3D打印技术在现代神经外科中的应用

3D打印技术作为新型制造技术,在医学领域已有数十年的发展历史,于各个专科均有不同程度的应用。3D打印技术高精度、个体化制作等优势使其能够应用于神经外科领域。本文简述了3D打印技术的生产过程和原理,分析其在神经外科领域各个亚专科应用的作用及意义,指出其目前还存在的不足。相信在技术发展、制度完善的前提下,该技术将给神经外科领域带来重大革新。     

3D Slicer三维影像重建在颅内动脉瘤夹闭术中的应用

目的 探讨3D Slicer三维影像重建技术在颅内动脉瘤开颅夹闭术中的应用价值。方法 回顾性分析2020年7～9月经翼点入路开颅夹闭术治疗的12例颅内动脉瘤的临床资料。术前利用3D Slicer软件三维重建动脉瘤模型及其周围血管和部分骨性结构,并模拟手术入路,显示手术视野下动脉瘤与毗邻结构的位置关系;术中参考立体模型,寻找动脉瘤并根据解剖结构实时定位,实现精准夹闭。结果 12例均顺利完成三维影像重建,将三维模型与术中所见进行对比,9例正确反映术中真实解剖情况,3例术中对比效果欠佳,小动脉瘤（直径<5 mm）以及小血管重建效果相对较差,但是动脉瘤周围主要血管结构对比一致。12例动脉瘤均顺利实施开颅夹闭术,术中没有出现动脉瘤破裂。术后次日复查颅脑CTA示载瘤动脉通畅,未见新增出血,动脉瘤夹闭良好。术后3个月,复查CTA未见动脉瘤复发;GOS评分5分8例,4分3例,3分1例。结论 3D Slicer三维影像重建制作的颅内动脉瘤三维立体模型,可获得更多的立体解剖信息,加深对病变局部解剖的认识,指导制定手术计划,减少术中动脉瘤破裂的风险,提高手术效果。     

生物3D打印在神经外科领域中的研究进展

生物3D打印技术结合临床医学需求的研究趋势愈加明显,尤其在神经外科脑肿瘤、颅骨修补、神经和血管方面的研究日渐增多,但目前还未真正运用到临床。随着生物材料以及细胞技术等的不断发展,生物3D打印技术在神经外科领域中的应用将会取得突破进展。本文通过回顾目前国内外生物3D打印技术在神经外科领域中的临床应用和前沿研究,总结生物3D打印技术在神经外科领域的应用现状,分析未来应用的发展趋势,综述如下。     

3D打印技术在神经外科的应用研究进展

正随着打印技术的不断成熟,3D打印技术在医学领域被广泛应用,并显示出巨大优势~([1～3])。本文就3D打印技术在神经外科的应用研究进展进行综述。1 3D打印技术目前,打印技术主要分四种。一是熔融沉积(fused deposition modeling,FDM)技术,通过加压喷头沉积热敏材料来重建物体。虽然现行的FDM技     

影像后处理技术在颅内动静脉畸形治疗中的应用价值

目的探讨基于影像融合和三维表面重建影像后处理技术的术前模拟在颅内动静脉畸形(AVM)治疗中的应用价值。方法回顾性分析2018年1月至2019年12月苏州大学附属第一医院神经外科手术治疗21例AVM患者的临床资料。术前均行头颅CT、3.0 T MRI和三维数字减影血管造影(3D-DSA)检查,利用iPlan软件将所有影像学数据配准融合并重建出三维模型,根据模型评估AVM的位置、范围、与功能区的关系以及供血动脉、引流静脉的位置,然后与术中所见进行比对,并在显微镜下切除AVM。术后行头颅MRI和DSA随访,同时检测患者的四肢活动、语言功能及视力情况。结果21例患者均顺利完成术前模型的重建,其中20例利用模型在术中成功辨认AVM、功能区、供血动脉及引流静脉的位置;1例因术野内无明显粗大的血管且脑内血肿造成脑沟受压,脑沟回形态不清晰,无法完成比对。术前模型与术中评估的符合率为95.2%(20/21)。21例患者中,AVM全切除20例,次全切除1例。5例因出血导致肢体活动障碍的患者中,4例于术后3个月内恢复正常;1例因出血导致偏盲的患者,术后3个月复查视野缺损有所改善。1例因术后再出血,出现肢体活动障碍,于2周后恢复正常。21例患者的随访时间为(15.8±6.7)个月(3~25个月),行影像学复查均未发现再出血。4例癫痫起病的患者中有3例术后无发作,1例于术后3个月内仍有发作,经调整抗癫痫药物治疗后发作停止。结论利用影像后处理技术有助于在术前对AVM的位置、范围、与功能区的关系以及供血动脉、引流静脉的位置作出准确评估,可提高AVM的全切除率,减少术后并发症的发生。     

