引用本文： 袁丁, 趙紀春, 康裕建, 黃斌, 楊軼, 左蕭, 周軒, 胡耀, 熊飛. 3D打印技術輔助復雜主動脈夾層腔內治療. 中國普外基礎與臨床雜志, 2015, 22(7): 852-854. doi: 10.7507/1007-9424.20150221 復制
胸主動脈夾層腔內覆膜支架修復術（thoracic endovascular vascular aneurysm repair,TEVAR）是當前治療腹主動脈瘤既微創又有效的方式[1]。TEVAR治療方案通常是借助術前主動脈的CT三維圖像，然而在復雜的主動脈夾層對于支架與主動脈弓的力學評估十分重要[2-3]。3D打印不僅能夠精準復制病變，可直視下全方位角度了解病變解剖學情況，同時還可模擬支架與主動脈弓的力學變化。現報道四川大學華西醫院血管外科2015年2月應用3D打印技術輔助1例復雜主動脈夾層的TEVAR治療，制定手術方案及其預測支架展開后對主動脈弓形態的影響。
1 臨床資料
1.1 病例資料
患者為43歲男性，因胸腹部疼痛14 d入院。入院后其CT血管三維重建結果顯示：主動脈破口位于左鎖骨下動脈遠端30 mm處，Ⅱ型主動脈弓，左頸總動脈直徑為8.3 mm，左鎖骨下動脈直徑為9.5 mm，左頸總動脈對應的主動脈弓直徑為27.5 mm，左鎖骨下動脈對應主動脈弓直徑為26 mm，降主動脈末端（腹腔干以上）真腔最大橫徑為23 mm。夾層向下累及腹腔干近端、腸系膜上動脈及其部分分支和左腎動脈，假腔內可見血栓形成，以腸系膜上動脈為著，管腔狹窄稍明顯；右腎動脈和雙側髂總動脈未受累及（圖 1）。術前診斷：主動脈夾層（Stanford B型），高血壓3級。
圖1
示術前CT血管三維成像，白箭所指為明顯的3處破口位置 ? ?圖 2 示3D打印完成的主動脈夾層模型。硬性材料模型（下）；軟性材料模型（上）；白箭所指為主動脈夾層角度最大位置，軟性材料已進行適當拉伸模擬 ? ?圖 3 示支架完成后的造影結果。見支架術后的主動脈弓重新塑型，與術前軟性材料模擬形態一致；白箭所指為支架術后主動脈弓塑型；黑箭所指為遠端限制性支架
1.2 模型重建
采用西門子雙源CT機，掃描范圍從主動脈弓到恥骨聯合，掃描層厚7.0 mm，重建層厚0.75 mm。掃描時經肘靜脈團注非離子型對比劑優維顯（300 mgI/mL） 100 mL，注射流率為3.0 mL/s。掃描數據以DICOM格式導出，并導入MIMIC 16.0軟件進行主動脈夾層三維重建，提取范圍包括整個主動脈部分，模型表面光滑修飾，并以STL格式導出模型。STL模型導入Magic軟件進行模型表面修飾后，模型外表面加殼厚度2 mm，提取出中空的血管厚度2 mm的主動脈夾層模型。由于主動脈夾層復雜，打印材料選用了兩種材料完成主動脈夾層模型，一種以硅膠為主的軟性材料，另一種為硬質材料（圖 2）。
1.3 模型評估
利用3D模型輔助評估如下要點：①主動脈全程的整體和部分觀察，了解各破口位置和大小和主動脈弓形態；②主動脈弓形態對主體支架釋放位置的評估；③主體支架釋放位置，是否需要“煙囪”技術保證左鎖骨下動脈；④降主動脈是否需要限制性支架置入；⑤導絲在真腔行走模擬評估。手術方案通過硬質模型整體和軟質模型局部分解觀察，結合CTA測量參數共同制定
2 結果
2.1 模擬分析
