供稿人:曹桂平、連芩、劉非 發(fā)布日期：2017-05-27
肝臟外科手術(shù)是治療肝臟疾病的有效方法。2006年，黃志強(qiáng)和董家鴻提出了“精準(zhǔn)肝切除（Precise Liver Resection, PLR）”的精準(zhǔn)肝臟外科理念，旨在“追求徹底清除目標(biāo)病灶的同時，確保剩余肝臟解剖結(jié)構(gòu)完整和功能性體積最大化，并最大限度控制手術(shù)出血和全身性創(chuàng)傷侵襲，最終使手術(shù)患者獲得最佳康復(fù)效果”。
近年來，隨著醫(yī)學(xué)影像和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，3D打印技術(shù)對“精準(zhǔn)肝臟外科”的實(shí)現(xiàn)發(fā)揮著越來越重要的作用。對患者的CT或MRI圖像進(jìn)行影像處理，在醫(yī)學(xué)圖像處理軟件中重建出與病人真實(shí)肝臟一致的肝臟仿真模型,通過3D打印技術(shù)可獲得個性化的肝臟、血管、腫瘤實(shí)體模型(圖1)。
圖1 A.肝臟仿真模型 B.3D打印肝臟實(shí)體模型 C.肝臟手術(shù)中的表面轉(zhuǎn)移性腫瘤
與二維醫(yī)學(xué)圖像相比，3D打印肝臟模型更加便于手術(shù)醫(yī)生理解肝臟內(nèi)部病變形狀、病灶位置、肝臟體積大小以及肝臟腫瘤和肝內(nèi)脈管的空間位置，為醫(yī)生界定肝的預(yù)切除面提供有效依據(jù)。除此之外，患者和家屬借助3D打印模型能夠更加直觀認(rèn)識病情，了解手術(shù)風(fēng)險和手術(shù)必要性，便于醫(yī)生確定最佳的手術(shù)方案。
在手術(shù)中，將3D打印模型置于最佳解剖位置，并與實(shí)時手術(shù)情況進(jìn)行對比，可為醫(yī)生提供直觀的實(shí)時導(dǎo)航，精確引導(dǎo)重要脈管的分離和腫瘤病灶的切除，從而實(shí)現(xiàn)“精準(zhǔn)肝切除”手術(shù)，有效降低手術(shù)風(fēng)險。
2013年，Zein等采用半透明肝臟3D打印模型用于活體肝移植中（LDLT）（圖2）。結(jié)果表明3D打印肝臟模型有助于關(guān)鍵部位的解剖定位、肝斷面的脈管處理，縮短手術(shù)時間，減少術(shù)后并發(fā)癥。
圖2 A.術(shù)前3D打印的肝移植和實(shí)際接收的肝移植，短箭頭指向肝靜脈，長箭頭指向肝動脈，雙箭頭指向門靜脈 B.術(shù)前3D打印的肝葉和實(shí)際捐贈的肝葉，單箭頭指向肝動脈，雙箭頭指向門靜脈
2015年,Ryota Souzaki等利用3D打印肝臟模型輔助實(shí)施了一例兒童的肝母細(xì)胞瘤手術(shù)（圖3），這是第一例關(guān)于3D打印模型作為工具輔助小兒惡性腫瘤手術(shù)規(guī)劃的報(bào)告。
圖3 A.3D打印肝臟模型, 黑色箭頭指向的黑色線表示手術(shù)切除線,白色箭頭指向腫瘤 B.肝臟結(jié)構(gòu)(血管、腫瘤)位置關(guān)系，模型與病人肝臟完全匹配，HV肝靜脈，PV肝門靜脈
傳統(tǒng)3D打印肝臟模型(圖1B、圖3A)對透明材料有特殊要求，模型成本達(dá)2000美元，較為昂貴。此外，透明材料的光線折射扭曲現(xiàn)象會導(dǎo)致肝內(nèi)管道難以辨識。2015年，日本筑波大學(xué)Yukio Oshiro等已研發(fā)出價格低廉、內(nèi)部結(jié)構(gòu)清晰可見的肝臟立體模型，整個模型成本低至600美元。模型內(nèi)部結(jié)構(gòu)懸空，重要血管、腫瘤一目了然，肝臟表面覆蓋有肝臟外形輪廓，便于識別肝臟、血管、腫瘤的空間相對位置(圖4)。
圖4 筑波大學(xué)研發(fā)的3D打印肝臟模型
目前，利用3D打印技術(shù)制作的肝臟器官模型價格高昂，主要用于科學(xué)研究領(lǐng)域，在臨床中尚未得到普及。3D打印技術(shù)為實(shí)現(xiàn)“精準(zhǔn)肝臟外科”提供了技術(shù)支持，在肝臟手術(shù)模擬、手術(shù)規(guī)劃以及醫(yī)療教育等方面的應(yīng)用也與日俱增。隨著該技術(shù)的不斷進(jìn)步和完善，其在“精準(zhǔn)肝臟外科”的臨床應(yīng)用中有著更加廣闊的前景。