3D打印辅助腔内治疗复杂主动脉疾病的临床疗效

王耿，洪云恒，陈志强，林春明，庄佩佩，吴权辉，郭进明，李孝虎

主动脉腔内修复术（endovascular aortic repair，EVAR）已经成为治疗主动脉疾病（夹层动脉瘤穿透性溃疡）的首选方法之一［1］。但是，复杂主动脉疾病的腔内治疗仍是血管外科的难点，累及弓上分支的胸主动脉病变及涉及重要内脏动脉的腹主动脉病变仍有较高的病死率和并发症发生率［2-4］。“开窗”“烟囱”“分支支架”“转流”等分支重建技术是解决复杂主动脉疾病的重要手段，这些技术可增加主体支架锚定区及保证重要分支动脉血供，但仍然具有技术难度大、增加内漏发生、神经系统症状并发症等弊端［5，6］。“开窗”技术最大难度在于如何实现窗孔对准分支开口，进而精确定位释放支架［7］。开窗位置和分支支架不匹配，将导致脑缺血、内漏、内脏动脉闭塞等严重并发症。

国内外最新研究显示［8-10］，3D打印技术相对CT血管造影更具有直观性和精准性，有助于术前方案制定，特别是术前精准评估锚定区及测量开窗的部位、大小、角度等。中山市中医院血管介入科2019年12月至2021年10月完成5例3D打印辅助下“开窗”技术在复杂主动脉疾病治疗中的应用病例，现报告如下。

1 资料与方法

1.1 一般资料

共5例患者，均为男性；年龄分别为61、71、64、56、77岁。纳入标准为诊断主动脉夹层、主动脉穿透性溃疡、主动脉瘤、主动脉假性动脉瘤患者，且解剖结构复杂，缺乏足够锚定区，或病变累及弓部血管或重要内脏动脉，难以采用常规的覆膜支架腔内修复技术进行直接修复；排除标准：①患者主动脉解剖情况不适合行腔内支架手术；②患者拒绝行介入治疗；③对造影剂过敏的患者。最终纳入1例肾上型腹主动脉穿透性溃疡，1例近肾型腹主动脉假性动脉瘤，2例累及弓上分支的胸主动脉瘤，1例累及弓上分支的主动脉夹层。

1.2 CT图像获取和3D模型打印

所有患者术前行腹主动脉+胸主动脉CTA（多层螺旋CT平扫+增强+血管三维重建），CT为Brilliance iCT 256层螺旋CT（荷兰飞利浦公司），经肘静脉注射造影剂优维显370，注射流速4 mL/s，总量80 mL，图像重建层厚1 mm，重建间隔0.5 mm，输出DICOM格式原始数据文件。

将CT原始数据导入Mimics 19.0软件，进行主动脉三维重建，提取病变部分，并以STL格式导出模型，将STL模型数据导入Materialise 3-matic11.0软件进行模型调整，模型调整后以STL格式保存并导入Makerbot工作室进行打印调整，调整后以cbddlp格式保存三维模型，将文件cbddlp拷贝到SD卡，在3D打印机进行三维打印成形主动脉形态。打印材料为液态光敏树脂UV，使用材料的价格根据每个患者病变部位体积不同而不同，约1元/1 mL，每个模型约20~35元。

1.3 操作方法

术前根据CTA检查结果及3D打印模型模拟后制定手术方案，测量主动脉直径（近、远端锚定区、双侧髂股动脉）及病变段长度，观察瘤体、瘤颈等成角及扭曲、分支动脉情况（直径、开口位置、适宜C臂角度），分析讨论手术方案、支架选择、“开窗”或放置“烟囱”支架部位。术中根据1∶1的3D打印模型，原位“开窗”“烟囱”支架植入、或进行1∶1体外覆膜支架体外预“开窗”。术后7天内复查主动脉CTA，评估是否发生Ⅰ型或Ⅲ型内漏以及分支动脉供血情况。

2 结果

2.1 一般结果

5例患者均进行3D打印模型制作，术前根据CTA检查结果及3D打印模型模拟制定手术方案。全部患者手术均获得技术成功，术中即刻造影及术后第7天复查CTA未见内漏，分支支架血供良好，未发生相关的严重并发症。

2.2 腹主动脉病变的治疗结果

1例患者诊断为腹主动脉瘤合并肾上型腹主动脉穿透性溃疡，因腹主动脉穿透性溃疡累及腹腔干、肠系膜上动脉，腹主动脉瘤距离双肾动脉较近（＜1.0 cm），锚定区不足，借助术前3D打印模型，成功在主体覆膜支架（Ankura，深圳先健）上通过体外“双开窗”技术保留了腹腔干、肠系膜上动脉。该患者为CKD5期维持透析患者，因此不保留双肾动脉，术中复查DSA造影及术后第7天复查CTA，支架位置良好，无内漏，分支支架血供良好。见图1。

图1 腹主动脉瘤合并肾上型腹主动脉穿透性溃疡患者行腔内修复术+腹腔干、肠系膜上动脉“双开窗”A：术前CT血管造影；B：3D打印模型；C：术后数字减影血管造影；D：术后复查CT血管造影