與CT三維重建對比顯示如下：①主動脈破口有5處，其中3處明顯破口分別位于左鎖骨下動脈遠端30 mm處、腹腔干平面和腎動脈平面，另外2處破口位于降主動脈其他層面；其中第1破口（位于左鎖骨下動脈遠端30 mm處者）較大；超滑導絲模擬行進中，頭端朝向主動脈右側壁均順利在真腔行走，很順利地進入主動脈弓。②借助軟性3D模型可清楚獲得的信息為：雖然第1破口位置距離左鎖骨下動脈30 mm，有足夠錨定區，但由于Ⅱ型主動脈弓，主體支架釋放于左鎖骨下動脈處將導致支架貼附欠滿意，近端支架將上翹與主動脈弓成角，裸支架直接突入大彎側頂部及其左鎖骨下動脈而導致逆向撕裂或后期新發破口風險。③增加近端支架錨定距離，擬定釋放于左鎖骨下動脈開口處，確保支架貼附滿意，同時減少近端裸支架上翹對主動脈大彎側和左鎖骨下動脈的突入；但是這將可能導致左鎖骨下動脈血供受影響，因此擬備術中在左鎖骨下動脈置放導絲，根據主體支架釋放后造影情況決定是否經左鎖骨下動脈置入覆膜支架的“煙囪”技術。④CT測量降主動脈末端真腔橫截面大小23 mm×12 mm，但是通過軟性3D模型截面恢復為圓形后直徑為20 mm，因此選擇限制性支架直徑應比CT測量值更小（圖 2）。
2.2 實際結果
①經右側股動脈切開穿刺，超滑導絲按照模擬操作（頭端始終靠右側壁）均完全在真腔行走，即便在第1破口處也順利進入主動脈弓。②經右側股動脈置入Medtronic ENDURANT ENEW2020C80EE限制性覆膜支架置于降主動脈末段。③選用MedtronicVALIANT VAMF2828C150TE覆膜支架置于左鎖骨下動脈開口處；遠端置于限制性覆膜支架內。復查造影顯示：主動脈夾層腔內覆膜支架修復成功，近端未見內漏，第1破口封堵成功，左鎖骨下動脈顯影較前淺淡，考慮左鎖骨下動脈缺血。④選用FLUENCY8 mm×60 mm覆膜支架經左側肱動脈置入，近端置入主動脈弓內，遠端置于椎動脈近端的左鎖骨下動脈內。術后再造影見：左鎖骨下動脈內煙囪支架置入成功，左鎖骨下動脈顯影良好。腹腔干動脈、雙腎動脈及雙側髂動脈顯影良好，腸系膜上動脈遠端可見顯影。⑤主動脈弓支架術后重新塑型形態與術前軟性3D打印模型一致（圖 3）。
3 討論
近2年來，國內外開始關注3D打印技術輔助主動脈疾病腔內治療，尤其腹主動脈瘤腔內治療，但關于主動脈夾層腔內治療鮮有報道[4-7]。繼筆者所在的四川大學華西醫院血管外科報道3D打印模型輔助復雜腹主動脈腔內治療[6]以來，現首次報道了該技術輔助主動脈夾層（Stanford B型）腔內治療的操縱性、可行性和實用性。
3D打印模型較常規的CT三維重建優勢在于能夠將復雜主動脈解剖結構可視化[4]。從四川大學華西醫院血管外科3D打印腹主動脈瘤模型經驗顯示，解剖條件越復雜的腹主動脈瘤其3D打印模型獲益更多[6]。那么，3D打印主動脈夾層模型和常規CT三維重建模型比較有何優勢和亮點？對于主動脈夾層而言，由于破口位置和大小不同，其解剖條件仍舊是影響手術方案選擇的直接因素；此外，主動脈夾層腔內治療的近遠期效果實質是覆膜支架與主動脈管壁的力學“博弈”的結果，相同覆膜支架在主動脈弓的不同位置其實際帶來的結局并不相同（即便不覆蓋左鎖骨下動脈、左頸總動脈和頭臂干動脈），如破口逆向撕裂、遠期的支架源性新破口[2]。