基于颅脑CTA的3D打印技术在颅内动脉瘤夹闭术中的应用

目的 探讨基于颅脑CTA的3D打印技术在颅内动脉瘤夹闭术中的应用效果.方法 回顾性分析2017年1月～2018年9月夹闭术治疗45例颅内动脉瘤的临床资料.依据颅脑CTA数据构建颅内动脉瘤3D打印模型,根据3D模型制定手术方案.结果 3D打印技术测量动脉瘤长度、宽度以及厚度与CTA无明显差异(P＞0.05).45例动脉瘤...     

3D打印在神经外科的应用进展

随着现代科技的发展,3D打印技术已广泛应用于医学领域,在神经外科教学、科研、疑难病例诊断、复杂手术指导等方面起到越来越重要的作用。本文通过查阅相关文献,阐述3D打印技术及其在神经外科的应用进展。     

锁孔手术治疗颅内病变

目的 探讨采用锁孔手术治疗颅内病变的手术技术。方法 对120例颅内各部位肿瘤、血管性病变、脓肿、视神经损伤、肉芽肿等病变采用不同手术入路切除或夹闭。结果经锁孔手术治疗的病人仅1例死亡，绝大部分病人的术前症状与体征可减轻或消失，少数病人出现颅神经损伤或其他神经功能障碍。结论 锁孔手术治疗颅内各种病变安全可靠，可明显降低对病人的医源性损伤，同时提高疾病的治疗效果，可作为手术治疗颅内病变的主要手段。     

剖面3D打印技术辅助微导管塑形在颅内动脉瘤介入栓塞术中的应用

目的探讨剖面3D打印技术辅助微导管塑形在颅内动脉瘤介入栓塞术中的应用及效果。 方法选取大连大学附属中山医院神经外科自2015年5月至2019年5月收治的未破裂经行头颈部CTA示颈内动脉后交通动脉瘤患者60例,采取随机抽签方式分为试验组和对照组,每组30例。试验组采用剖面3D打印技术辅助术前塑形微导管栓塞治疗颅内动脉瘤,对照组采用传统介入栓塞治疗颅内动脉瘤。比较2组患者术前准备时间、术中操作时间、住院天数以及改良Rankin量表（mRs）评分评估患者预后。 结果试验组术前微导管均达到精准塑形,介入栓塞过程顺利,预后良好,术前准备时间（1.837±0.404）h,术中操作时间（30.700±2.680）min,住院天数（6.970±1.450）d,mRs评分为1[0,2]分。而对照组中2例微导管未到位,栓塞失败,1例栓塞时间超过60 min,1例患者因出现肺内感染、右肺大量胸腔积液行右侧胸腔闭式引流术导致住院天数超过30 d,术前准备时间（2.323±0.261)min,术中操作时间（49.530±4.297）min,住院天数（9.500±4.049）d,mRs评分为2[0,5]分。2组术前准备时间、术中操作时间、住院天数以及mRs评分差异有统计学意义（P<0.05)。 结论应用剖面3D打印技术辅助术前塑形微导管应用于颅内动脉瘤介入栓塞治疗中,不仅便于精准塑形,同时也能降低患者术后并发症的发生率,更能促进神经外科教学模式改革。     

3D打印整体复制技术在脑动脉瘤手术治疗中的应用

目的 探讨3D打印整体复制技术在脑动脉瘤手术治疗中的应用价值。方法 2017年2月至2019年2月收治符合标准的脑动脉瘤54例,根据术前规划分为观察组（27例）和对照组（27例）。对照组按常规进行计划实施手术。观察组术前应用颅脑整体3D打印模型进行动脉瘤手术模拟。结果 两组均顺利完成手术治疗。观察组术中显露时间[（123.3±74.9）min]显著短于对照组[（219.8±121.4）min,P<0.05]。两组住院时间无明显差异（P>0.05）。观察组术后6个月GOS评分[（4.33±0.25）分]、手术前后NIHSS评分差值[（5.85±3.84）分]、Barthrl指数差值[（17.50±4.56）分]均显著大于对照组[分别为（2.86±0.12）分、（3.30±3.53）分、（10.00±5.31）分;P<0.05]。两组术后并发症发生率无明显差异（P>0.05）。结论 3D整体打印模型辅助制定手术计划,可缩短脑动脉瘤术中显露时间,同时改善病人预后。     

