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3D打印技术在脑膜瘤术前定位中的初步应用

时间:2019-05-16 10:15 来源:南极熊 作者:中国3D打印网 阅读:
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目的 :探讨30打印技术在脑膜瘤术前定位中的应用价值。
方法 :收集2016年12月至2017年6月手术治疗的脑膜瘤10例,其中大脑凸面脑膜瘤7例、大脑旗旁脑膜瘤3例;将病人预脑CT或MRU薄层扫描所得二维影像资料以DICOM格式刻盘存档,作为脑限瘤原始数据,应用Mimics170软件重建出三维图像,最后通过3D打印出3D导板。术前将3D打印导板置于术区进行种信定位。
结果 :10例均成功设计并打印出个体化3那打印导板,术可辅助准确定位。肿均达到Si加pl1级切除。术后未出现明显血肿、脑水肿及神经症状。
结论 :3D打印技术可用于脑膜留术前精准定位,优化手术方案,提高手术效果。
个体化3D打印导板 10例脑膜瘤均成功设计并打印出3D打印导板,其中7例经鼻梁、眉弓、外耳道固定,3例经顶结节、外耳道固定。导板与病人头部均可紧密贴合。
     手术定位 术前将3D打印导板紧密贴合于病人头面部,通过重要体表解剖标志进一步固定脑膜瘤定位准确,肿瘤均位于骨窗的中心位置,进而避免无效开颅以及为寻找肿瘤而对脑组织进行过度牵拉,减少术中出血及脑组织损伤,肿瘤均达到Simpson Ⅰ级切除。术后未出现明显血肿、脑水肿及神经症状。
 
图1 大脑镰旁脑膜瘤3D导板制作及术前定位结果(导板经眉弓、鼻梁、耳廓固定)
A. 颅脑CT;B~D. 导板制作图像;E、F. 术前肿瘤的体表定位;G.术中所见肿瘤情况
        脑膜瘤来源于构成蛛网膜的外层蛛网膜帽细胞,根据 WHO 分级分为良性脑膜瘤(WHOⅠ级)、非典型脑膜瘤(WHOⅡ级)和间变性脑膜瘤(WHOⅢ级)其中大部分是良性肿瘤,手术切除可以达到良好的远期疗效,是目前主要的治疗方式。
     在脑膜瘤切除手术中,术前肿瘤的准确定位具有至关重要的作用。以往,主要依靠术前颅脑CT、MRI,结合既往手术经验进行术前定位。这对术者的颅脑解剖知识及空间想象能力要求较高,而且对于一些体积较小的脑膜瘤往往无法准确定位,结果导致手术过程中皮瓣及骨窗过大,造成过多脑组织暴露以及无效开颅;因无法准确定位有时还会导致肿瘤偏离骨窗,术中需要过多、过度牵拉脑组织以找寻病灶,从而增加手术创伤。
 
图2 大脑凸面脑膜瘤3D导板制作及术前定位结果(导板经顶结节、耳廓固定)
A. 颅脑MRI;B、C. 导板制作图像;D、E. 术前肿瘤的体表定位;F. 术中所见肿瘤情况
      近些年来,随着神经导航技术的逐渐应用,肿瘤同定位的问题已得到初步解决。神经导航技术依赖强大的计算机工作站处理图像数据和运用复杂的软件算法,为手术提供定位信息”。在脑膜瘤切除术中,神经导航有助于规划术中骨瓣和硬脑膜开口;可减少术中原发性创伤,缩短手术时间,提高手术效率。但神经导航技术成本较高,在一些医院开展较为困难,而且在一定程度上会增加病人费用。此外,术中的一些因素会影响神经导航的准确性。因此,需要寻找一种简单、低廉且准确的定位方法,帮助制定更加合适的手术方案和简化手术过程,降低手术难度。
     3D打印技术从20世纪80年代后期开始出现,近些年由于成本降低、计算机工程和应用程序的扩展而在各行各业得到迅速发展。在神经外科领域,因颅内剖结构精密复杂,术前仅靠影像学检查无法得到更加彻底的认知,利用3D打印技术可制作复杂血管及肿瘤的模型,通过3D模型可以辅助规划手术方案”。有学者运用3D打印技术制作出鞍结节、镰旁脑膜瘤及其周围血管实体模型,用于术前规划手术方案,辅助脑膜瘤切除,效果十分显著吸。
     此外,3D打印技术还应用于教学及复杂手术演练、颅骨缺损修补等方面”。我们运用Mimics图像处理软件对脑膜瘤病人原始影像学资料进行处理,构建并打印出个体化3D导板模型,对脑膜瘤术前定位帮助很大,而且有诸多优势:①辅助术前精准定位,制定更加优化的手术方案,尤其是不易确定手术入口位置的体积较小的脑膜瘤,通过3D打印导板定位肿瘤的体表位置可使术中皮瓣及骨窗的选取更加适宜,避免术中不必要的出血及脑组织的损伤,缩短手术时间,减少手术创伤。②不用通过颅脑CT或MRI二维影像推测肿瘤的位置,在导板的设计过程中,可在软件中设计出肿瘤模型,旋转视角在各个角度观察肿瘤的大小、形状及其在颅内的位置,可在术前对肿瘤有更加充分地认识,增加手术信心。③设计制作脑膜瘤定位导板的过程较为简单,3D打印模型所需成本也较低,每个模型需200-300元,相对神经导航系统价格低廉。④用于神经外科教学,有利于年轻的神经外科医生更好的掌握脑膜瘤手术的切口位置。
    综上所述,运用3D打印技术设计并打印出个体化导板,有助于脑膜瘤的术前精准定位,优化手术方案,特别是体积较小或位于主要功能区的脑膜瘤,可有效避免手术切口的偏差,减少不必要的出血及损伤。但本研究仍处于初步探索阶段,尚需大量的临床病例来验证并积累经验,找寻不足;而且尚未制作出肿瘤及其周围血管实体模型,在脑膜瘤切除术中找到并有效控制供血动脉是至关重要的步骤之一。因此,3D打印技术用于制作脑膜瘤及其周围血管实体模型,以及通过个性化导板对脑膜瘤的主要供血血管进行定位,以求进一步优化脑膜瘤切除手术,仍有待进一步研究。

(责任编辑:中国3D打印网)

weixin
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