3D打印技术在主动脉夹层中的应用进展.pdf
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1、综 述第 37 卷第 5 期医学信息Vol.37 No.52024 年 3 月Journal of Medical InformationMar.2024基金项目:国家级大学生创新训练计划项目(编号:202210262016)作者简介:曾岸轲(2001.1-),男,广东梅州人,本科,技师,主要从事医学影像技术研究通讯作者:吴励(1979.6-),女,湖南湘潭人,博士,副教授,硕士生导师,主要从事医学 3D 打印、影像新技术临床应用研究3D 打印技术在主动脉夹层中的应用进展曾岸轲1袁2袁韦亚宁1袁张怡蒂1袁董雅倩1袁吴 励1渊1.上海健康医学院医学影像学院袁上海201318曰2.中山大学附属第三
2、医院核医学科袁广东 广州510630冤摘要院主动脉夹层渊AD冤是常见的急性主动脉综合征袁临床上通常采用CT血管造影渊CTA冤检查评估AD遥无论是开胸外科手术或腔内修复介入手术都需要手术医师对AD患者的主动脉及分支血管的解剖信息充分把握遥但CTA影像只能通过电脑屏幕二维显示袁需要医师在大脑中构建三维结构曰其次袁AD患者的主动脉弓上分支血管也存在明显的个体性差异袁以上两点对于临床经验丰富的医师都是很大的挑战遥随着医学与技术的发展袁3D打印技术在临床医学中已得到广泛应用袁近年来也逐渐应用于主动脉夹层这一疾病中遥本综述主要阐述近年来3D打印技术在不同分型的主动脉夹层诊治中的应用进展袁探讨3D打印技术在
3、主动脉夹层疾病中的价值袁为实现精确化尧个体化疾病治疗提供参考遥关键词院3D打印技术曰主动脉夹层曰CT血管造影曰腔内修复术中图分类号院R543.1曰R814.42文献标识码院ADOI院10.3969/j.issn.1006-1959.2024.04.036文章编号院1006-1959渊2024冤04-0188-05Application Progress of 3D Printing Technology in Aortic DissectionZENG An-ke1,2,WEI Ya-ning1,ZHANG Yi-di1,DONG Ya-qian1,WU Li1(1.College of Me
4、dical Imaging,Shanghai University of Medicine&Health Sciences,Shanghai 201318,China;2.Department of nuclear medicine,the Third Affiliated Hospital,Suh Yat-Sen University,Guangzhou 510630,Guangdong,China)Abstract:Aortic dissection(AD)is a common acute aortic syndrome.Clinically,CT angiography(CTA)is
5、usually used to evaluate AD.Whether it isopen thoracic surgery or endovascular repair interventional surgery,surgeons need to fully grasp the anatomical information of the aorta and branchvessels of AD patients.However,CTA images can only be displayed on a computer screen in two dimensions,which req
6、uires doctors to constructthree-dimensional structures in the brain;secondly,there are also obvious individual differences in the branches of the aortic arch in AD patients.The above two points are great challenges for doctors with rich clinical experience.With the development of medicine and techno
7、logy,3D printingtechnology has been widely used in clinical medicine,and has been gradually applied to the disease of aortic dissection in recent years.This reviewmainly describes the application progress of 3D printing technology in the diagnosis and treatment of different types of aortic dissectio
