李晓强：3D打印指导下预开窗和内分支技术应用于弓上三分支重建

来源：365医学网


胸主动脉腔内修复术（thoracic endovascular aortic repair，TEVAR）已成为治疗降主动脉病变的优选方法。对于累及主动脉弓和升主动脉的病 变，因累及弓上重要分支，传统仅能通过开放手术 治疗，但其创伤大，有着较高的死亡率和并发症发 生率。近年来，出现了全腔内技术治疗主动脉弓及 升主动脉病变，但是手术难度很大，相关文献和临 床研究较少，安全性和有效性存在争议。

本中心采用3D打印指导医师自制支架（physi- cian-modified stent-graft，PMSG），开窗或分支支架技术（fenestrated/branched thoracic endovascular aortic repair，F/B-TEVAR）全腔内治疗三分支重建主动脉弓部病变40例，取得了较好的临床疗效，现报道如下。

资料与方法
一、一般资料
回顾性分析2018年2月至2021年10月南京大学医学院附属鼓楼医院血管外科在3D打印指导下行主动脉弓上三分支重建的40例主动脉弓部病变患者的临床资料。其中男性31例，女性9例；年龄（59.63±11.86）岁（范围37~78岁）。40例患者中，主动脉弓动脉瘤13例［瘤体直径为（49.41±13.87）mm］，主动脉弓部夹层27例（其中包括 TEVAR 术后逆撕5例，内漏 5例，A 型夹层术后内 漏 2例）；原发病例20 例。在患者中存在的主要危险因素有高血压36例（90.0%），高脂血症17例（42.5%），脑梗死5例（12.5%），冠心病4例（10.0%），糖尿病4例（10.0%），吸烟史4例（10.0%）。所有患者升主动脉健康或已行升主动脉置换术，病变位置位于无名动脉周围或以远。主要临床表现包括胸痛 26 例，无症状体检发现8例，另 外6例未出现主要症状。术前均行CTA检查确诊。本研究经南京大学医学院附属鼓楼医院医疗技术伦理委员会批准（批号：2017-015-05），患者及家属均签署知情同意书。

二、手术方法
1.术前数据采集：患者术前行主动脉薄层增强CT扫描，Dicom数据文件输入Endosize或3Mensio软件行三维重建（图1A），并评估及测量病变情况，包括病变类型（真性动脉瘤或夹层动脉瘤）、近远端锚定区直径、重要分支直径及病变长度等。确定患者的病变及解剖结构适合F/B-TEVAR后，制定手术方案。

2.3D打印模型的制作：将Dicom数据文件输入Mimics软件，对主动脉弓区域血管进行三维重构，重构内容包括近远侧正常主动脉、病变主动脉和弓部重要分支开口。准确测量出近远端正常主动脉和三分支内腔纵横轴直径以及病变长度。重 构后的三维模型数据输入设计软件（Geomagic Studio2014）进一步预处理（图1B）。使用逆向工程技术进行血管的非参数化曲面重构，结合主动脉支架的力学特性，模拟支架植入后的血管形变，得到血管的CAD数学模型，使用设计软件（Geomagic Design Direct）进行模拟分析后，将主动脉弓三分支开窗定位孔，设计3D打印导板（图1C）。输送数据至3D打印机完成透明中空3D主动脉弓模型制备。打印好的3D模型行环氧乙烷消毒，并密封包装备用。

