引用本文： 黃從云, 朱劍華, 劉欣, 張俊安, 劉純鋼, 鄭萬銘, 吳青松, 劉暉, 趙家鋒. 3D打印技術在肝臟切除術中的應用. 中國普外基礎與臨床雜志, 2015, 22(11): 1351-1353. doi: 10.7507/1007-9424.20150351 復制
肝臟切除的危險性在于肝臟內脈管解剖結構的不確定性，盲目進行肝臟切除易導致術后肝臟缺血、膽汁漏，甚至肝功能衰竭。基于CT/MRI圖片的肝臟3D重建技術能很好地顯示肝臟內脈管、腫瘤的空間結構，使得精準肝臟切除在臨床上成為現實，但仍存在一些缺點[1]。隨著科技進步，3D打印技術能準確復制出真實肝臟及其脈管系統模型，但臨床報道很少[1-4]。從2015年3～5月，我們采用3D打印技術輔助下進行肝臟切除術12例，取得了較好效果，現報道如下。
1 資料與方法
1.1 一般資料
本組12例3D打印技術輔助下肝臟切除術患者中男8例，女4例；年齡38～62歲，平均52.1歲。包括肝細胞癌6例，肝血管瘤3例，肝內外膽管結石3例。手術：左半肝切除2例，左半肝聯合尾狀葉切除1例，左肝外側葉切除1例，肝中葉切除1例，右肝后葉切除1例，Ⅴ、Ⅵ段切除1例，Ⅴ段切除3例，Ⅵ段切除1例，Ⅷ段切除1例。附加手術：右肝管空腸Roux-en-Y吻合、膽總管切開取石、T管引流1例，右肝管空腸Roux-en-Y吻合1例，膽總管切開取石、T管引流1例。
1.2 肝臟3D重建和打印
將CT圖片數據儲存為DICOM格式輸入電腦，導入3D-DOCTOR 4.0軟件重建肝臟3D結構[5]，初步制定手術方案（圖 1、2）。再輸出為STL格式文件，導入Repetier-host 1.06軟件，按肝臟具體情況，肝臟及其脈管系統設置為正常大小的50%～70%，切片后保存，再輸入CoLiDo桌面3D打印機（珠海西通），采用聚乳酸材料，打印出實物模型（圖 1、2），打磨、著色后分析，模擬手術過程，根據模型或修改，最終確定手術方案和路徑。
圖1
肝內外膽管結石的3D打印肝臟切除。1A：CT示膽管結石；1B和1C：示肝臟三維重建；1D：示膽管系統及其結石；1E：示肝臟模型；1F：肝內血管和膽管解剖結構；1G：示模擬的肝切除；1H：示手術規劃：左半肝切除+尾狀葉切除、Ⅵ、Ⅶ、Ⅷ段膽管共干空腸Roux-en-Y吻合、膽總管T管引流；1I：肝臟斷面；1J：切除的肝臟標本??圖 2??肝中葉肝癌切除。2A：CT示肝中葉腫瘤；2B和2C：示肝臟3D重建；2D：示3D打印肝臟模型；2E：示肝內血管與腫瘤的關系；2F：示擬切除的肝臟；2G：示肝臟創面；2H和2I：示切除的標本
1.3 手術操作
低中心靜脈壓全身麻醉，采用反“L”形切口。術中常規超聲探查腫瘤與脈管結構的關系及有無遺漏病灶，根據術前規劃，標記肝臟切除線，兩側縫牽引線。視情況阻斷或不阻斷肝門，肝門阻斷的方式為阻斷7 min后開放2 min。用彭氏刮吸法聯合鉗夾離斷肝實質。肝實質離斷到關鍵區域時，在肝臟模型上重審肝內解剖結構，避免大血管損傷。
2 結果
12例患者的手術過程與在肝臟模型演練的手術規劃一致。本組1例肝內外膽管結石，根據3D重建結果，擬采用左半肝聯合尾狀葉切除、左肝管成形、膽總管切開取石、T管引流，打印出實物模型后分析，因Ⅵ、Ⅶ、Ⅷ段膽管匯入左肝管處狹窄，距離右肝管起始部距離較遠，修改為左半肝聯合尾狀葉切除、Ⅵ、Ⅶ、Ⅷ段膽管共干空腸Roux-en-Y吻合、膽總管切開取石、T管引流（圖 1）。術中出血量100～1 000 mL，平均340 mL。術后未發生并發癥。
