3D打印技术指导儿童外伤性颅内动脉瘤血管内治疗1例

1.临床资料

患儿，男，9岁，因“摔伤后意识障碍1+天”入院，入院查体：昏迷，GCS5分，双侧瞳孔直径3mm，对光反射迟钝，四肢刺痛屈曲，肌张力无明显异常，生理反射可对称引出，病理反射未引出，颈阻阴性。

入院头颅CT：未见异常，伤后3天行头颅MRI提示：胼胝体膝部、右侧脑干小斑片状轴索损伤，海绵窦区域未见动脉瘤征象（见图1）；给予高压氧等促醒治疗，伤后4周患儿苏醒，出现左侧外展神经麻痹症状，行眼眶MRI检查提示颅内动脉瘤（见图2），进一步行头颅MRA检查示：左侧海绵窦旁动脉瘤，直径约9.5mm（见图3），选择颅内动脉瘤介入栓塞术，术前运用3D打印技术打印动脉瘤解剖模型（见图6、7），指导术前沟通及术中微导管塑形，动脉瘤栓塞完全（见图8），患者康复出院。

治疗过程：术前为明确动脉瘤诊断及与颅骨关系，行头颅CTA、颅底CT加三维重建、脑动脉造影检查（图4），分别将CT及脑动脉造影数据分别以DICOM格式拷贝后导入3Dslicer软件进行建模，剪切出需要的部分，将模型（图4，5）导入Cura15.04.3exe软件进行设计后导入3D打印机（极光尔沃Z-603S）打印出动脉瘤解剖模型（图5、6、7）。将解剖模型应用于术前沟通，患者家属很好的理解选择介入手术方式的原因，术中运用血管解剖模型指导微导管塑形，一次性塑形成功，手术完全栓塞动脉瘤（图8）术后患者康复出院，电话随访外展神经麻痹症状缓解。

图1 患者伤后3天头颅MRIT2WI海绵窦部位未见颅内动脉瘤征象

图2 患者伤后4周头颅MRIT2WI与图1同一层面海绵窦段动脉瘤宽约9.5mm（白色箭头所示）

图3 头颅MRA见左侧海绵窦旁动脉瘤（白色箭头所示）

图4 剪辑出需要的颅骨与血管关系（Cural5.4.3exe软件，黑色箭头示动脉瘤，白色箭头示后床实）

图5 剪辑出需要的血管图导入Cura15.04.3exe软件（白色箭所示为动脉瘤后床突）

图6 打印出的解剖图（灰色箭头所示为动脉瘤；黑色箭头示后床突）

图7 打印出的动脉瘤解剖图（灰色箭头）

图8 术后造影提示动脉瘤完全闭塞（灰色箭头示动脉瘤位置）

2.讨论

颅内外伤性动脉瘤仅占全身性动脉瘤的1%，儿童却可高达20%～39%，发病原因可归纳为：①颅底骨折、异物刺入直接损伤颅内动脉；②间接损伤，脑组织移位，颅内动脉受到牵拉；③医源性损伤。其组织病理上可分为真性动脉瘤、假性动脉瘤、混合性动脉瘤及夹层动脉瘤四种。依靠明确外伤史、头颅CTA、MRA、脑动脉造影检查，外伤性动脉瘤诊断不难。主要需与先天性动脉瘤诊断相鉴别，外伤性动脉瘤一般多位于颅底颈内动脉海绵窦、前床突附近，或天幕边缘、大脑镰、浅表的脑动脉，先天性动脉瘤则常发生于脑动脉环周围血管分叉处。

该病例即位于颈内动脉海绵窦段。虽然目前有部分文献报道，部分儿童外伤性动脉瘤由于自发性血栓形成而自愈。但动脉瘤一旦破裂出血常导致严重后果，文献报道颅内外伤性动脉瘤常在伤后2～3周内破裂，破裂病死率可达到30%～40%，因此外伤性动脉瘤一经诊断，均需积极治疗，特别是动脉瘤形态不规则，复查过程中动脉瘤体积增大的患者。治疗方式有开放性手术及动脉瘤介入栓塞术。