3.术中PMSG：根据3Mensio或Endosize软件测量结果，选择合适的具有后释放系统的胸主动脉支架（Ankura，深圳先健公司；Captiva，美国Medtronic公司）和分支动脉支架（美敦力腹主动脉覆膜髂支，美国Medtronic公司；巴德公司覆膜支架，美国Bard公司；戈尔覆膜支架，美国Gore公司），根据解剖情况设计手术方案，一般对于可能发生内漏的窗口（如发自动脉瘤的分支动脉或位于夹层破口附近的分支动脉开口），如主动脉弓的曲度较大或近端锚定区长度过短，采用内分支技术，对于不累及病变的窗口，采用单纯开窗的方法。同时准备相应的导丝导管、动脉鞘和扩张球囊。将胸主动脉支架植入透明3D打印模型中，支架近端位于术前计划的锚定处，缓慢完全释放，释放过程中，注意随时调整支架位置，确保窗口处无支架骨架累及。自3D模型分支动脉开口，使用消毒的记号笔在支架膜上标记分支动脉开口位置（图1D、图 2A）。自模型中取出支架，在标记处使用电灼笔开孔。对于累及病变，需严密防止内漏的开口，常规采用内分支技术，即修剪相应直径戈尔覆膜支架（直径小于预期植入分支支架1~2 mm，如肾动脉直径8mm，则行7mm开窗）至 3~5mm 长度，外口使用5-0不可吸收缝线（Prolene，美国强生公司）与窗口处连续缝合，将内分支置于大支架内部，以防发生支架桥接处内漏（图1E）。对于不累及病变的窗口，行单纯开窗，同样窗口小于预期分支支架直径 约1~2mm，以防内漏。使用去毛的铂金弹簧圈（美国Cook公司），用不可吸收缝线（Prolene，美国强生公司）将其缝合于窗口边缘，加强窗口边缘和作为术中透视下操作的标记。对于无加强筋的主动脉支架（如Medtronic Captivia）于胸主动脉支架大弯侧顶部缝上一不透X线标记，一般用原支架上的小金属标记，使得造影时能够观察到标记，以利定位。在支架小弯侧应用Prolene缝线和V18导丝（美国Boston Scientific公司）组合，由于束径的作用是方便支架进入血管，当支架进入之后，需要将束径解开，故用一种可解脱的缝合方法将胸主动脉支架前段直径缩小30%~50%，近端自裸支架开始，远端至左锁骨下动脉窗口以远一节骨架，一般长80~100mm（图1F、图2A）。若裸支架可能进入升主动脉较多，则可修剪TIP头（位于支架前的尖头，作用是引导支架伸入血管）至较短水平，避免损伤心脏瓣膜。完成 PMSG和束径后将胸主动脉支架重新收入支架输送鞘，将支架输送鞘在体外沿3D模型引导的弯度再次进行预弯（图 2B）。

4.入路准备及F/BTEVAR：在制备PMSG的同时，另一组手术医师行手术入路准备。通常取一侧股动脉作为主动脉支架入路，左肱动脉、左颈总动脉和右腋动脉作为弓上分支动脉支架入路，分别显露各入路动脉。将导管放置至冠状动脉水平，行主动脉 DSA和定位（图2C）。静脉给予肝素化（1mg /kg）。自股动脉置入主动脉支架输送鞘，沿预塑形形状，支架进入主动脉弓相应位置，并观察窗口标记方向准确。缓慢释放主动脉支架前段束径部分，在束径状态下，导丝配合导管，自右上肢、左颈动脉、左上肢，分别进入各自窗口。此时，支架可前后轻微移动位置，以利选择窗口。导管进入窗口后，交换超硬导丝，沿导丝送入相应的血管长鞘（使用戈尔覆膜支架和美敦力腹主动脉覆膜髂支时）或直接送入分支支架输送系统（使用巴德公司支架时）（图2D）。拉出束径导丝，完全释放胸主动脉支架后，再释放各分支动脉支架并使用过球囊扩张，使桥接处完全贴合。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F/B-TEVAR（图 2E）。

三、随访方法
术后1、6及12个月门诊随访，电话随访定期进行。随访内容包括术后有无症状，是否按时吃药，并且在术后半年内复查一次CTA。

四、统计学方法
采用SPSS 26.0 软件进行统计学分析。符合正态分布的计量资料采用-x±s表示；不符合正态分布的计量资料采用 M（Q1，Q3）。计数资料采用例（%）表示。

结果
一、一般结果
本组患者在3D打印引导下PMSG全腔内治疗主动脉弓部病变并重建三分支40例（早期的15例 患者治疗过程中未常规使用内分支支架技术，后期25例患者均行内分支支架技术），重建分支120条，所有分支均一期成功重建，无中转开放手术。围术 期内，无死亡病例，1例（2.5%）术后出现轻微的一过 性脑梗死，给予保守治疗后痊愈。手术情况见表2。

二、随访结果
40例患者均获得随访，随访时间为（23.40±10.51）个月（范围1~34个月）。1例（2.5%）夹层患者于术后2 个月发生逆撕A型夹层，于外院行急诊开放手术治疗，行升主动脉置换。

