3D打印技术辅助微导管塑形在颅内动脉瘤栓塞术中的应用.pdf

CoClinicalresearch:临床研究800介入放射学杂志2 0 2 3年8 月第32 卷第8 期JInterventRadiol2023,Vol.32,No.83D打印技术辅助微导管塑形在颅内动脉瘤栓塞术中的应用张明辉，杨呈浩，陈立珂，赖挺，丁昊【摘要】目的探讨3D打印技术辅助微导管塑形在颅内动脉瘤栓塞术中的应用价值。方法去纳入2020年5月至2 0 2 2 年1月自贡市第四人民医院采用3D打印辅助微导管塑形技术进行颅内动脉瘤栓塞治疗的32 例患者（32 枚动脉瘤）,评判微导管塑形效果及动脉瘤栓塞结果。结果32 例患者微导管塑形均满意，一次到位成功，无重复塑形患者。2 6 枚动脉瘤采用回撤技术使微导管落人动脉瘤腔，6 枚动脉瘤通过微导丝引导人动脉瘤腔。所有患者栓塞术中微导管形态保持稳定，无微导管脱出事件。术后即刻血管造影显示，动脉瘤完全栓塞2 4枚，近全栓塞5枚，不全栓塞3枚。随访3个月，改良Rankin评分量表(mRS)评分0 2 分2 9 例,36 分3例。结论3D打印技术辅助微导管塑形方法应用于颅内动脉瘤栓塞术安全有效，有助于准确塑形微导管，顺利推进手术进程。【关键词】三维打印技术；颅内动脉瘤；微导管；塑形；栓塞中图分类号：R651.12文献标志码：B文章编号：10 0 8-7 9 4X(2023)-08-0800-04Theaapplicationof three-dimensionallprintingtechnology-assistedmicrocatheterr shaping ininterventional embolization treatment of intracranial aneurysmsZHANG Minghui,YANG Chenghao,CHEN Like,LAI Ting,DING Hao.Department of Neurosurgery,Zigong Municipal Fourth PeoplesHospital,Zigong,Sichuan Province 643000,Chinarresponding author:DING Hao,E-mail:dinghaowws126.conAbstract Objective To explore the application value of three-dimensional(3-D)printing technology-assisted microcatheter shaping in interventional embolization treatment of intracranial aneurysm.Methods Atotal of 32 patients with intracranial aneurysm(32 aneurysms in total),who were admitted to the ZigongMunicipal Fourth Peoples Hospital of China between May 2020 and January 2022 to receive interventionalarterial embolization treatment with the help of 3-D printing technology-assisted microcatheter shaping,wereenrolled in this study.The effect of microcatheter shaping and the results of aneurysm embolization wereevaluated.Results In all the 32 patients,satisfactory microcatheter shaping was obtained and successfulcatheterization of the microcatheter into the targeted site with single procedure was accomplished.For 26aneurysms,a microcatheter was inserted into the aneurysm cavity by using a pullback technique,and for theother 6 aneurysms,the microcatheter was inserted into the aneurysm cavity by using guide-wire guidingtechnique.In all patients,the morphology of the microcatheter remained stable during the embolizationprocedure,and no events of microcatheter dislocation occurred.Immediate postoperative angiography revealedthat complete embolization was obtained in 24 aneurysms,near