筆者所在的團隊利用硬性材料構建病變模型，直觀地反映CT三維重建模型，能夠從全方位觀測主動脈夾層；進一步，考慮到支架與主動脈弓的力學相互作用，構建了軟性材料的病變模型，有利于模擬支架在不同位置釋放后對主動脈弓影響和遠端限制性支架的選擇。軟硬材料模型互相結合的評估分析表現的優勢如下：①雖然破口距離左鎖骨下動脈距離30 mm，錨定距離足夠，但是軟性材料模型顯示支架定位于左鎖骨下動脈遠端勢必引起支架近端上翹，導致支架與主動脈弓大彎側成角；同時裸支架有直接突入左鎖骨下動脈和左側頸總動脈的風險，而且支架貼附欠佳。 因此，支架釋放于左鎖骨下動脈開口處以進一步增加錨定區，可使支架貼附滿意同時去除上述成角風險[2-3]。②遠端限制性支架通常借助CT數據，選擇真腔橫截面長軸或者長短徑平均值；然而利用軟性模型還原真腔真實的圓形狀態，其真腔實際直徑均小于CT測量值，本病例長徑23 mm和短徑12 mm，但是還原真腔實際大小為20 mm，故選擇限制性支架更具有合理性[8]。③能清晰顯示真假腔關系及其破口位置，超滑導絲模擬行徑有助于術中導絲方向控制。④腔內治療術后的主動脈弓形態重新塑型，與術前軟性材料的3D打印模型一致，顯示術前軟性3D打印模型對支架與主動脈弓力學評估的準確性。
本報道是首次探索3D打印模型輔助主動脈夾層腔內治療的研究，而且同時采用硬性和軟性材料構建模型的方式共同評估，既將CT三維形態和解剖數據通過硬性材料全視角反映，同時軟性材料的構建有利于支架與主動脈弓的力學評估，因此該方式將傳統單純的依靠CT測量解剖數據選擇手術方案的二維模式提升為同時可評估支架展開對主動脈弓力學評估的三維模式。而且我們認為，越為復雜解剖條件或術中造影很難分辨解剖條件的病變，越適合3D打印模型的評估；同時，該技術有望精確輔助復雜主動脈夾層的腔內治療方案的選擇（開窗技術、分支技術和煙囪技術）。
繼探索3D打印模型輔助主動脈夾層和復雜瘤頸的腹主動脈瘤腔內治療的方案選擇以來[6]，筆者認為該方式對于評估當前主動脈疾病腔內治療方案評估是可行且實用的，同時隨著3D打印技術不斷發展，將能構建更為精確和符合人體真實條件的模型，有望成為主動脈疾病腔內治療術前評估的有效方式。
胸主動脈夾層腔內覆膜支架修復術（thoracic endovascular vascular aneurysm repair,TEVAR）是當前治療腹主動脈瘤既微創又有效的方式[1]。TEVAR治療方案通常是借助術前主動脈的CT三維圖像，然而在復雜的主動脈夾層對于支架與主動脈弓的力學評估十分重要[2-3]。3D打印不僅能夠精準復制病變，可直視下全方位角度了解病變解剖學情況，同時還可模擬支架與主動脈弓的力學變化。現報道四川大學華西醫院血管外科2015年2月應用3D打印技術輔助1例復雜主動脈夾層的TEVAR治療，制定手術方案及其預測支架展開后對主動脈弓形態的影響。
1 臨床資料
1.1 病例資料
患者為43歲男性，因胸腹部疼痛14 d入院。入院后其CT血管三維重建結果顯示：主動脈破口位于左鎖骨下動脈遠端30 mm處，Ⅱ型主動脈弓，左頸總動脈直徑為8.3 mm，左鎖骨下動脈直徑為9.5 mm，左頸總動脈對應的主動脈弓直徑為27.5 mm，左鎖骨下動脈對應主動脈弓直徑為26 mm，降主動脈末端（腹腔干以上）真腔最大橫徑為23 mm。夾層向下累及腹腔干近端、腸系膜上動脈及其部分分支和左腎動脈，假腔內可見血栓形成，以腸系膜上動脈為著，管腔狹窄稍明顯；右腎動脈和雙側髂總動脈未受累及（圖 1）。術前診斷：主動脈夾層（Stanford B型），高血壓3級。
圖1