1例患者诊断为近肾型腹主动脉假性动脉瘤，根据CTA测量瘤颈约1.2 cm，术前未能确定锚定区是否足够，实际3D打印模型测量瘤颈＜1.0 cm，提示不能常规EVAR，手术方案：Ankura主体覆膜支架系统+左肾动脉烟囱支架植入。术中复查DSA造影及术后7天复查CTA提示支架位置良好，无内漏，分支支架血供良好（见图2）。

图2 近肾型腹主动脉假性动脉瘤行腔内修复术+左肾动脉烟囱支架植入 A：术前CT血管造影；B：3D打印模型；C：术后数字减影血管造影；D：术后复查CT血管造影

2.3 主动脉夹层的治疗结果

1例患者诊断为Standford B型主动脉夹层，因夹层破口累及左锁骨下动脉，临近左颈总动脉开口，借助术前3D打印模型，术中使用Ankura覆膜支架系统，行左颈总动脉体外“开窗”覆膜支架植入。左锁骨下动脉因“开窗”对位不准后直接封堵，术前CTA显示右椎动脉优势不做进一步处理。术中复查DSA造影及术后7天复查CTA提示支架位置良好，无内漏，分支支架血供良好，无脊髓缺血、脑梗死、左上肢缺血等并发症。见图3。

图3 Standford B型主动脉夹层患者行腔内修复术+左颈总动脉架原位“开窗”A：术前CT血管造影；B：3D打印模型；C：术后数字减影血管造影；D：术后复查CT血管造影

2.4 胸主动脉瘤的治疗结果

1例患者诊断为主动脉弓动脉瘤并穿透性溃疡，由于瘤体累及左锁骨下动脉开口，临近左颈总动脉开口，借助3D打印模型参照下进行左锁骨下动脉、左颈总动脉、右头臂干动脉体外三分支“开窗”。术中使用Ankura覆膜支架系统。术中复查DSA造影及术后第7天复查CTA，支架位置均良好，无内漏，分支支架血供良好。见图4。

图4 主动脉弓动脉瘤并穿透性溃疡患者行腔内修复术+体外三分支“开窗”A：术前CT血管造影；B：3D打印模型；C：术后数字减影血管造影；D：术后复查CT血管造影

另1例患者诊断为胸主动脉瘤，由于瘤体近端距离左锁骨下动脉过近（＜1.0 cm），参照3D打印模型，制定手术方案：左锁骨下动脉原位“开窗”+左颈总动脉烟囱支架植入。术中使用Ankura覆膜支架系统。术后第7天复查CTA，支架位置均良好，无内漏。见图5。

图5 胸主动脉瘤行腔内修复术+左锁骨下动脉原位“开窗”+左颈总动脉烟囱支架植入术 A：术前CT血管造影；B：3D打印模型；C：术后数字减影血管造影；D：术后复查CT血管造影

3 讨论

传统的血管腔内治疗，术前评估往往采用CTA、DSA等影像学结果，但是CTA及DSA造影提供的是2D的平面图像，常常存在计算误差较大、术中情况考虑不足的情况［11-13］。相对于简单的主动脉血管病变，复杂主动脉病变血管解剖条件更为多变。精准的术前测量是权衡复杂主动脉病变是否适合腔内治疗，及术前评估如何延长锚定区及保证重要分支动脉血供的重要决策依据。3D打印技术可将影像学结果打印为同比例的真实血管模型，从而有利于医生进行评估甚至可以模拟手术过程，探索3D打印技术在复杂主动脉疾病的应用具有重要临床意义［14］。

本研究5例患者术前均将靶血管等比例打印，进行细致的手术规划及术前模拟操作。完成的5例患者包括涵盖了常见的复杂主动脉病变，包括：1例肾上型腹主动脉穿透性溃疡，1例近肾型腹主动脉假性动脉瘤，2例累及弓上分支的胸主动脉瘤，1例累及弓上分支的主动脉夹层。初步结果提示该方法治疗效果满意，研究结果证实3D打印辅助复杂主动脉疾病的技术优势，包括：①3D打印技术可以精确模拟胸主动脉弓3支重要分支的开口位置、直径、成角等情况，协助方案的选择以及“开窗”位置的判断等，以此指导腔内治疗复杂胸主动脉瘤、胸主动脉夹层、胸主动脉穿透性溃疡方案选择；②3D打印技术可以精准提供复杂腹主动脉疾病的瘤体特征及锚定区具体数值、与肠系膜上动脉及双侧肾动脉位置关系等，确保主体支架上的“窗口”与目标分支动脉的开口对合精准。③本研究中购置3D打印机及相关软件花费约3万元，每例患者3D打印模型费用约20~35元，3D打印技术可行性及性价比好。

本研究结果初步证实，3D打印辅助腔内治疗能使复杂主动脉疾病腔内治疗直观化、精准化，具有良好的可行性。但本研究中打印3D模型耗时6至16小时，3D模型送至供应室消毒至少耗时16 h，不适合应用于主动脉急诊手术。另外，3D打印技术尚缺乏统一的技术标准评估所打印模型的合理性，未来需要开展更多的研究去证实3D打印技术辅助主动脉疾病腔内治疗的优越性。