3 討論
將肝臟CT/MRI圖片通過軟件重建3D結構，在電腦上行手術規劃并模擬手術，極大地提高了手術精準性和安全性，但仍存在一些缺點，如3D圖片虛擬性、3D圖片和術中具體情況的差異性[1]；同時，在虛擬3D環境下手術，還需要豐富的空間想象力。
3D打印技術是一種以數字模型文件為基礎，運用粉末狀金屬或塑料等可黏合材料，通過逐層打印的方式來構造物體的技術。研究[1]顯示，通過3D打印的肝臟模型與實際肝臟大小誤差小于4 mm，肝臟血管直徑誤差小于1.3 mm，因此，3D打印技術能準確復制出真實肝臟及其脈管系統和病灶。
3.1 3D打印技術的優點
3.1.1 對肝臟解剖認知的一致性
由于每個人的空間想象能力存在差異性，因此，外科醫生對通過肝臟CT/MRI圖片所想象的3D結構、電腦重建虛擬的3D結構的認識也存在差異。而不同資歷的外科醫生分析3D打印肝臟模型，對肝臟解剖結構的認可達到一致性。在手術過程中，主刀醫師和助手因對某一部位解剖結構理解的一致性而減少之間的配合誤解，從而加快手術進程。臨床工作中筆者也發現，低年資醫師、實習醫師對肝臟CT/MRI二維解剖、虛擬3D解剖的認知與高年資醫師有很大差異，但對3D打印肝臟解剖的認知則存在極好的一致性。
評估手術可行性
3D打印肝臟模型可從多角度觀察肝內解剖、病灶與肝內血管或（和）膽管之間的空間關系，從而評估病灶（腫瘤）可切除性、大出血可能性和剩余肝臟進出管腔的完整性。本組12例患者，術前多角度分析病灶與脈管的關系，確定了手術的可行性。臨床工作中筆者也發現，有些患者3D虛擬肝切除是可行的，但實際肝臟模型上模擬肝切除的風險過大，與家屬共同探討后放棄手術治療。
3.1.3 優化手術方案
從虛擬3D模型上分析肝內脈管解剖結構及其與病灶之間的關系來確定最佳手術方案，是理所當然的理念[6]，但從筆者的3D打印肝臟模型研究的結果來看，并非如此。本組1例肝內外膽管結石患者，從電腦虛擬3D結構分析，擬采用左半肝切除+尾狀葉切除、左肝管成形，而通過3D打印肝臟模型上研究，切除Ⅵ、Ⅶ、Ⅷ段膽管共干匯入左肝管處狹窄膽管，再與腸道吻合更適合患者。因為Ⅴ段肝臟膽汁通過膽總管流入腸道，Ⅵ、Ⅶ、Ⅷ段肝臟膽汁直接流入腸道，不管哪處結石首先復發，均能保持另一膽管路徑通暢，從而延緩再次手術時間。因此，3D打印肝臟模型更能直觀地分析肝內脈管走行及其與病灶之間的關系，預演手術過程以及選擇手術路徑，修正根據虛擬3D制定的手術方案，并優化手術路徑。
3.1.4 縮短手術時間、減少手術并發癥
由于術前從肝臟模型上模擬手術過程以及手術風險部位，手術臺上醫生對肝臟3D解剖結構做到了心中有數，從而縮短手術時間。同時手術到關鍵區域時，在模型上重審肝內解剖結構，防止不必要的損傷，從而減少并發癥的發生。本組12例肝臟切除術后無一例出現并發癥。
3.1.5 和諧醫患溝通
術前均與患者或（和）家人根據實物模型共同分析病情、了解手術過程和理解手術風險，從而緩解對手術的恐懼和神秘感，共同承擔手術風險。因此，醫患溝通順暢。
3.2 3D打印技術的不足
3D打印技術受CT/MRI圖片質量、打印類型、打印材料等制約，特別是打印材料，各有優缺點，如樹脂材料具有透明、光滑的優點[1-4]，但其高價格限制了其臨床廣泛應用。本研究采用的聚乳酸材料是一種生物降解材料，盡管模型光滑度、透明度與臨床要求有一定差距，但價格低廉；同時，若僅按實際大小的50%～70%打印出肝臟模型，可縮短打印時間和減少耗材，降低成本[2]。
