3D打印技術在腦膜瘤術前定位中的初步應用
時間：2019-05-16 10:15 來源：南極熊 作者：中國3D打印網 閱讀：次
目的 ：探討30打印技術在腦膜瘤術前定位中的應用價值。
方法 ：收集2016年12月至2017年6月手術治療的腦膜瘤10例，其中大腦凸面腦膜瘤7例、大腦旗旁腦膜瘤3例；將病人預腦CT或MRU薄層掃描所得二維影像資料以DICOM格式刻盤存檔，作為腦限瘤原始數據，應用Mimics170軟件重建出三維圖像，最后通過3D打印出3D導板。術前將3D打印導板置于術區進行種信定位。
結果 ：10例均成功設計并打印出個體化3那打印導板，術可輔助準確定位。腫均達到Si加pl1級切除。術后未出現明顯血腫、腦水腫及神經癥狀。
結論 ：3D打印技術可用于腦膜留術前精準定位，優化手術方案，提高手術效果。
個體化3D打印導板 10例腦膜瘤均成功設計并打印出3D打印導板，其中7例經鼻梁、眉弓、外耳道固定，3例經頂結節、外耳道固定。導板與病人頭部均可緊密貼合。
手術定位 術前將3D打印導板緊密貼合于病人頭面部，通過重要體表解剖標志進一步固定腦膜瘤定位準確，腫瘤均位于骨窗的中心位置，進而避免無效開顱以及為尋找腫瘤而對腦組織進行過度牽拉，減少術中出血及腦組織損傷，腫瘤均達到Simpson Ⅰ級切除。術后未出現明顯血腫、腦水腫及神經癥狀。
在腦膜瘤切除手術中，術前腫瘤的準確定位具有至關重要的作用。以往，主要依靠術前顱腦CT、MRI，結合既往手術經驗進行術前定位。這對術者的顱腦解剖知識及空間想象能力要求較高，而且對于一些體積較小的腦膜瘤往往無法準確定位，結果導致手術過程中皮瓣及骨窗過大，造成過多腦組織暴露以及無效開顱；因無法準確定位有時還會導致腫瘤偏離骨窗，術中需要過多、過度牽拉腦組織以找尋病灶，從而增加手術創傷。
3D打印技術從20世紀80年代后期開始出現，近些年由于成本降低、計算機工程和應用程序的擴展而在各行各業得到迅速發展。在神經外科領域，因顱內剖結構精密復雜，術前僅靠影像學檢查無法得到更加徹底的認知，利用3D打印技術可制作復雜血管及腫瘤的模型，通過3D模型可以輔助規劃手術方案”。有學者運用3D打印技術制作出鞍結節、鐮旁腦膜瘤及其周圍血管實體模型，用于術前規劃手術方案，輔助腦膜瘤切除，效果十分顯著吸。
此外，3D打印技術還應用于教學及復雜手術演練、顱骨缺損修補等方面”。我們運用Mimics圖像處理軟件對腦膜瘤病人原始影像學資料進行處理，構建并打印出個體化3D導板模型，對腦膜瘤術前定位幫助很大，而且有諸多優勢：①輔助術前精準定位，制定更加優化的手術方案，尤其是不易確定手術入口位置的體積較小的腦膜瘤，通過3D打印導板定位腫瘤的體表位置可使術中皮瓣及骨窗的選取更加適宜，避免術中不必要的出血及腦組織的損傷，縮短手術時間，減少手術創傷。②不用通過顱腦CT或MRI二維影像推測腫瘤的位置，在導板的設計過程中，可在軟件中設計出腫瘤模型，旋轉視角在各個角度觀察腫瘤的大小、形狀及其在顱內的位置，可在術前對腫瘤有更加充分地認識，增加手術信心。③設計制作腦膜瘤定位導板的過程較為簡單，3D打印模型所需成本也較低，每個模型需200-300元，相對神經導航系統價格低廉。④用于神經外科教學，有利于年輕的神經外科醫生更好的掌握腦膜瘤手術的切口位置。
綜上所述，運用3D打印技術設計并打印出個體化導板，有助于腦膜瘤的術前精準定位，優化手術方案，特別是體積較小或位于主要功能區的腦膜瘤，可有效避免手術切口的偏差，減少不必要的出血及損傷。但本研究仍處于初步探索階段，尚需大量的臨床病例來驗證并積累經驗，找尋不足；而且尚未制作出腫瘤及其周圍血管實體模型，在腦膜瘤切除術中找到并有效控制供血動脈是至關重要的步驟之一。因此，3D打印技術用于制作腦膜瘤及其周圍血管實體模型，以及通過個性化導板對腦膜瘤的主要供血血管進行定位，以求進一步優化腦膜瘤切除手術，仍有待進一步研究。
方法 ：收集2016年12月至2017年6月手術治療的腦膜瘤10例，其中大腦凸面腦膜瘤7例、大腦旗旁腦膜瘤3例；將病人預腦CT或MRU薄層掃描所得二維影像資料以DICOM格式刻盤存檔，作為腦限瘤原始數據，應用Mimics170軟件重建出三維圖像，最后通過3D打印出3D導板。術前將3D打印導板置于術區進行種信定位。
結果 ：10例均成功設計并打印出個體化3那打印導板，術可輔助準確定位。腫均達到Si加pl1級切除。術后未出現明顯血腫、腦水腫及神經癥狀。