8、n in recentyears,and discusses the value of 3D printing technology in aortic dissection,so as to provide reference for the realization of accurate andindividualized disease treatment.Key words:3D printing technology;Aorticdissection;CT angiography;Endovascular repair主动脉夹层(aortic dissection,AD)具有起病急、
9、发展迅速、病死率高的特点,是最危重的主动脉疾病之一。有统计表明1,只有 39%的患者在症状出现后24 h 内能得以确诊。国内主动脉夹层登记处(Sino-RAD)通过比对国内 AD 患者与国外 AD 患者数据信息,发现国内 AD 患者存在治疗策略选择差异大的特点2。AD 分类主要依据夹层的破口位置和主动脉受累范围。临床上常用分型包括 Debakey 分型和Stanford 分型,Stanford 分型较 Debakey 分型更简洁,且与临床手术方法更为紧密,因而受到广泛使用。Stanford A 型主动脉夹层(TAAD)指凡是累及升主动脉的夹层,主要的治疗方式是开胸外科手术。Stanford B
10、 型夹层(TBAD)指近端破口位于且累及左锁骨下动脉以远的降主动脉夹层,其主要的治疗方式是胸主动脉腔内修复术(TEVAR)。CT 血管造影(CTA)能够明确 AD 诊断,并获取夹层的范围、破口位置、分支血管供血情况等信息,具有空间分辨率高、多种后处理方式等优势,是可疑 AD 患者的首选影像学检查方法3,但 CTA 等影像数据只能在通过工作站屏幕二维显示,术者需要自行在大脑构建血管的真实模型。尤其 TAAD 患者,开胸外科手术具有耗时长、手术技术难度大、患者术后并发症和病死率相对较高的特点,只有当术者完全了解解剖结构,充分准备正确合适的手术器械,才有可能实现精准手术操作,减少手术期间的造影次数,
11、最终达到提高手术成功率的目的。3D 打印模型能够 1颐1 地呈现患者夹层病变的真实情况。无论是夹层的破188综 述第 37 卷第 5 期医学信息Vol.37 No.52024 年 3 月Journal of Medical InformationMar.2024口、累及范围,抑或是锚定区及开窗的部位、大小和角度等关键信息都能呈现在模型上,有利于制定手术方案。随着技术的发展和临床需求的日益增多,3D 打印技术在心血管领域中的应用发展迅速,凭借立体直观、打印精准、个体化的特点,有望成为临床诊治 AD 的最有效工具之一。本文主要探讨 3D打印技术在 AD 外科诊疗、介入治疗以及在临床教学和医患沟通中
12、的应用方法和价值,为实现精确化、个体化疾病治疗提供参考。1 3D打印在TAAD中的应用TAAD 的外科治疗术式主要是孙氏手术,即全弓置换和象鼻支架置入术,该手术因需要处理主动脉根部与弓部,大多情况下需要依靠体外循环,深低温停循环进行根部与弓部的置换或是血运重建。目前,孙氏手术在临床上已取得较好的临床治疗效果。但该术式具有创伤大、耗时长,术中操作较复杂、并发症较多的特点,且多数情况下只能在大型心血管中心完成。其次,每个患者的夹层撕裂位置及范围、主动脉弓上分支的血管内径、开口间距及角度都存在个体化差异4,仅仅凭借术前影像资料难以对患者血管信息作全面了解。3D 打印技术可以将患者血管情况进行 1颐1
13、 精确打印,可全方位观察病变部位形态,帮助制定开胸手术的方案,并预测术中可能发生的情况,尽可能减少手术时间,提高患者预后效果。王成等5选取 3D打印辅助的个体化组合覆膜支架辅助手术及孙氏手术各 20 例 Stanford A 型病例进行比较,结果显示3D 打印辅助的个体化组合支架组体外循环时间、深低温停循环时间、主动脉阻断时间、ICU 住留时间均优于孙氏手术,有良好的近期临床效果。张靓等4对比分析了 3D 打印技术辅助制作组合支架手术组与常规孙氏手术组的手术效果,结果显示 3D 打印模型的存在有效提高了手术效率,避免了对开胸手术时间的浪费。另外,在手术操作期间,个体化支架的定制避免了分支血管与