complete embolization in 5 aneurysms,andincomplete embolization in 3 aneurysms.The modified Rankin Scale(mRS)score of 0-2 points was obtainedin 29 patients and 3-6 points in 3 patients.Conclusion In interventional embolization treatment forintracranial aneurysms,3-D printing technology-assisted microcatheter shaping is clinically safe andeffective,it helps to accurately shape the microcatheter,then,the accurately shaped microcatheter can besmoothly inserted into the target site.(J Intervent Radiol,2023,32:800-803)Key wordsthree-dimensional printing technology;intracranial aneurysm;microcatheter;shaping;embolizationD0I:10.3969/j.issn.1008-794X.2023.08.015作者单位：6 430 0 0四川自贡自贡市第四人民医院神经外科通信作者：丁昊E-mail：d i n g h a o w w s 12 6.c o m801介人放射学杂志2 0 2 3年8 月第32 卷第8 期JJ Intervent Radiol 2023,Vol.32,No.83D打印技术将现代神经影像的三维化、立体化再向前推进，实现了虚拟影像实体化，已成功应用于多种神经外科疾病辅助治疗1-2 。颅内动脉瘤栓塞术中微导管塑形是手术进程的关键节点之一3,传统方式多依赖于术者观察血管影像后经验性徒手塑形，部分患者可能因塑形不准确导致微导管到位困难、微导管不稳定、手术时间延长等问题。本研究探讨3D打印技术辅助微导管塑形在颅内动脉瘤栓塞术中应用价值，现报道如下1材料与方法1.1临床资料2020年5月至2 0 2 2 年1月，自贡市第四人民医院在颅内动脉瘤栓塞手术中对32 例患者(32 枚动脉瘤)应用3D打印技术辅助微导管塑形。主要纳人条件为术前评估微导管需较复杂塑形，如双弯、S形或乙形塑形等患者，排除无需塑形或单弯塑形患者。人组患者中男12 例，女2 0 例；年龄(53.2 13.4)岁，范围38 7 4岁。未破裂动脉瘤8 枚,破裂动脉瘤2 4枚,均为单发动脉瘤。入院Hunt-Hess分级0 级8枚，I级4枚，级13枚，级5枚，IV级2 枚。动脉瘤位于颈内动脉眼动脉段8 枚，后交通段14枚，脉络膜前动脉段2 枚，前交通动脉8 枚。1.2微导管3D模型制作术前通过院内影像存档与传输系统(PACS)获取患者CTA或3D-DSA断层扫描数据，导人3DSlicer软件(4.10.2 版）,通过SegmentEditor模块Threshold、Islands、Sc i s s o r s 等工具完成载瘤血管及动脉瘤三维重建,DrawTube工具设计出理想的微导管形态，要点在于确定微导管在瘤体内的位置及微导管在载瘤血管内的受力支撑点。微导管设计为至少两个弯曲，一级弯曲点选在动脉瘤相对应的载瘤血管对侧壁，二级弯曲点为载瘤血管近端的显著迁曲点，部分复杂动脉瘤可能还需更多弯曲，从而使微导管能足够贴合载瘤血管,并在栓塞过程中保持稳定。将设计完成的模型数据转换格式后导人极光尔沃A63D打印机(PLA3D打印耗材)开始打印，打印时间10 2 0 min，确认微导管形态良好后消毒备用。1.3术中微导管塑形术中三维脑血管造影后选取合适的工作角度，再次确认动脉瘤位置、形态与术前影像无明显差异，将塑形针插人Enchelon10微导管头端，比照微导管模型进行初步塑形，再弯折塑形针将微导管扭曲的各角度增加1倍，固定后予蒸汽薰蒸30 s，并予0.9%氯化钠溶液冷却，撤出塑形针，观察微导管形态并与3D模型再次对比，确认形态满意后备用1.4微导管到位及栓塞微导丝携塑形后的微导管跨过瘤颈至动脉瘤远端，回撤微导丝，使微导管恢复其塑形状态，再回撤微导管使其头端落人动脉瘤腔。若进人困难，则予微导丝引导进入瘤腔。确认微导管位置良好后，依次放人弹簧圈，完成栓塞。对部分需支架辅助者，则按手术计划予支架辅助完成栓塞。1.5疗效评价及预访采用Raymond分级评价动脉瘤栓塞程度，分为完全栓塞（瘤体和瘤颈均无对比剂充盈），近全栓塞（瘤颈有、瘤体无对比剂充盈）和不全栓塞（瘤体和瘤颈均有对比剂充盈）。常规进行临床及影像随访，术后3个月常规复查DSA，随访时间312 个月。采用改良Rankin评分量表（mRS)评价患者预后，02 分为预后良好36 分为预后不良。2结果2.1手术结果所有患者微导管均塑形良好，一次到位成功，无重复塑形患者。2 6 枚动脉瘤采用回撤技术使微导管落人动脉瘤腔，6 枚动脉瘤通过微导丝引导入动脉瘤腔。所有患者栓塞术中微导管形态均保持稳定，无微导管脱出事件，无动脉瘤术中破裂事件，无血栓事件。