結論 ：3D打印技術可用于腦膜留術前精準定位，優化手術方案，提高手術效果。
個體化3D打印導板 10例腦膜瘤均成功設計并打印出3D打印導板，其中7例經鼻梁、眉弓、外耳道固定，3例經頂結節、外耳道固定。導板與病人頭部均可緊密貼合。
手術定位 術前將3D打印導板緊密貼合于病人頭面部，通過重要體表解剖標志進一步固定腦膜瘤定位準確，腫瘤均位于骨窗的中心位置，進而避免無效開顱以及為尋找腫瘤而對腦組織進行過度牽拉，減少術中出血及腦組織損傷，腫瘤均達到Simpson Ⅰ級切除。術后未出現明顯血腫、腦水腫及神經癥狀。
圖1 大腦鐮旁腦膜瘤3D導板制作及術前定位結果（導板經眉弓、鼻梁、耳廓固定）
A. 顱腦CT；B~D. 導板制作圖像；E、F. 術前腫瘤的體表定位；G.術中所見腫瘤情況
腦膜瘤來源于構成蛛網膜的外層蛛網膜帽細胞，根據 WHO 分級分為良性腦膜瘤（WHOⅠ級）、非典型腦膜瘤（WHOⅡ級）和間變性腦膜瘤（WHOⅢ級）其中大部分是良性腫瘤，手術切除可以達到良好的遠期療效，是目前主要的治療方式。在腦膜瘤切除手術中，術前腫瘤的準確定位具有至關重要的作用。以往，主要依靠術前顱腦CT、MRI，結合既往手術經驗進行術前定位。這對術者的顱腦解剖知識及空間想象能力要求較高，而且對于一些體積較小的腦膜瘤往往無法準確定位，結果導致手術過程中皮瓣及骨窗過大，造成過多腦組織暴露以及無效開顱；因無法準確定位有時還會導致腫瘤偏離骨窗，術中需要過多、過度牽拉腦組織以找尋病灶，從而增加手術創傷。
圖2 大腦凸面腦膜瘤3D導板制作及術前定位結果（導板經頂結節、耳廓固定）
A. 顱腦MRI；B、C. 導板制作圖像；D、E. 術前腫瘤的體表定位；F. 術中所見腫瘤情況
近些年來，隨著神經導航技術的逐漸應用，腫瘤同定位的問題已得到初步解決。神經導航技術依賴強大的計算機工作站處理圖像數據和運用復雜的軟件算法，為手術提供定位信息”。在腦膜瘤切除術中，神經導航有助于規劃術中骨瓣和硬腦膜開口；可減少術中原發性創傷，縮短手術時間，提高手術效率。但神經導航技術成本較高，在一些醫院開展較為困難，而且在一定程度上會增加病人費用。此外，術中的一些因素會影響神經導航的準確性。因此，需要尋找一種簡單、低廉且準確的定位方法，幫助制定更加合適的手術方案和簡化手術過程，降低手術難度。3D打印技術從20世紀80年代后期開始出現，近些年由于成本降低、計算機工程和應用程序的擴展而在各行各業得到迅速發展。在神經外科領域，因顱內剖結構精密復雜，術前僅靠影像學檢查無法得到更加徹底的認知，利用3D打印技術可制作復雜血管及腫瘤的模型，通過3D模型可以輔助規劃手術方案”。有學者運用3D打印技術制作出鞍結節、鐮旁腦膜瘤及其周圍血管實體模型，用于術前規劃手術方案，輔助腦膜瘤切除，效果十分顯著吸。
此外，3D打印技術還應用于教學及復雜手術演練、顱骨缺損修補等方面”。我們運用Mimics圖像處理軟件對腦膜瘤病人原始影像學資料進行處理，構建并打印出個體化3D導板模型，對腦膜瘤術前定位幫助很大，而且有諸多優勢：①輔助術前精準定位，制定更加優化的手術方案，尤其是不易確定手術入口位置的體積較小的腦膜瘤，通過3D打印導板定位腫瘤的體表位置可使術中皮瓣及骨窗的選取更加適宜，避免術中不必要的出血及腦組織的損傷，縮短手術時間，減少手術創傷。②不用通過顱腦CT或MRI二維影像推測腫瘤的位置，在導板的設計過程中，可在軟件中設計出腫瘤模型，旋轉視角在各個角度觀察腫瘤的大小、形狀及其在顱內的位置，可在術前對腫瘤有更加充分地認識，增加手術信心。③設計制作腦膜瘤定位導板的過程較為簡單，3D打印模型所需成本也較低，每個模型需200-300元，相對神經導航系統價格低廉。④用于神經外科教學，有利于年輕的神經外科醫生更好的掌握腦膜瘤手術的切口位置。
綜上所述，運用3D打印技術設計并打印出個體化導板，有助于腦膜瘤的術前精準定位，優化手術方案，特別是體積較小或位于主要功能區的腦膜瘤，可有效避免手術切口的偏差，減少不必要的出血及損傷。但本研究仍處于初步探索階段，尚需大量的臨床病例來驗證并積累經驗，找尋不足；而且尚未制作出腫瘤及其周圍血管實體模型，在腦膜瘤切除術中找到并有效控制供血動脈是至關重要的步驟之一。因此，3D打印技術用于制作腦膜瘤及其周圍血管實體模型，以及通過個性化導板對腦膜瘤的主要供血血管進行定位，以求進一步優化腦膜瘤切除手術，仍有待進一步研究。
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