示術前CT血管三維成像，白箭所指為明顯的3處破口位置 ? ?圖 2 示3D打印完成的主動脈夾層模型。硬性材料模型（下）；軟性材料模型（上）；白箭所指為主動脈夾層角度最大位置，軟性材料已進行適當拉伸模擬 ? ?圖 3 示支架完成后的造影結果。見支架術后的主動脈弓重新塑型，與術前軟性材料模擬形態一致；白箭所指為支架術后主動脈弓塑型；黑箭所指為遠端限制性支架
1.2 模型重建
采用西門子雙源CT機，掃描范圍從主動脈弓到恥骨聯合，掃描層厚7.0 mm，重建層厚0.75 mm。掃描時經肘靜脈團注非離子型對比劑優維顯（300 mgI/mL） 100 mL，注射流率為3.0 mL/s。掃描數據以DICOM格式導出，并導入MIMIC 16.0軟件進行主動脈夾層三維重建，提取范圍包括整個主動脈部分，模型表面光滑修飾，并以STL格式導出模型。STL模型導入Magic軟件進行模型表面修飾后，模型外表面加殼厚度2 mm，提取出中空的血管厚度2 mm的主動脈夾層模型。由于主動脈夾層復雜，打印材料選用了兩種材料完成主動脈夾層模型，一種以硅膠為主的軟性材料，另一種為硬質材料（圖 2）。
1.3 模型評估
利用3D模型輔助評估如下要點：①主動脈全程的整體和部分觀察，了解各破口位置和大小和主動脈弓形態；②主動脈弓形態對主體支架釋放位置的評估；③主體支架釋放位置，是否需要“煙囪”技術保證左鎖骨下動脈；④降主動脈是否需要限制性支架置入；⑤導絲在真腔行走模擬評估。手術方案通過硬質模型整體和軟質模型局部分解觀察，結合CTA測量參數共同制定
2 結果
2.1 模擬分析
與CT三維重建對比顯示如下：①主動脈破口有5處，其中3處明顯破口分別位于左鎖骨下動脈遠端30 mm處、腹腔干平面和腎動脈平面，另外2處破口位于降主動脈其他層面；其中第1破口（位于左鎖骨下動脈遠端30 mm處者）較大；超滑導絲模擬行進中，頭端朝向主動脈右側壁均順利在真腔行走，很順利地進入主動脈弓。②借助軟性3D模型可清楚獲得的信息為：雖然第1破口位置距離左鎖骨下動脈30 mm，有足夠錨定區，但由于Ⅱ型主動脈弓，主體支架釋放于左鎖骨下動脈處將導致支架貼附欠滿意，近端支架將上翹與主動脈弓成角，裸支架直接突入大彎側頂部及其左鎖骨下動脈而導致逆向撕裂或后期新發破口風險。③增加近端支架錨定距離，擬定釋放于左鎖骨下動脈開口處，確保支架貼附滿意，同時減少近端裸支架上翹對主動脈大彎側和左鎖骨下動脈的突入；但是這將可能導致左鎖骨下動脈血供受影響，因此擬備術中在左鎖骨下動脈置放導絲，根據主體支架釋放后造影情況決定是否經左鎖骨下動脈置入覆膜支架的“煙囪”技術。④CT測量降主動脈末端真腔橫截面大小23 mm×12 mm，但是通過軟性3D模型截面恢復為圓形后直徑為20 mm，因此選擇限制性支架直徑應比CT測量值更小（圖 2）。
2.2 實際結果
①經右側股動脈切開穿刺，超滑導絲按照模擬操作（頭端始終靠右側壁）均完全在真腔行走，即便在第1破口處也順利進入主動脈弓。②經右側股動脈置入Medtronic ENDURANT ENEW2020C80EE限制性覆膜支架置于降主動脈末段。③選用MedtronicVALIANT VAMF2828C150TE覆膜支架置于左鎖骨下動脈開口處；遠端置于限制性覆膜支架內。復查造影顯示：主動脈夾層腔內覆膜支架修復成功，近端未見內漏，第1破口封堵成功，左鎖骨下動脈顯影較前淺淡，考慮左鎖骨下動脈缺血。④選用FLUENCY8 mm×60 mm覆膜支架經左側肱動脈置入，近端置入主動脈弓內，遠端置于椎動脈近端的左鎖骨下動脈內。術后再造影見：左鎖骨下動脈內煙囪支架置入成功，左鎖骨下動脈顯影良好。腹腔干動脈、雙腎動脈及雙側髂動脈顯影良好，腸系膜上動脈遠端可見顯影。⑤主動脈弓支架術后重新塑型形態與術前軟性3D打印模型一致（圖 3）。