随访期间，无脑梗死、截瘫等严重并发症发生。本组患者中，早期未常规使用内分支支架技术的15例患者中，3例（7.5%）出现内漏，其中2例行栓塞治疗后治愈，1例少量内漏，继续随访。使用内分支技术 患者中未出现内漏。典型病例见图2、3。

讨论
目前，针对主动脉弓部的治疗方法主要有开放手术、杂交手术、全血管腔内手术。对于病变位于主动脉弓部及以远，但升主动脉健康的患者，开放手术无论是正中开胸入路或侧开胸入路，完整暴露病变难度很大，也带来了较大的手术创伤。结合了升主动脉搭桥手术和TEVAR的弓部杂交手术，为该类患者提供了较好的手术效果，但是该术式结合了开胸手术和TEVAR，应从血管病变类型、患者身体状况、紧急程度以及临床经验等综合考虑，有报道表明，仍有较高的手术并发症发生率，并且不适用于二次手术、高龄及一般情况差的患者。

对于同时累及弓部三分支的主动脉弓部病变，无法通过常规TEVAR来治疗，是一个充满挑战的领域。迄今为止全腔内治疗主动脉弓部病变的主要手段主要有烟囱支架技术、原位开窗技术、分 支支架技术及F/B-TEVAR等技术。

烟囱技术操作简单，技术难度小，应用广泛，但是研究表明主动脉弓部使用烟囱支架，内漏发生率最 高可达22%，同时，本中心患者中也发现中远期A型夹层发生率较高，本团队曾在12例患者中将烟囱支架放入升主动脉，其中3例（25%）在术后1年内发生了逆撕的A型夹层。对于主动脉弓部病变，烟囱技术仅是一种过渡性技术。而商品化的分支支架，目前仅有单分支的成熟产品，三分支支架仍有很大技术难度，对于弓上三分支重建仍需与开放手术相结合。
原位和预开窗技术为治疗主动脉弓部病变提供了一种符合生理的全血管腔内修复方法。原位开窗技术，有文献表明其方便可靠，内漏发生率低。但是用于弓上三分支重建，存在以下一些问题：
（1）对于Ⅲ型弓情况，无论哪种方法，开窗均比较困难；
（2）需行临时转流及脑保护，目前方法多样，技术复杂，但效果仍有待研究；
（3）开窗位置无法选择，若小支架位于骨架夹缝处，会造成分支动脉闭塞。
预开窗技术可以选择合适的支架开窗位置，若对位准确，能取得良好的治疗效果。但是由于弓部解剖复杂，易发生对位不准，用于弓部三开窗治疗，一旦丢失重要弓上动脉，也会发生严重脑部并发症，而为了减少对位难度，加大窗口，又易造成内漏。由于全腔内治疗主动脉弓部病变的技术的难度都较高。Tsilimparis等［13］报道，采用原位开窗技术治疗主动脉弓部病变，技术成功率高，卒中和截瘫的可接受率高，但需要大量的二级干预来完成基础疾病的治疗。Tsilimparis等［14］报道，29例患者采用定制的支架移植物治疗弓部病变，主要为双开窗，30d死亡率为20%，2例患者术后发生内漏，提示对于高危患者，这项技术可行。目前对于预开窗弓部三分支重建的文献较少，其安全性和有效性仍是一个充满争议的话题。针对临床上的难题，本中心在预开窗技术的基础上，采取了一系列方法改进，取得了良好的临床效果。

1.使用3D打印技术，对弓上分支开口进行个体化精准定位。3D打印重建的模型能直观了解和确定主动脉夹层和主动脉瘤与弓部动脉分支之间的3D关系，从而为TEVAR手术治疗这些危及生命的大动脉疾病提供指导和制定手术方案，还可以术前在模型内模拟血管腔内支架释放和分支开口定位，行PMSG［15］。在3D模型中，可以将3个窗口均调整至无骨架膜性部位，结合窗口缝合加固，可有效避免对主动脉支架结构强度的影响。

2.采用导丝和缝线结合的支架预束径技术，将支架直径临时缩小约40%，在PMSG进入主动脉弓后，由于主体支架口径缩小与血管壁存在间隙，在操作过程中脑部仍保持充足的血供，术中不需要附加任何传流术。不阻断弓上重要分支的血流，不易发生脑部并发症。本组40例患者中，术后仅1例（2.5%）动脉瘤患者术后发生一过性脑缺血，考虑与病变严重钙化和斑块脱落导致，神经系统并发症低于同类文献报道。在束径状态下，支架可以前后稍移动，使得窗口选择更加方便快捷。