總之，3D打印肝臟切除術是精準肝切除的延伸，更能體現其精髓。外科醫生應從虛擬3D觀念向真實3D觀念轉變，根據從實際肝臟模型上分析、模擬的結果，肯定或修改根據虛擬3D制定的手術方案，優化手術路徑，利于手術安全和患者的康復。
肝臟切除的危險性在于肝臟內脈管解剖結構的不確定性，盲目進行肝臟切除易導致術后肝臟缺血、膽汁漏，甚至肝功能衰竭。基于CT/MRI圖片的肝臟3D重建技術能很好地顯示肝臟內脈管、腫瘤的空間結構，使得精準肝臟切除在臨床上成為現實，但仍存在一些缺點[1]。隨著科技進步，3D打印技術能準確復制出真實肝臟及其脈管系統模型，但臨床報道很少[1-4]。從2015年3～5月，我們采用3D打印技術輔助下進行肝臟切除術12例，取得了較好效果，現報道如下。
1 資料與方法
1.1 一般資料
本組12例3D打印技術輔助下肝臟切除術患者中男8例，女4例；年齡38～62歲，平均52.1歲。包括肝細胞癌6例，肝血管瘤3例，肝內外膽管結石3例。手術：左半肝切除2例，左半肝聯合尾狀葉切除1例，左肝外側葉切除1例，肝中葉切除1例，右肝后葉切除1例，Ⅴ、Ⅵ段切除1例，Ⅴ段切除3例，Ⅵ段切除1例，Ⅷ段切除1例。附加手術：右肝管空腸Roux-en-Y吻合、膽總管切開取石、T管引流1例，右肝管空腸Roux-en-Y吻合1例，膽總管切開取石、T管引流1例。
1.2 肝臟3D重建和打印
將CT圖片數據儲存為DICOM格式輸入電腦，導入3D-DOCTOR 4.0軟件重建肝臟3D結構[5]，初步制定手術方案（圖 1、2）。再輸出為STL格式文件，導入Repetier-host 1.06軟件，按肝臟具體情況，肝臟及其脈管系統設置為正常大小的50%～70%，切片后保存，再輸入CoLiDo桌面3D打印機（珠海西通），采用聚乳酸材料，打印出實物模型（圖 1、2），打磨、著色后分析，模擬手術過程，根據模型或修改，最終確定手術方案和路徑。
圖1
肝內外膽管結石的3D打印肝臟切除。1A：CT示膽管結石；1B和1C：示肝臟三維重建；1D：示膽管系統及其結石；1E：示肝臟模型；1F：肝內血管和膽管解剖結構；1G：示模擬的肝切除；1H：示手術規劃：左半肝切除+尾狀葉切除、Ⅵ、Ⅶ、Ⅷ段膽管共干空腸Roux-en-Y吻合、膽總管T管引流；1I：肝臟斷面；1J：切除的肝臟標本??圖 2??肝中葉肝癌切除。2A：CT示肝中葉腫瘤；2B和2C：示肝臟3D重建；2D：示3D打印肝臟模型；2E：示肝內血管與腫瘤的關系；2F：示擬切除的肝臟；2G：示肝臟創面；2H和2I：示切除的標本
1.3 手術操作
低中心靜脈壓全身麻醉，采用反“L”形切口。術中常規超聲探查腫瘤與脈管結構的關系及有無遺漏病灶，根據術前規劃，標記肝臟切除線，兩側縫牽引線。視情況阻斷或不阻斷肝門，肝門阻斷的方式為阻斷7 min后開放2 min。用彭氏刮吸法聯合鉗夾離斷肝實質。肝實質離斷到關鍵區域時，在肝臟模型上重審肝內解剖結構，避免大血管損傷。
2 結果
12例患者的手術過程與在肝臟模型演練的手術規劃一致。本組1例肝內外膽管結石，根據3D重建結果，擬采用左半肝聯合尾狀葉切除、左肝管成形、膽總管切開取石、T管引流，打印出實物模型后分析，因Ⅵ、Ⅶ、Ⅷ段膽管匯入左肝管處狹窄，距離右肝管起始部距離較遠，修改為左半肝聯合尾狀葉切除、Ⅵ、Ⅶ、Ⅷ段膽管共干空腸Roux-en-Y吻合、膽總管切開取石、T管引流（圖 1）。術中出血量100～1 000 mL，平均340 mL。術后未發生并發癥。
3 討論