术后即刻血管造影显示,动脉瘤完全栓塞2 4枚，近全栓塞5枚，不全栓塞3枚。见表1、图1。表1332例患者栓塞术后即刻造影结果(枚)动脉瘤完全栓塞近全栓塞不全栓塞眼段动脉瘤521后交通动脉瘤1220脉络膜前动脉瘤101前交通动脉瘤611总计24532.2预后结果所有患者均获得临床随访,mRS评分0 2 分29例,36 分3例。获得影像随访2 6 例,其中动脉瘤完全栓塞2 4例，近全栓塞2 例。见表2。3讠讨论颅内动脉瘤栓塞治疗效果已得到广泛认可，良好的微导管塑形是手术顺利进行的保障。除少数基底动脉顶端、大脑中动脉瘤分叉部等位置动脉瘤可予直形微导管进行栓塞，绝大多数动脉瘤栓塞均需802介人放射学杂志2 0 2 3年8 月第32 卷第8 期JInterventRadiol2023,Vol.32,No.88术前动脉瘤影像示颈内动脉眼段动脉瘤；设计微导管形态；设计完成的微导管模型；3D打印完成的微导管模型；术中根据微导管模型塑形微导管；塑形完成的微导管；动脉瘤栓塞术中的微导管形态；8 动脉瘤栓塞完成图13D打印技术辅助微导管塑形栓塞颅内动脉瘤表2 术后3个月临床随访mRS评分结果（枚）动脉瘤02分36分眼段动脉瘤80后交通动脉瘤122脉络膜前动脉瘤20前交通动脉瘤71总计293进行微导管塑形4。手术中术者需仔细观察血管影像，根据动脉瘤与载瘤血管的关系对微导管进行合适塑形，主要评判标准一是微导管进人动脉瘤腔顺利，二是栓塞过程中微导管能够保持稳定。常见的塑形样式有单弯、双弯、S形、Z形、螺旋形或猪尾形等，塑形过程极大程度取决于术者的技术及经验，即使是经验非常丰富的医生仍可能出现塑形不准确导致手术进度变慢，甚至出现操作相关性手术并发症5。已有部分研究介绍了一些可行的微导管塑形方法或技术。Kono等6 2 0 13年介绍一种新方式用于动脉瘤栓塞治疗,即术前制备硅胶材质的患者血管模型，并模拟进行动脉瘤栓塞，确定最佳微导管形态及栓塞方式，以此为基础成功完成手术。但该方式局限性较高，过于耗时费力，成本也较高，推广性较差。Namba等7 通过3D打印技术得到动脉瘤及载瘤血管的中空硅胶模型,并利用该模型辅助微导管塑形，结果显示全部10 例患者微导管形态均良好，栓塞稳定性也令人满意。另有学者介绍血管内留置技术用于微导管塑形，即在术中将未塑形的微导管直接导人目标载瘤血管内，微导管尖端稍跨过动脉瘤颈，保留5min后取出，再对微导管尖端部分进行蒸汽塑形，然后直接用于手术，结果显示微导管栓塞过程中稳定性良好，并认为该方式是一种可行、有效的微导管塑形方式8-9 。Ohshima等10 将传统塑形后的微导管尖端部分再塑一长12 mm直角弯，并通过模拟栓塞试验认为该方法能使微导管更平滑地进人动脉瘤腔，让栓塞过程更安全。本研究将获取的薄层断层血管影像数据在3DSlicer软件中进行血管重建，并直接在重建的血管中设计可靠的微导管路径，继而通过3D打印技术打印出微导管塑形模型，准确定义了微导管塑形各段的长度及三维空间角度，术中将微导管比对3D模型完成塑形。塑形效果满意，多数患者能依靠良好的塑形，通过微导管回撤技术顺利进人动脉瘤腔。该方式有助于降低微导管、微导丝原因导致的动脉瘤术中破裂风险，提高了手术安全性1。鉴于3D打印的中空血管较正常血管在管径宽度、管腔平滑性及管壁顺应性等方面仍存在较大差异5,本研究并未选择打印完整血管，仅打印微导管塑形模型。本次研究结果表明,该方式与既往相关研究12 相比同样能准确辅助完成微导管塑形，使微导管顺利行进瘤腔；降低了使用条件，可应用普通3D打印机及打印耗材完成该操作，减少了资源消耗；降低了相关医疗费用;明显缩短了打印时间，一般10 min左右可完成打印，有利于急诊手术应用。微导管弹性回缩问题经常困扰手术医生。完全比照血管走行的常规微导管蒸汽塑形不能得到良好的塑形形态，通常需要过塑形微导管各段的弯折角度，然后再熏蒸定型得到良好塑形的微导管13-4。本研究反复尝试后也采用先以塑形模型初步塑形，再增加各弯折角度的方法进行快速蒸汽塑形，效果满意。有研究认为增加熏蒸时间可达到1:1塑形效果15,但延时热成型是否会损伤微导管头端尚不明确，本研究未予采纳。也有研究将3D打印成形的中空血管模型放于水中，然后将微导管导人并加热水温至50，保持5min完成塑形，结果表明塑形效果满意16 。该方式区别于传统蒸汽塑形，有一定的应用价值。本研究局限性：病例数较少且非连续入组，存在一定的选择偏倚；未进行病例对照研究，结果可靠性有所欠缺。3D打印技术辅助塑形的微导管仅在贴合血管方面有一定优势，对于复杂动脉瘤的栓塞仍需手术医生经验判断，该技术并不适用。部分动脉瘤微导管到位并不困难，主要难点在于避免残留，提高栓塞率或降低动脉瘤术中破裂信）（本文编辑：边803-介人放射学杂志2 0 2 3年8 月第32 卷第8 期J Intervent Radiol 2023,Vol.32,No.8风险需采用双微导管技术或瘤内螺旋塑形技术等进行手术。对于手术经验丰富的医生，该技术也欠缺一些实用价值。微导管种类多样，本研究操作方法对于其他类型微导管是否具有一致性还不确定。综上，本研究介绍了颅内动脉瘤栓塞术中微导管3D打印技术辅助塑形的应用结果，该技术对于传统经验性塑形有所突破，有助于准确塑形微导管，顺利推进手术进程，且操作时间短，使用成本低，是一种安全有效的微导管塑形方法。参考文献1赵元立，王亮，赵雅慧，等.3D打印技术在神经外科应用及发展前景J.