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3D打印技术在Stanford B型主动脉夹层诊治中的应用进展

来源:客户端

发布时间:2018-09-06 17:18:11

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主动脉夹层(aortic dissection,AD)是指各种原因造成的主动脉内膜破裂,血液自破口进入到血管内膜和中膜之间,并撕裂蔓延形成假腔的一类疾病,也是一种凶险的心血管疾病,病情发展快且死亡率高,在治疗上困难且复杂。国外相关的统计资料显示,主动脉夹层的发病率高达0.001% ~ 0.0029%,以中老年居多,男性高于女性,且呈现出逐年上升的趋势。

1970年,美国Stanford大学的Daily PO 等提出将主动脉夹层分为Stanford A型和Stanford B型。我国学者孙立忠采用孙氏分型法将Stanford B型主动脉夹层细化分型:BC(Complex 复杂)型和BS(Simple 简单)型。自从Dake MD等在1994年首次报道应用胸主动脉腔内修复术(thoracic endovascular aortic repair,TEVAR)治疗B型主动脉夹层以来,已成为目前治疗B 型主动脉夹层的主要手术方式。



对于近端锚定区长度不足的BC 型主动脉夹层患者,当前重建左锁骨下动脉(Left subclavian artery,LSA)的手术方式主要包括以下几种:

(1)杂交手术;

(2)烟囱技术;

(3)分支支架技术;

(4)三明治技术;

(5)开窗技术,包括原位开窗和体外开窗技术。

3D(3-dimensional, 3D)打印技术也称为快速成型技术(rapid prototyping, RP),主要是以CT 和MRI扫描获得的数据或计算机辅助设计的数字模型文件为基础,通过将各种材料逐层打印的方式来制造物体的技术;3D打印的常规步骤包括图像获取、数据设计、材料选择、细胞选择、生物打印与应用。现将3D打印技术在StanfordB 型主动脉夹层诊治中应用综述如下。

3D打印以其在数字、分层、堆积、直接、快速制造的独特优越性,已经在医学领域中得到广泛应用,尤其为心血管疾病的精准医疗带来了新的希望。Schmauss D等术前运用3D打印技术显示出了其独特的优越性,通过打印出的3D模型不但能清晰的观察到精细的解剖结构及病变部位,且术前可进行手术的模拟,在具体手术实施时可提供巨大帮助。



在B 型主动脉夹层的诊疗中,运用患者术前CT 血管造影(computed tomography angiography,CTA)或磁共振血管造影(magnetic resonance angiography,MRA)的DICOM格式的影像数据,进行等比例的3D模型打印;3D打印技术的发展,不仅为体外开窗技术的术前测量提供了一个直观和有形的3D模型,而且其优于屏幕上重建的三维图像;通过CTA或MRA 等影像学数据,医生可以了解患者不同扫描层面的病变情况,根据三维重建影像,综合运用自己多年积累的解剖学知识,通过在大脑中的空间想象,构建出一个立体的“三维模型”,这也是一个对二维断层影像进行三维重建的再加工重建的过程,十分依赖于医师基础解剖知识和空间想象能力,而对那些存在变异或复杂的解剖结构,即便拥有丰富临床经验的医师都很难想象出其空间结构。

而通过3D打印模型可以清楚的观察到主动脉内部夹层真假腔间的关系,真假腔大小,夹层破口位置及大小,破口与主动脉各分支血管之间的位置关系,对解剖关系进一步熟悉,在术前能更加准确对B型主动脉夹层进行细化分型,更能精确的制定手术方案,以降低术中手术方案的变更率;也可以通过3D打印模型在术前更直观的指导选择TEVAR主动脉覆膜支架的型号、支架开窗的位置、支架释放位置。3D打印给外科医生带来的不仅是病变的真实展现,而且在手术方式的选择和术中指导上带来了福音;其不仅在提高手术效率方面,还在给患者带来了最大化的治疗效果和最小化的伤害方面都有一定的积极意义。



目前国内已有中心报道利用3D打印技术辅助进行体外开窗的案例,解决B型伴有近端不良锚定区的主动脉夹层时需要封闭左锁骨下动脉的问题。该手术的难点在于开窗孔位置的选择,单纯凭借CTA提供的数据进行体外开窗,会出现测量不精确,继而在对位上出现一系列问题,导致手术的失败,为了解决对位不准的问题,以前进行的体外开窗手术往往开窗孔径比左锁骨下动脉开口直径大很多,导致术中及术后出现内漏等一系列问题,这也是TEVAR 左锁骨下体外开窗技术难以开展的最大障碍。



有了3D打印模型的辅助,使得开窗技术可以更加完美实施,尤其是体外开窗技术,极大的扩展了B型主动脉夹层腔内治疗的适应症,包括在行杂交手术时造成的颈部开放性切口,术后有出现脂肪液化或者切口感染的可能性,且术后疤痕较大,影响美观,以及在减少手术和麻醉时间,使高龄患者能耐受手术的可能等各方面问题;也在治疗的同时兼顾患者微创、美观方面的需求,则凸显了3D打印模型的直观、立体、可视、可触方面的优越性,达到精准医疗的目的。然而,有研究发现,3D打印模型与术前CTA测量各血管直径的结果相比,有超出标准差1mm的差异,表明仍需要进一步提高3D模型打印的精确度。

3D模型打印所需的时间也限制了其对病例是有所选择的,使其不适用于急诊手术的患者。通过等比例打印的3D模型,在临床医师诊疗过程中扮演着越来越重要的角色,有助于临床医师和患者家属之间的沟通,指导术前制定更加具体、个体化的手术方案,可以在体外模拟手术过程,减少医师手术时间、辐射剂量,还可以最大限度的降低内漏的发生率和逆撕为A型夹层的发生风险,提高手术成功率,更加符合精准治疗的需求。


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