3 討論
近2年來，國內外開始關注3D打印技術輔助主動脈疾病腔內治療，尤其腹主動脈瘤腔內治療，但關于主動脈夾層腔內治療鮮有報道[4-7]。繼筆者所在的四川大學華西醫院血管外科報道3D打印模型輔助復雜腹主動脈腔內治療[6]以來，現首次報道了該技術輔助主動脈夾層（Stanford B型）腔內治療的操縱性、可行性和實用性。
3D打印模型較常規的CT三維重建優勢在于能夠將復雜主動脈解剖結構可視化[4]。從四川大學華西醫院血管外科3D打印腹主動脈瘤模型經驗顯示，解剖條件越復雜的腹主動脈瘤其3D打印模型獲益更多[6]。那么，3D打印主動脈夾層模型和常規CT三維重建模型比較有何優勢和亮點？對于主動脈夾層而言，由于破口位置和大小不同，其解剖條件仍舊是影響手術方案選擇的直接因素；此外，主動脈夾層腔內治療的近遠期效果實質是覆膜支架與主動脈管壁的力學“博弈”的結果，相同覆膜支架在主動脈弓的不同位置其實際帶來的結局并不相同（即便不覆蓋左鎖骨下動脈、左頸總動脈和頭臂干動脈），如破口逆向撕裂、遠期的支架源性新破口[2]。
筆者所在的團隊利用硬性材料構建病變模型，直觀地反映CT三維重建模型，能夠從全方位觀測主動脈夾層；進一步，考慮到支架與主動脈弓的力學相互作用，構建了軟性材料的病變模型，有利于模擬支架在不同位置釋放后對主動脈弓影響和遠端限制性支架的選擇。軟硬材料模型互相結合的評估分析表現的優勢如下：①雖然破口距離左鎖骨下動脈距離30 mm，錨定距離足夠，但是軟性材料模型顯示支架定位于左鎖骨下動脈遠端勢必引起支架近端上翹，導致支架與主動脈弓大彎側成角；同時裸支架有直接突入左鎖骨下動脈和左側頸總動脈的風險，而且支架貼附欠佳。 因此，支架釋放于左鎖骨下動脈開口處以進一步增加錨定區，可使支架貼附滿意同時去除上述成角風險[2-3]。②遠端限制性支架通常借助CT數據，選擇真腔橫截面長軸或者長短徑平均值；然而利用軟性模型還原真腔真實的圓形狀態，其真腔實際直徑均小于CT測量值，本病例長徑23 mm和短徑12 mm，但是還原真腔實際大小為20 mm，故選擇限制性支架更具有合理性[8]。③能清晰顯示真假腔關系及其破口位置，超滑導絲模擬行徑有助于術中導絲方向控制。④腔內治療術后的主動脈弓形態重新塑型，與術前軟性材料的3D打印模型一致，顯示術前軟性3D打印模型對支架與主動脈弓力學評估的準確性。
本報道是首次探索3D打印模型輔助主動脈夾層腔內治療的研究，而且同時采用硬性和軟性材料構建模型的方式共同評估，既將CT三維形態和解剖數據通過硬性材料全視角反映，同時軟性材料的構建有利于支架與主動脈弓的力學評估，因此該方式將傳統單純的依靠CT測量解剖數據選擇手術方案的二維模式提升為同時可評估支架展開對主動脈弓力學評估的三維模式。而且我們認為，越為復雜解剖條件或術中造影很難分辨解剖條件的病變，越適合3D打印模型的評估；同時，該技術有望精確輔助復雜主動脈夾層的腔內治療方案的選擇（開窗技術、分支技術和煙囪技術）。
繼探索3D打印模型輔助主動脈夾層和復雜瘤頸的腹主動脈瘤腔內治療的方案選擇以來[6]，筆者認為該方式對于評估當前主動脈疾病腔內治療方案評估是可行且實用的，同時隨著3D打印技術不斷發展，將能構建更為精確和符合人體真實條件的模型，有望成為主動脈疾病腔內治療術前評估的有效方式。
