3D参数曲面平面拓扑导板在主动脉开窗/分支支架腔内修复技术中的临床应用

付东生， 刘 昭， 杨 超， 李 沁， 陈阁政， 孙莉莉，李文东， 周敏捷， 刘 晨， 乔 彤， 李毅清， 李晓强

（1.南京大学医学院附属鼓楼医院血管外科，江苏 南京 210008；2.华中科技大学同济医学院附属协和医院血管外科，湖北 武汉 430022；3.云智愈（南京）医疗科技有限公司，江苏 南京 211215）

近年来，血管腔内修复术已成为降主动脉及腹主动脉疾病的主流治疗手段[1-2]。随着外科医师腔内技术的进步和腔内器械的发展，对累及重要分支的主动脉疾病行全血管腔内治疗成为可能。20世纪90年代末期，随着开窗/分支支架腔内修复(fenestrated/branched endovascularaortic repair,F/B EVAR)的出现，全腔内技术用于重建主动脉弓上分支，以及内脏动脉区分支。该技术符合生理，中长期并发症较少，许多不适合行开放手术的主动脉弓部及胸腹主动脉的动脉瘤及夹层病人从中受益[3]。

F/B EVAR技术成功的关键是开窗位置的准确性，这取决于术前的测量结果。目前无论是医师自制或商品化支架，大部分通过专业软件定位，在实际使用中有许多缺陷。使用3D打印技术对弓部及内脏区开窗窗口进行精确定位，取得良好的效果[4-5]，但存在制备时间较长、使用较复杂等局限。

南京大学医学院附属鼓楼医院(鼓楼医院)血管外科及华中科技大学同济医学院附属协和医院(协和医院)血管外科自2020年8月至2022年4月，采用3D参数曲面平面拓扑导板 (3D parametric surface planar topological guide plate)技术指导医师自制支架 (physician-modified stent-graft，PMSG)开窗及分支支架方法治疗主动脉弓部及胸腹主动脉病变17例，取得良好疗效，现报道如下。

资料与方法

一、临床资料

2020年8月至2022年4月，共有8例主动脉弓部病变(主动脉弓部动脉瘤4例、主动脉弓部夹层4例)，9例胸腹主动脉病变 (胸腹主动脉瘤5例、胸腹主动脉夹层4例)在3D参数曲面平面拓扑导板技术指导下PMSG行F/B EVAR治疗。平均年龄(61.06±11.23)(39～78)岁，其中男 14 例，女 3 例。主要危险因素包括：高血压15例(88.24%)，高血脂9例(52.94%)，吸烟 8例(47.06%)，冠心病 4例(23.53%)，脑梗死个人史2例(11.76%)。本研究经鼓楼医院医疗技术伦理委员会及协和医院医疗伦理委员会批准，病人及家属均签署知情同意书。

二、术前准备

除术前一般检查外，所有病人术前均行薄层增强CT检查，并将原始数据文件导入3Mensio(Pie Medical Imaging，荷兰)或 Endosize 软件(Therenva，法国)行三维重建(见图1A、2A)，设计F/B EVAR手术方案，并测量各分支动脉尺寸，作术中材料准备。

三、3D参数曲面平面拓扑导板制作

将病人Dicom数据导入Mimics Medical 21.0中，使用threshold命令提取主动脉血管并导出STL模型。STL模型导入Geomagic Desgin DIRECT 2014中，提取主动脉血管模型中轴线，根据血管模型中轴线与术前规划血管支架参数，进行血管支架与分支血管逆向设计并导出IGS格式模型 (见图1B)。IGS格式模型导入Rhino7中，使用Unroll Developble Surface命令展开曲面得到纸质血管平面图并导出PDF格式。在PDF文件中对纸质导板行标注测量辅助线，打印后使用毫米尺测量辅助线确认精度(见图1C)。

图1 3D参数曲面平面拓扑导板的设计

四、术中支架制备

根据主动脉病变影像学资料软件测量结果，选择合适规格并具有后释放系统的胸主动脉支架(Ankura，中国先健科技公司；Captiva，美国Medtronic公司)和分支动脉支架 (Viabahn覆膜支架，美国Gore公司；Fluency覆膜支架，美国Bard公司；Lifestream球扩覆膜支架，美国巴德公司)，并制定主体支架和分支支架的不同组合方案，同时准备相应的导丝、动脉鞘和扩张球囊。