开放性手术可包括开颅动脉瘤夹闭术、颈总动脉或颈内动脉结扎术后搭桥术等。目前血管内介入治疗技术十分成熟，不仅具有微创、术后恢复快、住院时间短等特点，而且可以避免开颅手术输血（儿童血量较成人少，少量出血即需要输血）、颅内感染等并发症，所以血管内介入治疗一般作为首选。但对于儿童而言，因各系统发育尚未成熟，射线对器官的损害，特别是对生殖系统的影响不可忽视，同时介入手术花费高，因此开放性手术也是备选方案，特别是对于家庭经济困难的患者。

3D打印技术可以打印出逼真的、精确的、可视化的模型，能全面、直观地显示脑动脉瘤及其与毗邻血管、颅骨的空间解剖结构关系，可以为手术方案制定提供帮助。开颅手术过程中可以帮助术者提供动脉瘤部位、方向、瘤颈大小、周围血管关系等信息，术前模拟手术时，预测手术风险，需要重点保护的结构，需要动脉瘤夹的大小及数目，在术中做到心中有数，从而降低手术风险，提高手术质量，缩短手术时间。

在血管内介入治疗过程中，3D打印所需数据来源于造影剂通过的部分，即血液流过的部分，所以3D打印的解剖模型的直径就是血管内径或者动脉瘤内径，不仅可以为弹簧圈的选择提供帮助，同样可以为支架大小的选择提供帮助。其次介入手术关键的步骤是微导管的良好塑形，3D打印出的动脉瘤解剖模型可以帮助微导管塑形，该病例治疗过程中即是一次性塑形成功，且栓塞过程中微导管十分稳定。缩短手术时间的同时提高了栓塞质量。特别适合于复杂动脉瘤及初学者。

在该病例中，患者因家庭经济困难，面对高昂的介入手术费且对于射线的担心，家属反复询问是否可选择开颅动脉瘤夹闭术，当把3D打印的动脉瘤与颅骨关系解剖模型（图6）呈现于患者家属面前，让其直观的观察动脉瘤部位，周围颅底骨质情况，告知因动脉瘤位置的特殊性，不适合开颅动脉瘤夹闭时，家属立刻对手术方式选择血管内介入治疗表示充分的理解。同时3D打印的解剖模型因其新颖性，家属充满好奇的同时也增加了对医疗机构的认可，因此3D打印在术前沟通中不仅可以为患者及家属提供直接、真实的病灶情况，提升他们对病情的理解程度，同时也增加他们对医务工作者的信任度，有利于医患沟通。国外的研究机构也证实3D打印模型有利于医生向患者及家属沟通及解释病情。

目前3D打印技术在临床使用受限的原因在于花费高，其原因在于：①大多数3D打印建模均采用Mimics research软件，价格高昂；②选择高质量3D打印机，进一步提高费用；③该技术未普及应用、医疗报销及收费标准均不明朗，使用患者少，人均花费自然高。但作为图像处理软件，3D-Slicer软件也是可选择的，不仅免费使用，其功能也可完全满足需求；笔者运用3D-Slicer软件建模，选择普通3D打印机打印模型，虽然不能对神经及血管进行染色区分，同时颅内精细结构显示差，但对于介入手术治疗微导管塑形方面，神经及微小血管的走行是不需要的，所以对于临床使用无明显影响。随着科技发展及3D打印技术的成熟与推广，笔者认为3D打印技术必然会形成一套规范收费体制，同时也将和普通影像学检查一样纳入医保范畴，最终得到医院管理者及患者的支持。

3D打印技术受限的第二个原因在于3D打印技术运用耗时，3D打印机打印一个模具一般需要5小时以上，部分模具打印甚至超过24小时，拷贝数据资料、建立计算机模型又需增加额外时间，对于急诊手术实用性差。但是使用者在建模过程中，可以通过对目标区域筛选剪切，尽可能去除不需要的部分，不仅缩短打印时间，还节约耗材。笔者打印动脉瘤模型时仅打印载瘤动脉近端及动脉瘤部分（如图7），打印时间基本控制在1小时以内，随着操作的熟练，时间还可以进一步缩短。例如滨州医学院技术熟练后，打印的脑出血模型在急诊手术中也实现了运用。

综上，3D打印技术对颅内动脉瘤手术方式的指导及医患沟通均具有重要意义，值得推广使用。对于普通医疗机构选择普通软件（3D-Slicer）、廉价打印机实现3D打印技术临床使用，也是值得推广的模式。

原始出处：

胡泽红,魏剑波,李冬华,李海龙.3D打印技术指导儿童外伤性颅内动脉瘤血管内治疗1例[J].四川医学,2019,40(05):546-548.