中国微侵袭神经外科杂志，2 0 2 0，2 5：9 7-10 0.2Zhou G,Liu W,Zhang Y,et al.Application of three-dimensionalprinting in interventional medicine J.J Interv Med,2020,3:1-163Kwon BJ,Im SH,Park JC,et al.Shaping and navigating methodsof microcatheters for endovascular treatment of paraclinoidaneurysmsJ.Neurosurgery,2010,67:34-40.4何旭英，段传志，李西锋，等.微导管塑形在颅内动脉瘤栓塞治疗中的应用J.中华神经医学杂志，2 0 15，14：57 6-58 1.5Kim TG.Optimal microcatheter shaping method customized for apatient-specific vessel using a three-dimensional printer J.JCerebrovasc Endovasc Neurosurg,2021,23:16-22.6Kono K,Shintani A,Okada H,et al.Preoperative simulationsof endovascular treatment for a cerebral aneurysm using a patient-specific vascular silicone model J.Neurol Med Chir(Tokyo),2013,53:347-351.7Namba K,Higaki A,Kaneko N,et al.Microcatheter shaping forintracranial aneurysm coiling using the 3-dimensional printingrapid prototyping technology:preliminary result in the first 10consecutive casesJ.World Neurosurg,2015,84:178-186.8Yamaguchi S,Ito O,Koyanagi Y,et al.Microcatheter shapingusing intravascular placement during intracranialaneurysmcoilingJ.Interv Neuroradiol,2017,23:249-254.9Namba K,Higaki A,Kaneko N,et al.Precision microcathetershaping in vertebrobasilar aneurysm coilingJJ.Interv Neuroradiol,2019,25:423-429.10 Ohshima T,Miyachi S,Matsuo N,et al.A novel approachinvolving a microcatheter tip during aneurysmal coil embolization:the T(gamma)tip methodJ.Interv Neuroradiol,2019,25:681-684.11刘东辉，李志强，鄂亚军.颅内动脉瘤血管内介人栓塞术中再次破裂出血紧急处置J.介入放射学杂志，2 0 17，2 6:48 6-49 0.12 Zeng Y,Li X,Zhang J,et al.Shaping and application ofmicrocatheters based on 3D-printed hollow aneurysm model:a pilot feasibility studyJ.Clin Neurol Neurosurg,2022,218:107277.13 Wattanasatesiri T,Chung JW,Choi TW,et al.Shaping the tipof microcatheters for superselective catheterization:steam vs.manual methodsJJ.Diagn Interv Radiol,2020,26:456-463.14 Abe T,Hirohata M,Tanaka N,et al.Stability of microcatheterfor cerebral aneurysm embolization after steam shapingJJ.IntervNeuroradiol,2004,10:117-120.15徐超，王波，李珍珠，等.3D打印模型辅助微导管塑形在内动脉瘤栓塞术中的应用J.中华神经外科杂志，2 0 17，33：367-369.16 Xu Y,Tian W,Wei Z,et al.Microcatheter shaping using three-dimensional printed models for intracranial aneurysm coiling J.JNeurointerv Surg,2020,12:308-310.（收稿日期：2 0 2 2-0 6-0 6)