将主动脉支架在体外完全释放，将3D平面导板完全覆盖于主动脉支架表面，根据导板开孔处，调整支架相对位置，在无骨架处标记开窗或分支支架位置，使用电灼笔行体外开窗，开窗大小需小于分支血管直径1～2 mm(见图2B)。对于需严密封闭防止内漏的窗口，使用修剪后的短Viabahn支架制作短内分支或短外分支，一般弓部制作短内分支，胸腹主段制作短外分支。使用去毛的铂金弹簧圈(Cook公司，Boston Scientific公司)，使用不可吸收缝线将其缝合于窗口边缘，加强窗口并作为术中显影标记。所有窗口均植入覆膜支架，根据血供条件和备货情况，选择自膨覆膜支架或球扩覆膜支架。

根据支架的结构和术中需要，可在主动脉支架近端缝合标记点，作为术中定位。使用缝线和V18导丝(美国波科公司)将支架束径(弓部病变30%～50%，胸腹主病变20%～30%)，以利术中调整支架位置，选择窗口，同时保留重要分支动脉的血供，最后将束径后的支架回装至输送鞘内。

对于主动脉弓部病变，常规使用支架预弯技术，对支架预塑形，将窗口对向大弯侧。若需将支架放置于升主动脉较深处，则修剪支架Tip头至较短水平。

五、手术治疗

(一)主动脉弓部病变

对于弓部病变病人，通常取股动脉、左肱动脉和右腋动脉三个入路，显露各通路动脉。经股动脉入路将PMSG送入主动脉弓相应位置，缓慢释放主动脉支架前段束径部分，从分支各动脉入路。支架在束径状态下，插入导管选择性地逐一从无名动脉、左颈总动脉、左锁骨下动脉顺序进入各自窗口，再插入适合的长血管鞘或直接植入分支支架输送系统。拉出束径的导丝，完全释放胸主动脉支架。最后，根据不同的病变和分支动脉口径，分别置入相应的分支支架。再用相应的球囊后扩张，防止桥接处内漏。行升主动脉及主动脉弓造影，确认各分支动脉通畅情况和是否有内漏，完成全腔内手术(见图2)。

图2 典型病例的手术过程和随访影像

(二)胸腹主动脉病变

对于胸腹主动脉病变病人，通常取右股动脉、左腋动脉、左股动脉三个入路。根据术前评估，一侧股动脉作为PMSG入路，常规在左腋动脉置入一把16～18 F血管长鞘(Gore Dryseal Flex)，作为内脏动脉支架主要入路，另一侧股动脉作为辅助入路。送入PMSG，逐步释放。在半释放状态下，通过预开窗窗口依次选择各分支动脉，确认各分支均可靠、置入导丝后，解除束径，沿超硬导丝逐个分支动脉送入血管长鞘及分支动脉支架，逐个释放。建议所有窗口均植入支持性、柔韧性良好的覆膜支架。常规使用扩张球囊扩张桥接处。最后，根据病变情况，在开窗支架远端或近端继续植入主动脉支架，完整修复胸腹主动脉病变(见图3)。

图3 典型病例的手术过程和随访影像

六、术后随访

病人出院后，采用电话、门诊和影像学随访。术后1、3、6、12个月门诊随访，并行主动脉CT血管造影(CT angiography，CTA)检查，之后每半年1次随访，每年1次CTA检查。

结 果

一、一般情况

共17例病人行3D参数曲面平面拓扑导板技术指导PMSG开窗或分支支架全腔内修复术。其中主动脉弓部动脉瘤4例，主动脉弓部夹层4例，胸腹主动脉瘤5例，胸腹主动脉夹层4例。其中弓部三开窗7例，双开窗1例；胸腹主动脉四开窗1例，三开窗7例，双开窗1例。急诊手术6例，择期手术11例。

