深度：3D打印導航膽道內鏡治療膽石癥

作者：王海峰，王三貴，馮曉輝，陳海波，葉錫銀（廣東省東莞市南城醫(yī)院 肝膽外科/東莞市膽囊疾病研究所）

膽石癥（cholelithiasis）是一種常見病、多發(fā)病，可反復引起發(fā)熱、上腹痛、消化不良，阻塞的膽管還會引起黃疸、化膿性膽囊炎、梗阻性膽管炎，嚴重者可致膽源性胰腺炎、膽汁性肝硬化，部分致膽管癌變。亞洲膽石癥發(fā)病率為4%～15%，我國膽石癥發(fā)病率為3%～11%。近年來，隨著我國居民飲食結構、生活習慣的改變，其發(fā)病率每10年增加約2倍。3D打印是一種通過3D打印機把三維重建獲得的圖像數(shù)據(jù)應用分層疊加的方式，建立三維實體的快速成型技術，其個性化、精準化、遠程化尤其適合于醫(yī)學領域的疾病診治。膽石癥患者解剖變異或反復感染常導致膽囊三角和管道結構顯露困難，結石分布多變，增加了膽道并發(fā)癥和殘石率。本研究將3D打印技術與內鏡碎石取石術相結合用于膽石癥治療，可減少結石復發(fā)，效果較好，現(xiàn)報道如下。

1 資料和方法
1.1 一般資料
回顧性分析 2018年5月至2019年7月東莞市南城醫(yī)院收治的膽石癥患者，按納入排除標準篩選后，共263例納入本研究，根據(jù)是否采用3D打印導航技術分為兩組，觀察組（n=131）：進行薄層CT掃描和三維可視化重建、打印膽道數(shù)字模型，應用于術前手術評估、模擬，制訂手術方案，術中引導內鏡精準取石；對照組（n=132）：按傳統(tǒng)內鏡手術方案治療，未應用3D打印技術。年齡14～95歲，中位年齡43歲；病程0.5 h至27年。所有病例肝功能Child-Pugh分級均為A～B級，其中49例輕中度黃疸，兩組基礎資料比較無統(tǒng)計學差異（P＞0.05）（見表1）。納入標準為：（1）超聲/CT/MRI明確診斷為膽石癥；（2）非急診手術，能夠完成CT薄層檢查和數(shù)字重建。排除標準為：中轉開腹、中途退出和失訪。所有患者均簽署知情同意書，本研究經東莞市南城醫(yī)院倫理委員會審核批準。

1.2 方法
1.2.1 三維數(shù)據(jù)采集和3D打�。海�1）薄層CT+增強：患者空腹或充盈胃腸道，東芝Aquilion 16層螺旋CT，層厚0.5 mm，由膈頂平掃至肝臟下緣。以碘佛醇造影增強掃描。（2）將薄層CT圖像數(shù)據(jù)分期并導入3D重建軟件3DVWorks V1.02，選擇不同時期高對比度的CT數(shù)據(jù)，用閾值分割或區(qū)域生長等多種方法進行分割重建。（3）重建模型以STL格式導出，切片軟件ChiTuBox 1.5切片，3D打印機根據(jù)需要按不同組合打印。
1.2.2 內鏡碎石取石術：兩組均根據(jù)肝膽解剖結構、膽道擴張狀態(tài)和結石位置采用腹腔鏡或經皮肝穿刺技術建立取石通道，膽道軟、硬鏡結合碎石儀、網(wǎng)籃等不同方式，進行碎石取石手術。觀察組輔以可視化重建、仿真膽道進行術前模擬碎石取石，以膽道3D打印模型明確術中關鍵解剖結構，確定穿刺途徑，結石大小、分布，導航內鏡下尋石、碎石、取石，預估并解決術中難點，直到完成手術。

1.3 評價指標
比較兩組手術時間、出血量、住院時間、并發(fā)癥、結石復發(fā)率等。

1.4 統(tǒng)計學分析
采用SPSS 24.0軟件對數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析，計量資料正態(tài)分布用（注：公式一）表示，組間比較采用t檢驗；非正態(tài)分布資料用中位數(shù)（四分位數(shù)）M（P25，P75）表示，組間比較采用Kolmogorov-Smirnov（K-S）驗；計數(shù)資料用百分率表示，組間比較采用χ2 檢驗或確切概率法。P＜0.05為差異有統(tǒng)計學意義。
公式一：

2 結果
2.1 兩組術后一般情況
觀察組131例術中所見均與三維可視化圖像、3D打印模型吻合，實際手術方式與術前規(guī)劃一致。與對照組比較，觀察組手術時間[140（95，175）min vs 140（110，195）min]和住院時間[7（610）d vs 7（6， 10）d]無統(tǒng)計學差異（P＞0.05）。觀察組術中出血量減少[2（2，5）mL vs 4（2，5）mL，P=0.001]，差異有統(tǒng)計學意義，但出血量均較少，無臨床意義。

