3D打印肝脏 肿瘤切除更精准
2015-06-04 健康报?医生频道

南方医科大学珠江医院 胡琼珍 范应方

近日，在肝脏三维重建及可视化仿真手术应用研究和临床转化应用基础上，我院肝胆一科方驰华教授数字医学团队采用3D打印技术成功打印出巨大复杂肝癌患者的肝脏仿真立体模型，指导更快更准确地完成复杂肝脏肿瘤切除手术。

肝脏长“西瓜” 摘除遇难关

35岁的患者吴先生反复腹泻4年余，诊断为“右肝巨块型占位”，肿瘤巨大（10.6cm*11.7cm*12.4cm），形似一个小西瓜，肝中静脉、门脉右支受压，伴肝硬化、脾大、肝内多发再生结节。因患者肝右叶巨块型肝癌与肝内血管关系密切，常规影像学方法不能提供血管变异诊断信息，无法评估大范围肝切除术后发生肝功能衰竭的风险，手术难度很大。

为进一步精确诊断和术前评估，方驰华教授带领团队将患者CT原始数据导入腹部医学图像三维可视化系统（MI-3DVS）进行三维可视化研究。基于MI-3DVS的三维可视化诊断分析发现，患者腹腔动脉系统变异，门静脉系统变异，肝脏肿瘤大且不规则，切多少留多少？怎样最大限度不损伤肝脏血管？怎样保证剩余肝脏的血供、降低患者术后肝功能衰竭的发生风险？一连串的难题摆在医生面前。

外科医师对患者腹部脏器立体解剖结构的认识依靠人脑根据影像资料进行的三维重建，正确与否受个人经验的影响，且无法实时呈现和永久保留在整个治疗团队面前，重建的结果不确定性，给手术带来一定的盲目性和误导性。

计算机三维重建和可视化仿真手术对人体结构的三维立体重现获得了极大进步，省略了人脑三维重建的过程，并且纠正了可能出现的错误。但医务人员仍然离不开电脑，必须通过电脑观察三维图片和视频。

如今3D打印技术，使得肝胆胰脏器和相应的病变部位能够以1:1比例的“实物”形式呈现在医生和患者及家属面前，医生可以术前精确评估病变范围与临近脏器组织的三维空间关系，制定详细的手术规划，设计手术入路，进一步提高手术的精准性。

改进打印技术 贴近临床需求

“利用3D打印技术实现肝脏疾病的术前定位诊断，制定手术规划的想法由来已久，但受限于彩色打印材料的限制和打印成本的昂贵，临床上难以普及应用”，方驰华教授表示。

早在2010年，团队就进行了肝脏3D打印，进行肝脏的个体化分段及肝内解剖平面的研究。当时3D打印的彩色碳素粉末材料质地脆，打印的肝内血管三级分支易折断，而单一色彩的塑料材料无法区分肝内众多的血管类型，无法打印透明的肝脏包膜。虽然对于肝内血管解剖结构的研究有帮助，但难以临床应用。随着各种彩色打印材料的丰富，肝脏内血管可以借助不同颜色加以区分，肝脏实质和包膜可采用如Tango或Vero透明材料打印，加之打印时间的缩短和成本的下降，3D打印技术实现了临床应用的可能。

为实现患者肿瘤实体三维物理模型辅助术前诊断和术中指导手术，团队将MI-3DVS重建的患者肝脏3D图像文件导入到快速成型软件中，随后打印出1:1的3D物理模型，再进行打印后处理，完成了患者肝脏3D打印模型制作。通过模型可直观、真实、多维度了解肝内血管情况，评估肿瘤位置等。

用于临床手术 肿瘤切除更精准

进行3D腹腔镜肝切除时，方驰华教授将3D打印模型带入手术室与术中实时手术进行比对，通过调整3D打印模型并置于最佳解剖位置，为手术关键步骤提供直观的实时导航，对关键部位快速识别和定位,尤其是对门静脉Ⅳ段分支的保护，实现了病灶的完整切除。

方驰华表示，吴先生的病情复杂，如常规手术需切除70%～80%的肝脏，而患者伴有肝硬化，肝脏切除手术至少要保留50%肝脏，常规手术无法达到。采用3D打印肝脏立体模型指导，可更加精确地进行病肝切除，术中将患者肝脏切除部分减少到42.8%，成功保留肝组织57.2%，对患者术后正常恢复起到非常重要的作用。

3D打印 普遍开展仍需改进

3D打印技术医学应用前景良好，不过目前它仍存在一些问题。首先，CT/MRI扫描的2D图像质量影响3D打印物理模型的质量，只有高质量的2D图像才可获取高精度、高保真的3D打印物理模型。

其次，打印材料的类型、质地、材料特性，都会影响3D打印肝脏的透明度、组织弹性和稳定性，目前打印材料还有很多需要改进的地方。

最后，费用昂贵及打印耗时也是不可忽视的问题。日本专家估算打印一个约为实际大小的70%肝脏，需花费约18小时和5万日元，如果打印一个同实际大小一样的肝脏需耗时36小时和11万日元，打印后还需2～3天的后续手工操作处理才能完成肝脏模型的制作。这些限制了3D打印肝脏在肝脏外科中常规应用，也限制了它在急诊的应用。