二、手术及术后并发症发生情况

平均手术时间 (4.57±2.29)(1.50～10.67)h，其中平均支架制备时间 (55.06±18.66)(21～83)min，血管腔内操作时间 (114.76±81.45)(44～342)min，平均术中出血量(188.24±216.61)(0～1 000)mL，输血量 (40.76±150.35)(0～693)mL，造影剂使用量(134.35±8.40)(112～151)mL，放射剂量(1 153.24±141.07)(927～1343)mGy。平均术后住院时间(7.71±6.22)(1～30)d，重症监护室时间(0.88±1.45)(0～6)d。

主动脉支架覆盖长度(240.47±21.81)(215～268)mm，共行开窗/分支50个窗口。其中14个窗口为单纯开窗，29个窗口采用内分支，7个窗口采用外分支。分支动脉采用覆膜支架植入45条，裸支架植入5条。所有17例病人50个窗口/分支支架均对位准确并成功置入导管，无中转开放手术或行烟囱支架，但1例主动脉夹层病人右肾动脉纤细且扭曲，植入长鞘失败，但血流通畅。3例在支架植入前行腹腔干动脉栓塞。无病人行脑脊液监测或引流。

本研究术后30 d内死亡1例，该例主动脉弓部双开窗病人(左锁骨下动脉、左颈总动脉开窗及内分支)术毕安全返回病房，数小时后猝死，抢救无效死亡，具体原因不详，未发生截瘫。1例主动脉弓部动脉瘤病人术后出现左侧小脑脑梗死。

三、术后随访

随访时间12(1～20)个月，无弓部及内脏动脉丢失。1例主动脉弓部病人术后复查显示内漏发生，为Ⅰc型内漏，再次行血管腔内手术后治愈。1例胸腹主动脉病人复查出现肾动脉处内漏，为Ⅲc型内漏，未特殊处理，随访观察。3例主动脉弓部夹层病人均存在远端破口，1例术后行胸腹主动脉F/B EVAR，2例随访观察。随访中无截瘫、脑梗死、逆行撕裂(逆撕)A型夹层。

所有病人随访中无死亡，未见动脉瘤腔或夹层增大，无不适症状。典型手术过程和影像学资料见图 2、3。

讨 论

目前，针对累及重要分支的主动脉疾病治疗方法主要有3种：传统开放手术、开放与腔内相结合的杂交手术和全血管腔内治疗。其中开放手术创伤大，风险高，需病人一般情况好，且围术期并发症及死亡率较高，适用病人范围有限[6]。杂交手术，避免了体外循环及巨大手术创伤，但仍需开胸或开腹，有一定手术创伤，手术时间长。研究表明，杂交手术并发症发生率与传统开放手术相比，优势并不明显[7-8]。

对累及重要分支的主动脉疾病行全血管腔内治疗，其创伤小、恢复快，围术期并发症发生率及死亡率低，但技术十分复杂，是一个充满挑战的领域[9-10]。主要有多烟囱技术、开窗/分支支架技术等。其中，多烟囱技术采用标准规格的商品化支架，无需订制支架或术中制作支架，手术时间相对较短，技术相对简单[11]。但该技术使用较长的覆膜支架作为分支动脉分支支架，支架与支架间存在间隙，且相互挤压，血流动力学并不符合生理情况，且长期随访中，内漏的发生率和分支动脉支架的闭塞率较高。F/B EVAR技术，可实现符合正常生理的解剖学重建，分支支架较短，是全腔内血管治疗的最理想方式。文献表明，在主动脉弓部，全腔内效果与开放手术相似，适用于不适合巨创开放手术的病人。对于胸腹主动脉病变而言，F/B EVAR的死亡率及并发症发生率均明显降低，且适用于有严重合并症的年老体弱病人[12-13]。临床经验表明，考虑行开放手术的病人一般情况较好，传统开放手术的手术风险高于全腔内治疗，且预后较差。