3D打印技术在颈椎管内外哑铃形肿瘤手术中的应用

目的 探讨3D打印技术在颈椎管内、外哑铃形肿瘤手术中的应用.方法 前瞻性纳入2016年6月至12月宁夏医科大学总医院神经外科收治的5例颈椎管内、外哑铃形肿瘤患者,均采用后正中入路切除肿瘤.术前5例患者行CT血管造影及MRI检查,将原始影像学数据导入医用手术设计软件Mimics 17.0中进行重建,利用3D打印机建立3D打印模型,利用该模型制定手术方案并模拟手术,以指导手术治疗.结果 重建的二维图像和3D打印模型均能准确显示肿瘤与其周围血管、神经、椎体之间的解剖关系,可为肿瘤的Toyama分型提供更直观的依据.肿瘤全切除3例,次全切除2例.无一例出现椎动脉损伤或神经功能障碍加重.术后未出现肌力下降、脑脊液漏、切口感染以及颈椎反曲畸形等并发症.结论 3D打印模型可全面、直观、精准地显示颈椎管内、外哑铃形肿瘤与其周围结构的解剖关系,有助于最大程度地切除肿瘤,减少术后并发症.     

3D Slicer辅助神经内镜经鼻蝶入路鞍区肿瘤切除手术的应用研究

目的 评估运用3D Slicer软件辅助功能在神经内镜经鼻蝶切除鞍区肿瘤手术的意义和价值。方法 分析粤北人民医院2018年7月—2021年7月收治的60例鞍区肿瘤手术治疗患者临床资料,根据是否应用3D Slicer软件辅助功能分为观察组（应用3D软件辅助,n=30）和对照组（单纯神经内镜经鼻蝶入路手术,n=30）。比较两组之间手术时间、术中出血量、肿瘤全切除率,比较视野缺损和激素水平改善情况以及术后并发症等。结果 全部患者均安全完成手术,术后无严重合并症发生。观察组在术中出血量、手术时长方面以及降低海绵间窦损伤、脑脊液漏的发生方面均优于对照组（P<0.05）。术后的内分泌激素改善及视野缺损改善,观察组优于对照组（P<0.05）。结论 3D Slicer软件辅助神经内镜经鼻蝶入路切除鞍区肿瘤能做到高精度术前规划,有利于缩短手术时间,有助于减少术后并发症的发生。[国际神经病学神经外科学杂志, 2022, 49(6):29-34]     

3D打印模型引导下经颞部穿刺引流术治疗颅内血肿

目的 探讨3D打印模型引导下经颞部穿刺引流术治疗颅内血肿的可行性和精确度。方法 首先获取1例52岁女性高血压性脑出血患者的颅脑CT二维图像资料,利用Mimics 16.0软件把原始数据重建形成三维图像,然后设计出带有颅外段穿刺孔道的3D面部模型,最后3D打印出面部模型的实体,用来精准定位穿刺点、精准测量穿刺进针角度和深度。在3D模型引导下,经颞叶行血肿穿刺引流术。结果 术后2周复查头部CT示颅内血肿吸收完全,术后恢复良好。结论 利用3D打印符合患者面部特征的3D面部模型,用于引导颅内血肿穿刺引流术,使治疗更加个体化、精准化、微创化。     

基于3D Slicer软件探讨高血压脑出血血肿体积诊断的准确性

目的评估CT诊断报告中关于高血压脑出血血肿体积统计的准确性。方法回顾性分析117例高血压脑出血患者头颅CT影像科报告,调取CT扫描原始数据后运用3D Slicer软件进行脑内血肿三维结构重建,精确统计血肿体积;依据软件计算血肿体积大小分组与影像科CT诊断报告进行统计比对,评估影像科统计血肿体积的偏差程度。结果 117例高血压脑出血头颅CT扫描原始数据运用3D Slicer软件进行三维重建并体积计算均可在较短时间内完成(用时最长242. 4 s;最短21. 98 s;平均78. 57±40. 91 s),其中最小出血量为0. 62 ml;最大出血量为166. 03 ml;平均出血量为33. 79±3. 12 ml;影像诊断报告中最小出血量为1 ml;最大出血量为190 ml;平均37. 66±3. 48 ml;两者有显著性差异,且差异程度与血肿量大小无明显相关性。结论基于3D Slicer软件可以在较短时间内实现血肿三维结构重建并较准确统计血肿体积,操作简便易行,可以为高血压脑出血治疗策略的选择提供客观准确的血肿量依据。     