3.针对窗口和桥接支架处易出现的Ic型内漏［16］，对于可能发生的窗口，本组在后期的25例患者中，常规采用内分支技术，在大支架内部缝合相应尺寸的内分支支架，使得原有的线-面接触，变为面-面接触，有效地预防了内漏的发生。

4.在临床工作中发现，大部分商品化的主动脉支架输送系统，具有一定的记忆效应，在3D打印模型中形成一定形状后，进入主动脉弓仍按3D模型中形态上行。因此，在PMSG回收入输送鞘后，我们将支架再次延大弯侧进行预弯。在术中，无需人为调节方向，直接上送输送鞘，PMSG上的弓上3个窗口即可基本对向大弯侧，结合支架束径技术，大大简化了选择窗口的过程。

5.在术中通常取左肱动脉、左颈总动脉和右腋动脉作为上分支动脉支架入路。入路的选择会影响不同术后并发症的发生率。我们的既往经验和文献表明，双侧颈动脉入路的卒中率，高于单侧颈动脉入路［17］。由于无名动脉往往要植入较粗的血管鞘，右侧肱动脉入路并发症风险明显增高［18］，右侧腋动脉入路是一个较优的选择。这种情况下，患者头部体位无需变化，右桡动脉可行血压检测，使得手术简化顺畅。在初期的患者中，我们采用双侧颈总动脉和左侧肱动脉入路，发现在术中需要反复调整患者头部体位，操作不便，甚至发生了血管鞘脱离造成大出血的情况。

采用带裸支架及后释放结构的胸主动脉支架改制行F/BTEVAR，近端支架需进入升主动脉。与常规TEVAR类似，术中及术后逆撕A型是应重点关注的问题［19］。本组中，选择升主动脉完全健康或已经行升主动脉置换术的患者行弓上三分支重建，将主动脉支架裸段放置入无病变的升主动脉，可能避免A型夹层的发生，本组患者中，升主动脉均无病变累及。同时合适的主动脉支架放大率也十分重要，目前本中心的经验是按照升主动脉直径，选择放大约10%的主动脉支架，可有效避免I型内漏。本组中1例弓部夹层患者在术后2个月发生A型夹层，考虑与患者术后血压控制不佳以及血管发育不良有关，提示术前评估及术后血压管理的重要性。在随访中，我们发现当主动脉夹层破口封闭完好时，术后CTA示假腔内完全血栓形成，假腔减小甚至完全消失。对于动脉瘤患者，术后动脉瘤腔内完全血栓形成，动脉瘤无变化或缩小。出现这两种现象则说明手术效果良好，无内漏。对于夹层患者，如假腔无明显变化或增大，对于动脉瘤患者，瘤腔增大，即使没有见到造影剂外溢，也应高度怀疑内漏的发生。采用3D打印定位预开窗结合内分支技术，在准确定位的同时，有效减少了桥接支架处的内漏。与国内外出现的内嵌式分支支架相比，我们的3D打印指导的内分支PMSG更加符合生理，由于每个患者解剖均有不同，这种方法可确保个体化治疗，每个窗口均对准弓上开口，可选择较短的分支动脉支架，避免了内嵌式分支支架较长较硬的桥接支架中远期可能出现的并发症。但是这种完全个体化改制支架，在将来如何进行商品化应用，仍是需要进一步研究和开发。

综上所述，3D打印指导下F/BTEVAR治疗复杂主动脉弓部病变，并重建三分支中短期随访取得了较好的临床疗效，但中长期的结果还有待进一步观察。相对现有的全腔内方法，具有优势：（1）应用现有的商品胸主动脉支架就可进行PMSG，费用低，制备迅速；（2）3D打印模型能大大提高复杂解剖下弓上开窗的准确性，避免人工测量误差；（3）结合支架束径技术、内分支技术、预弯技术，可以大大减少并发症的发生率，并优化手术过程。


作者贡献声明 李晓强、刘长建：指导选题、文章审阅；刘昭、付东 生：论文撰写；刘昭、刘晨、乔彤、李文东、张明：手术主要操作者；付东生、金怡、赵子赫、、童垣浩：数据的收集及整理、统计分析