14、人工血管多个端口吻合的操作,明显地减少了术中端口缝合时间,降低了出血的可能性。两组对比显示,使用 3D 打印模型辅助组合支架制作手术组总的手术时间、体外循环或停循环时间均明显低于观察组,可见 3D 打印技术在临床中的应用已取得了较好的成效。个体化支架的准确组合意味着支架的相对位置、相对大小并充分考虑个体情况,因此规避了支架移位、内漏的风险。TAAD 病情进展迅速,若患者发病后未及时接受治疗,超急性期(约24 h)病死率每小时增长 1%2%,24 h 病死率为 20%左右,48 h 病死率可达30%6。研究表明7,急性 TAAD 术后早期发生并发症的风险较高,包括肾功能不全、呼吸功能不全、肝功能
15、不全、低心排综合征以及神经系统问题。对于不必更换主动脉弓的 TAAD 患者,可通过腔内介入治疗或微创杂交手术进行治疗。部分累及弓部和升主动脉的 TAAD 患者通过杂交手术进行治疗,取得了不错的疗效8。常用的介入手术方法包括以下 3 种:原位开窗技术、烟囱技术和预开窗技术。原位开窗技术在解剖复杂的主动脉内重建难度较高;烟囱技术内漏率较高,易发生中远期逆行性 A型夹层(RTAD)9。相比之下,体外预开窗虽无以上缺点,但其对开窗位置准确度要求较高。杨晗等10报道了 2 例应用 3D 打印技术辅助腔内治疗并进行原位开窗的案例,术前基于患者前期影像资料进行血管模型的 3D 打印,评估入路血管情况和夹层大
16、小及角度等情况,完成支架尺寸及型号选择、开窗位置等手术方案内容的制定;术中操作阶段,根据 3D 打印模型调整 DSA 球管的位置、方向和角度并进行原位开窗、支架植入或覆膜支架预开窗操作;2 例患者术后各影像资料显示各分支通畅良好,夹层破口封闭,假腔内血流明显消失,各内脏器官动脉及远端髂动脉血流开放。束径技术是腔内介入手术的补充,通过将支架临时缩小,从而调整支架方向以对准窗位9,它与 3D打印技术的结合能够获得更高的手术精准度。刘昭等9报道了 1 例两技术相结合引导主动脉弓预开窗治疗 TAAD 的案例,该患者夹层破口位于头臂动脉,并发生逆撕至升主动脉的情况;手术过程中,在未阻断颈动脉血流或建立相
17、关临时转流的条件下完成了主动脉弓的三开窗;术后患者行胸腹主动脉CTA 显示弓上分支血流通畅,无支架移位及神经系统并发症的发生。2 3D打印在TBAD中的应用TEVAR 是 TBAD 的主要治疗方式,相较于其他治疗方式具有安全性高、并发症少、恢复快的特点。其原理是采用覆膜支架覆盖原发破口,阻止血液持续流入假腔,促进假腔血栓吸收机化;真腔血流恢复,远端器官及肢体的血供得到改善,最终达到血管重塑、功能恢复的目的。TBAD 患者一经确诊,进行基本的药物治疗后,应尽早施行手术干预。国内专家共识指出3,TEVAR 较单纯药物治疗能够更好的重构主动脉并降低远期主动脉不良事件的发生风险。TEVAR 同其他介入
18、手术一样,无法直观血管的真实形态,只能189综 述第 37 卷第 5 期医学信息Vol.37 No.52024 年 3 月Journal of Medical InformationMar.2024通过透视、造影等术前影像资料进行操作判断。3D 打印模型能够在影像资料的基础上更好呈现患者的血管情况,帮助术者预判术中支架大小、释放位置和角度,并帮助术者理解关键解剖结构,进一步明确手术过程、细化手术预案,从而实现精准定位、测量和植入,对于 AD 腔内介入治疗意义重大10,11。相较于常规外科开胸手术,TEVAR 操作简便、创伤小、病死率和术后并发症发生率低,但因其在腔内进行,仍然存在血管内漏、神经
19、系统紊乱发生的可能,甚至可能会出现术后支架近端新发破口(SINE)引起 RTAD 发生,从而大大增加患者病死的可能性。而覆膜支架与主动脉壁严密贴合能够减少内漏情况的发生;支架管径的缩放准确能够减少远端SINE 的发生3。因此,合理的支架技术及合适的支架尺寸是手术成功实施的关键。结合 3D 打印技术,医师能够在模型上进行术前关键数据的测量,从而选择合适的支架尺寸和支架技术,避免术中反复探查,从而减少手术时间,提高手术成功率。对于出现破裂或存在破裂征像、灌注不良以及锚定区不足 15 mm(主动脉夹层原发破口或主动脉瘤瘤体近端与左锁骨下动脉开口之间的距离约15 mm)的复杂性主动脉夹层(BC)患者,
20、单纯的 TEVAR 往往不能达到最大限度的治疗效果,需要结合烟囱技术、开窗技术等技术的实施,以确保 LSA 的血供。近年来,体外开窗技术在 TBAD 的治疗中已经取得了显著效果。临床上通常基于 CT 和造影等影像数据对覆膜支架进行体外开窗定位,定位偏差往往会增加手术难度和时间并提高手术的风险。3D 打印技术的发展使得其在模拟复杂主动脉的解剖形态结构上有明显的优势,可以在 3D 打印模型上进行预开窗,从而精准实现体外开窗定位。有研究表明12,使用 3D打印模型辅助体外开窗,相较于传统的开窗定位能够获得更精准的匹配效果,短期的随访也能证明前者的安全性与可靠性。有研究报道了 3D 打印技术指导下体外
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