Geometrical accuracy evaluation of an affordable 3D printing technology for spine physical models

ObjectiveThe aim of the study is to develop a workflow to establish geometrical quality criteria for 3D printed anatomical models as a guidance for selecting the most suitable 3D printing technologies available in a clinical environment.MethodsWe defined the 3D geometry of a 25-year-old male patient’s L4 vertebra and the geometry was then printed using two technologies, which differ in printing resolution and affordability: Fused Deposition Modelling (FDM) and Digital Light Processing (DLP). In order to measure geometrical accuracy, the 3D scans of two physical models were compared to the virtual input model. To compare surface qualities of these printing technologies we determined surface roughness for two regions of interest. Finally, we present our experience in the clinical application of a physical model in a congenital deformity case.ResultsThe analysis of the distribution of the modified Hausdorff distance values along the vertebral surface meshes (99% of values <1 mm) of the 3D printed models provides evidence for high printing accuracy in both printing techniques. Our results demonstrate that the surface qualities, measured by roughness are adequate (~99% of values <0.1 mm) for both physical models. Finally, we implemented the FDM physical model for surgical planning.ConclusionWe present a workflow capable of determining the quality of 3D printed models and the application of a high quality and affordable 3D printed spine physical model in the pre operative planning. As a result of the visual guidance provided by the physical model, we were able to define the optimal trajectory of the screw insertion during surgery.     

3D打印技术在复杂颅颈交界区手术中的应用价值

目的 探讨3D打印技术在颅颈交界区畸形手术中的方法及临床应用价值.方法 对术前采用3D打印技术辅助治疗的26例颅颈交界区畸形患者的临床资料进行分析,比较患者手术前后的症状及影像学表现,并应用日本骨科学会(JOA)评分对治疗效果进行评估.结果 所有患者均在术前完成颅底交界区畸形病变模型体外预手术方案;术中C型臂X线检查及...     

3D打印PEEK材料治疗儿童颅骨缺损的临床应用

目的分析3D打印聚醚醚酮（PEEK）在儿童颅骨修补术中的应用效果。 方法选取新疆医科大学第一附属医院小儿神经外科自2019年1月至2021年3月收治的15例颅骨缺损或颅骨肿瘤患儿（PEEK组）,术前完善头颅CT薄层扫描,使用3D打印技术制备PEEK植入物,对患儿行颅骨修补术。选取同期行钛网颅骨修补的21例患儿进行对照（钛网组）,对比2组患儿的年龄、性别、原发病因、颅骨缺损部位及面积,分析患儿的术中情况及术后并发症发生情况。 结果所有患儿术后切口愈合良好,1例患儿术后出现皮下积液,经穿刺抽吸并加压包扎后积液消失,1例术区少量出血,经保守治疗后好转,其余患儿无明显术后并发症。PEEK组与钛网组患儿的手术时间、术中出血量、距上次手术时间及术后并发症发生率比较,差异均无统计学意义（P>0.05）。 结论使用3D打印PEEK植入物治疗儿童颅骨缺损是可行且安全的。     

影像融合技术在颅内多发动脉瘤破裂出血后责任动脉瘤判断中的应用

目的 探讨影像融合技术在颅内多发动脉瘤破裂出血后责任动脉瘤判断中应用效果。方法 2016年1月至2020年8月前瞻性收治颅内多发动脉瘤破裂出血57例,术前将CT及CTA扫描DICOM格式原始数据导入3D Slicer软件进行影像融合,判断出血责任动脉瘤,并与开颅手术记录进行对比。结果 融合影像可以精确地显示蛛网膜下腔血肿与动脉瘤的关系。57例中,54例（94.7%）融合影像判断责任动脉瘤与手术记录一致,3例不一致（1例出血量小、2例出血量过多,无法根据血肿与动脉瘤的空间关系判定责任动脉瘤）。结论 颅内多发动脉瘤破裂出血病人,应用3D Slicer软件将CT与CTA数据进行影像融合,可以精确显示血肿与动脉瘤的空间关系,有助于判断破裂出血的责任动脉瘤。