【解析】3D打印在脑出血治疗中的应用

脑出血是神经外科的急危重症。随着精准医学理念的发展，微创血肿穿刺引流术因其简单、安全、快速、损伤小的优势应用越来越多。准确而安全的穿刺是保证疗效和预防并发症的关键，但是临床上因为CT定位误差、术者操作偏差、患者个体差异等因素均可引起穿刺方向、距离等出现偏移，导致穿刺失败。准确而安全的穿刺是保证脑出血手术治疗效果和预防并发症的关键。

3D打印技术是当今最热门的生物医学研究方向之一，通过影像技术(CT﹑MRI等)资料的辅助，应用计算机辅助设计技术虚拟出待构建体的三维结构，然后用相应的材料逐层创建出实体，具有高精度、构建速度快的优点。

滨医附院神经外科应用3D导板导航下微创血肿穿刺具有三个特点：
（1）精准、安全。
（2）无需全麻、头架固定。
（3）3D打印材料费仅仅50元。

1. 影像资料的获取：
患者行颅脑CT检查，采集高分辨率薄层CT扫描数据。一般采用64排螺旋CT，扫描层厚lmm，重建层厚0.5mm，层间距0.1mm。将原始CT图像以DICOM格式保存以后，再刻录导出至DVD光盘中。

2. 术前准备：
（1）高配置台式机电脑、3D打印机、3D打印耗材、3D打印设计软件等。
（2）医用颅脑外科电钻及钻头，无菌手术器械包，2%利多卡因，5ml注射器，无菌敷料包及洞巾，无菌手术衣及手套、缝线，一次性脑室外引流器， 记号笔等。
（3）患者准备：监测并控制血压，行血常规、血型、凝血功能、肝肾心功能、电解质、血糖等化验，心电图，术前禁食，剃头等。

3. 颅脑CT数据的自动导入：
利用Mimics 16.0软件的自动导入DICOM格式的二维图像资料的模块，对资料的完整性检测完毕之后，将DICOM格式的颅脑CT扫描数据导入计算机系统中的Mimics 16.0软件中，进行无损压缩及序列检测，并设定好颅脑的前、后、左、右、上、下的各个方向，确定颅脑图像的冠状面、矢状面和横断面，进而完成颅脑数据的自动导入。

头部及颅内血肿的三维模型


“整个面具”的三维模型

4. 设计颅内血肿的穿刺通道：
颅内血肿的穿刺通道的设计，首先根据之前三维重建的头部模型确定好穿刺点，然后根据之前三维重建的颅内血肿模型，精确计算穿刺通道的长度和方向，穿刺通道注意避开外侧裂及周围重要的血管、神经。颞部穿刺点应避开颞部重要血管及功能区，穿刺通道应避开外侧裂、大脑中动脉等重要结构。


圆柱体的三维重建效果图


穿刺通道的三维重建效果图






5. 3D打印引导下微创穿刺术


滨医附院神经外科在2015年9月成立3D打印医学研究所，在李泽福主任带领下成功将3D技术应用到神经外科临床治疗中，并取得了骄人的成绩。

自3D导板下微创血肿穿刺术开始应用至今，经过无数次的改良创新，进行了近100例手术，手术效果满意，随机选取几例与大家分享：

病例一
患者李某某，女，46岁，因“突发言语障碍及右侧肢体活动不利1天”入院。

入院查体：嗜睡状态，言语不清。双瞳孔直径约2mm，对光反应灵敏，右上肢肌力1级，右下肢肌力2级，左侧肢体肌力5级。颅脑CT示左侧基底节区脑出血。入院后排除手术禁忌症，行3D导板下经颞部微创血肿穿刺，术后复查CT如图，引流管位置满意。12天后复查颅脑CT血肿完全吸收，患者右侧肢体肌力恢复到4级，生活自理。


患者一影像资料

病例二
患者高某某，女，72岁，因“突发意识不清1小时”入院。

入院查体：昏迷状态，刺痛睁眼，无言语。双侧瞳孔直径约2mm，对光反应迟钝。右侧肢体刺痛无反应，左侧肢体刺痛屈曲。颅脑CT示左侧基底节区脑出血。入院后排除手术禁忌，行3D导板下经额部血肿腔穿刺术，术后复查颅脑CT如图，引流管位于血肿腔中心，穿刺位置满意。术后半月复查颅脑CT示血肿完全吸收，右下肢肌力3+，右上肢肌力3级。3月后患者门诊复查右侧肢体肌力恢复到4级，生活自理。


患者二影像资料

病例三
患者张某某，男，50岁，因“突发言语不清伴右侧肢体活动不利6小时”入院。

入院查体：嗜睡状态，呼喊睁眼，言语不清。双侧瞳孔直径约2mm，对光反应迟钝。右侧肢体肌力2级 ，左侧肢体5级。颅脑CT示左侧基底节区脑出血。入院后排除手术禁忌，行3D导板下经额部血肿腔穿刺术，术后复查颅脑CT如图，引流管位于血肿腔中心，穿刺位置满意。术后17天复查颅脑CT示血肿完全吸收，右下肢肌力4+，右上肢肌力4级。生活自理。


患者三影像资料

病例四
患者王某某，男，46岁，因“头痛伴左侧肢体活动不灵3天”入院。

入院查体：嗜睡状态，呼叫睁眼，言语尚可。双侧瞳孔直径约2mm，对光反应存在。左侧肢体肌力2级 ，右侧肢体肌力5级。颅脑CT示右侧基底节区脑出血。入院后排除手术禁忌，行3D导板下经额部血肿腔穿刺术，术后复查颅脑CT如图，引流管位于血肿腔中心，穿刺位置满意。辅以尿激酶血肿腔注入术后3天复查血肿已基本没有。


患者四影像资料

准确而安全的穿刺是保证脑出血手术治疗效果和预防并发症的关键。目前术中CT定位、计算机辅助引导、手术机器人辅助等是临床上较常见的手术定位系统，但它们各有利弊。

术中CT定位在多数医院比较普及，设备价格便宜，但术中操作不灵活，需要反复调整穿刺，并且有射线辐射危害；计算机辅助引导虽然定位精确，术中可提供实时的图像支持，但价格昂贵，还需要安装定位装置；手术机器人是最新的术中定位手段，它克服了人手抖动缺点，定位精确，但价格极其昂贵,尚未普及。

随着计算机技术的发展，数字化手术辅助定位系统被越来越多的应用于手术，术前在计算机上可以精确设计并模拟手术方案，术中辅助指导医生将设计方案完整、准确地实现。

3D打印技术是当今最热门的生物医学研究方向之一，通过影像技术(CT、MRI等)资料的辅助，应用计算机辅助设计技术虚拟出待构建体的三维结构，然后用相应的材料逐层创建出实体，具有高精度、构建速度快，可实现按需制造等优势及个性化、精准化、远程化等优点，特别适合于医学领域的应用。应用3D导板辅助微创血肿穿刺不仅精准、安全，而且局麻下就可以进行手术，降低了全麻手术风险，大大节省了手术费用。

作者： 李泽福