曲；无压痛及叩痛，颈部活动受限；左上肢及双下肢肌力IV级，肌张力高，活动受限，轻度肌肉萎缩。

辅查：颈部CT增强示：左侧锁骨上区巨大软组织占位，神经源性肿瘤？

入院后积极完善相关检查，行颈部CTA检查，并将数据导入至平台软件E3D，行智能处理后，行三维模型建立（图1）。导出STL文件，传至打印机（图2）。于2018年3月14日在麻醉下行前路颈部巨大肿瘤切除+颈总动静脉探查分离、臂丛神经分离+锁骨下动静脉分离+锁骨离断+钢板内固定+经后路颈4-7椎板切开+椎管内肿瘤切除、脊髓探查+钉棒内固定术。术中见肿瘤周围血管神经分布情况及肿瘤大小与打印模型一致。术后标本提示肿瘤切除彻底（图3）。

2 结果

3例颈部肿瘤病理均明确为神经鞘瘤。盆腔肿瘤一例为肿瘤复发，免疫组化明确为低度恶性纤维粘液样肉瘤；另一例术前穿刺结果考虑为神经源性肿瘤。手术时间平均347.8 min，出血量平均3520 mL。与未行3D打印同类型类似手术相比，出血量稍减少，手术时间有所缩短。三例颈部肿瘤获得囊内切除（肿瘤均于椎管内发出并凸向颈部，椎间孔处结扎或分离时肿瘤均破裂），一例盆腔肿瘤为大部分切除，一例盆腔肿瘤行包膜外切除。复查MRI或CT检查提示3例颈部肿瘤、一例盆腔肿瘤切除彻底，一例盆腔肿瘤部分残留。

3 讨论

3D打印在骨肿瘤的应用较多，部分研究用于模型打印，利于手术设计，并指导术中手术切除。通过模型打印，对骨肿瘤立体结构及诊断分型有着重要帮助，并可缩短手术时间。[1-3]。另有大量研究用于模型打印同时予3D打印制作实体导板，术中行引导截骨，提高了手术的精确性，对某些恶性肿瘤的保肢起到了重要的保驾复航作用[4]。同时也有大量研究将3D打印个性化假体应用于肿瘤切除术后的重建，短期回访结果提示该技术对肿瘤切除后缺损重建吻合度及稳定性较高，对比部分既往术中需切除的范围有所缩小，且功能相比较更好[5-7]。

相比较于3D打印技术在骨肿瘤中如火如荼的发展，在软组织肿瘤切除中，3D打印应用较少，文献报道极少。这可能与复杂部位软组织肿瘤发病率较低或者临床医师重视程度较差有关。从本组病例中，我们可以看到，与3D打印在骨肿瘤当中的应用类似，通过3D打印肿瘤模型，能为我们带来更直观的判断，并可通过模型讲解，让患者及家属更加理解手术的风险及复杂，便于术前有效沟通[8]。更为重要的是，通过模型的建立，我们可以在术前反复设计手术入路，设想术中可能遇到的各种困难局面，为患者的手术安全保驾复航。

同时，我们也看到，就目前的技术条件而言，我们只能打印肿瘤组织及毗邻重要血管及骨骼，对神经的打印尚不能完成，这可能与我们采用的CT扫描后数据有关，后期期望能通过MRI扫描提取数据，便于神经打印。同时，应特别注意到，虽然我们术前行3D打印模型，但术前仍需仔细阅读患者影像学资料，如软组织肿瘤侵犯骨骼，3D打印标本中对骨侵犯情况显示可能不足，这时需结合影像学检查综合评估，这对于年轻医生尤为重要[9]。

另外，本组病例病例数较少，回访时间较短，尚需通过大宗病例及长时间回访，更进一步确定该方法的有效性及实用性，同时期望能在目前基础上有所提高。