術后并發(fā)癥：與對照組相比，觀察組殘石率更低，但無統(tǒng)計學差異[0.8%（1/131）vs 3.0%（4/132），P=0.179]；對照組術后消化道出血1例，經保守治療后痊愈。所有病例未發(fā)現(xiàn)膽瘺、膽道損傷、術中大出血及圍術期死亡。


2.2 兩組術后隨訪結果
所有病例均采用超聲檢查進行隨訪，隨訪時間3～13個月。與對照組比，觀察組結石復發(fā)率明顯降低[2.3%（3/131）vs 12.9%（17/132），χ2 =10.492，P=0.002]。復發(fā)結石均為低回聲膽泥，予熊去氧膽酸持續(xù)口服后，5例膽泥消失（觀察組2例，對照組3例），2例演變?yōu)楦呙芏冉Y石（觀察組和對照組各1例），其余無明顯改變。

2.3 典型病例
患者女性，48歲，因“肝內膽管多發(fā)結石術后反復腹痛11個月”入院。既往因“膽囊結石、膽總管結石、肝內膽管多發(fā)結石”，行“開腹膽囊切除、腹腔鏡膽總管探查取石、膽總管切開肝內膽管取石+膽腸吻合術”，帶T管入院，CT示左右肝內膽管多發(fā)鑄形結石（圖1A～C）膽腸吻合術后。入院后行三維重建（圖1D～F），打印3D模型（圖2）。首次手術見左肝管與瘺道成銳角，取石困難，且結石較多，與3D打印模型一致。先經竇道取出右肝管內結石，左肝內膽管僅見開口，網(wǎng)籃套取小部分結石。術后CT示右肝管結石已消失，左肝管仍見大量結石。首次術后根據(jù)三維重建模擬經皮肝穿刺路徑（圖3），二次手術經皮肝穿刺，3D打印模型指引下穿刺左肝管成功，完全取凈結石。

3 討論
膽石癥目前的主要治療方式是膽囊、肝葉切除術或膽道鏡下碎石取石手術，手術路徑與效果多與結石分布及其相關解剖結構密切相關。結石分布復雜多樣，可發(fā)生在膽管樹的任何部位，而相關膽道系統(tǒng)復雜，膽囊三角及肝門周圍有重要的肝門靜脈、肝動脈、左右肝管、膽總管、變異的右后支膽管等結構。結石分布目前主要根據(jù)二維的CT斷層和超聲描述進行預估判斷，而超聲內鏡技術多用于取石過程中輔助，僅能觀察內鏡所處膽管的結石，無法了解整體分布。內鏡碎石取石術具微創(chuàng)優(yōu)勢，但受到鏡下視野限制，缺少全局和立體觀。如何精準取石，減少并發(fā)癥是目前膽石癥內鏡治療中的難點。

3D打印在醫(yī)學領域應用廣泛，如骨科、口腔科、神經外科等應用較廣，肝膽外科也已逐步在臨床開展，可視化肝臟模型在肝膽外科教學、ERCP、肝腫瘤和肝移植等的診療方面發(fā)揮了重要作用，如方馳華等將自主研發(fā)的MI-3DVS的3D可視化技術用于肝、膽、胰手術治療。當前3D打印技術在臨床應用中仍相對較少，可能與其成本較高、專業(yè)技術復雜有關，其臨床應用的客觀評價指標目前尚無統(tǒng)一規(guī)范和標準，需要結合相關指南和臨床進一步研究。

將3D打印應用于各種膽石癥患者的內鏡手術， 可通過CT薄層掃描數(shù)據(jù)進行3D重建，打印形象直觀的3D模型，直接觀察結石在膽管的分布，了解結石與血管、膽管和關系，判斷取石難度，決定取石方案，導航和指引內鏡碎石取石手術的進行。本研究顯示3D打印導航輔助不增加手術時間和住院時間，同其他文獻研究結果一致，可減少術后結石復發(fā)率，手術方式過程符合精準醫(yī)學理念；并且有利于建立膽石癥3D數(shù)據(jù)庫，從而由分布和形態(tài)上研究結石成因，促進數(shù)字技術在臨床醫(yī)學的轉化應用。

我們嘗試在膽管造影后采取CT掃描和3D打印相結合的方式重建數(shù)字膽道，打印模型精確，效果較好。目前該技術應用尚面臨成本較高、彩色打印技術不夠成熟、打印機和打印材料過于昂貴，以及重建技術復雜、維護成本高等困難，尚需進一步完善和改進