开窗或分支支架技术成功的关键因素是开窗位置的准确性，若对位准确，能取得良好的治疗效果。但由于主动脉解剖复杂，易发生对位不准。一旦丢失分支动脉，则会造成严重并发症。然而加大窗口，可减少对位难度，却易造成内漏。目前，无论是厂家定制支架或PMSG，主要通过Endosize、3Mension等专业软件，根据薄层增强CT检查行主动脉重建，使用软件的测量功能，明确各开窗支架和分支支架位置。虽然在大部分病人中取得较准确的定位，但实际使用中仍有许多缺陷，特别是对于复杂病变，往往难以准确定位窗口。针对这个难题，笔者采用3D打印技术指导PMSG制备，根据病人的解剖情况制备3D打印模型，于模型中释放支架，从而精确定位开窗位置，达到个体化精准治疗，取得较好的临床疗效[3-4]。

但3D打印模型从制备至实际使用需要一定时间的准备。由于材料的特殊性，打印需要一定制备时间，加上低温消毒，往往需要24～72 h术前准备。对于急诊手术或较紧急的情况，常难以满足临床需要。因此，需寻找一种较传统测量精准快捷而适用于急诊或准备时间不足时的新方法。

3D参数曲面平面拓扑导板技术为解决这个难题提供了思路，可将3D结构的数据资料转变为平面设计[14]。对于F/B EVAR中的个体化精准定位，笔者也采用该技术进行手术仿真。借助病人影像学资料行手术预演，模拟支架植入主动脉内的情况，确定三维情况下各重要内脏分支开口的位置，然后将支架拉直，制备成平面导板供手术使用。

笔者在临床中采用3D参数曲面平面拓扑导板技术，取得良好的临床效果，主要优点如下：①制备时间快，满足临床需要。在急诊手术的情况下，从读取CT数据、制备导板至消毒完成可供使用，仅1 h内，可满足绝大多数急诊手术需要，也可在不方便3D打印时采用。②定位准确，模拟支架在血管内的形变情况，从而达到对分支动脉开口的精确定位。③使用简单快捷，避免传统PMSG反复测量的过程，将平面导板在主动脉支架外表面直接定位标记，可迅速准确地选择开窗位置，避免人为测量误差，从而优化主动脉开窗流程，有利于推广。但在使用中笔者也发现一定缺陷。主动脉严重扭曲、解剖复杂时，较难达到精确定位。此种情况下，3D打印模型有明显优势。

在平面模板定位的同时，笔者还采用以下技术：①导丝和缝线结合的支架预束径技术，将支架直径临时缩小。术中，由于主体支架口径缩小，与血管壁存在间隙，在操作过程中分支仍保持充足的血供，术中无需附加任何转流术。同时支架还有一定的移动空间。②内外分支技术，使原有的线面接触，变为面面接触，有效预防内漏的发生；③在弓部病变中采用预塑形技术，可迅速定位，简化选择窗口的过程。以上这些方法均保证复杂的F/B EVAR手术顺利进行。

本研究也出现F/B EVAR常见的并发症，如桥接处Ⅲc型内漏，主要原因是该病例未采用内外分支技术，而在采用分支技术的病人中，未出现Ⅲc型内漏。本研究有1例分支支架远端反流的Ⅰc型内漏，分支支架尺寸选择较小所致。本研究唯一术后死亡病例，为主动脉弓部夹层，采用双开窗技术，仅重建左锁骨下动脉和左颈总动脉，主动脉支架裸段进入无名动脉内，对升主动脉大弯侧有外扩力。分析原因，可能造成逆撕A型主动脉夹层，导致病人迅速死亡。由于主动脉弓部的解剖特殊性，笔者认为在弓部使用近端带裸支架的主动脉支架行F/B EVAR时，应尽量采用三开窗技术，将裸支架置于完全健康的升主动脉内，可避免出现逆撕A型夹层这一严重并发症发生。

综上所述，3D参数曲面平面拓扑导板技术指导下F/B EVAR治疗复杂主动脉病变，相对于现有的全腔内方法，优势如下：①应用现有的商品主动脉支架就可行PMSG治疗，费用低，制备迅速；②3D平面拓扑导板技术大大提高开窗的准确性，避免人工测量误差，同时技术简单、时间短，满足急诊需要；③结合支架束径技术、内分支技术、预弯技术，大大减少并发症的发生，并优化手术过程。

目前中、短期随访表明，死亡率和脑部并发症发生率低，内漏发生率较低，在病情复杂的病人中取得较好的临床疗效，但中、长期的结果还有待进一步观察。