將肝臟CT/MRI圖片通過軟件重建3D結構，在電腦上行手術規劃并模擬手術，極大地提高了手術精準性和安全性，但仍存在一些缺點，如3D圖片虛擬性、3D圖片和術中具體情況的差異性[1]；同時，在虛擬3D環境下手術，還需要豐富的空間想象力。
3D打印技術是一種以數字模型文件為基礎，運用粉末狀金屬或塑料等可黏合材料，通過逐層打印的方式來構造物體的技術。研究[1]顯示，通過3D打印的肝臟模型與實際肝臟大小誤差小于4 mm，肝臟血管直徑誤差小于1.3 mm，因此，3D打印技術能準確復制出真實肝臟及其脈管系統和病灶。
3.1 3D打印技術的優點
3.1.1 對肝臟解剖認知的一致性
由于每個人的空間想象能力存在差異性，因此，外科醫生對通過肝臟CT/MRI圖片所想象的3D結構、電腦重建虛擬的3D結構的認識也存在差異。而不同資歷的外科醫生分析3D打印肝臟模型，對肝臟解剖結構的認可達到一致性。在手術過程中，主刀醫師和助手因對某一部位解剖結構理解的一致性而減少之間的配合誤解，從而加快手術進程。臨床工作中筆者也發現，低年資醫師、實習醫師對肝臟CT/MRI二維解剖、虛擬3D解剖的認知與高年資醫師有很大差異，但對3D打印肝臟解剖的認知則存在極好的一致性。
評估手術可行性
3D打印肝臟模型可從多角度觀察肝內解剖、病灶與肝內血管或（和）膽管之間的空間關系，從而評估病灶（腫瘤）可切除性、大出血可能性和剩余肝臟進出管腔的完整性。本組12例患者，術前多角度分析病灶與脈管的關系，確定了手術的可行性。臨床工作中筆者也發現，有些患者3D虛擬肝切除是可行的，但實際肝臟模型上模擬肝切除的風險過大，與家屬共同探討后放棄手術治療。
3.1.3 優化手術方案
從虛擬3D模型上分析肝內脈管解剖結構及其與病灶之間的關系來確定最佳手術方案，是理所當然的理念[6]，但從筆者的3D打印肝臟模型研究的結果來看，并非如此。本組1例肝內外膽管結石患者，從電腦虛擬3D結構分析，擬采用左半肝切除+尾狀葉切除、左肝管成形，而通過3D打印肝臟模型上研究，切除Ⅵ、Ⅶ、Ⅷ段膽管共干匯入左肝管處狹窄膽管，再與腸道吻合更適合患者。因為Ⅴ段肝臟膽汁通過膽總管流入腸道，Ⅵ、Ⅶ、Ⅷ段肝臟膽汁直接流入腸道，不管哪處結石首先復發，均能保持另一膽管路徑通暢，從而延緩再次手術時間。因此，3D打印肝臟模型更能直觀地分析肝內脈管走行及其與病灶之間的關系，預演手術過程以及選擇手術路徑，修正根據虛擬3D制定的手術方案，并優化手術路徑。
3.1.4 縮短手術時間、減少手術并發癥
由于術前從肝臟模型上模擬手術過程以及手術風險部位，手術臺上醫生對肝臟3D解剖結構做到了心中有數，從而縮短手術時間。同時手術到關鍵區域時，在模型上重審肝內解剖結構，防止不必要的損傷，從而減少并發癥的發生。本組12例肝臟切除術后無一例出現并發癥。
3.1.5 和諧醫患溝通
術前均與患者或（和）家人根據實物模型共同分析病情、了解手術過程和理解手術風險，從而緩解對手術的恐懼和神秘感，共同承擔手術風險。因此，醫患溝通順暢。
3.2 3D打印技術的不足
3D打印技術受CT/MRI圖片質量、打印類型、打印材料等制約，特別是打印材料，各有優缺點，如樹脂材料具有透明、光滑的優點[1-4]，但其高價格限制了其臨床廣泛應用。本研究采用的聚乳酸材料是一種生物降解材料，盡管模型光滑度、透明度與臨床要求有一定差距，但價格低廉；同時，若僅按實際大小的50%～70%打印出肝臟模型，可縮短打印時間和減少耗材，降低成本[2]。
總之，3D打印肝臟切除術是精準肝切除的延伸，更能體現其精髓。外科醫生應從虛擬3D觀念向真實3D觀念轉變，根據從實際肝臟模型上分析、模擬的結果，肯定或修改根據虛擬3D制定的手術方案，優化手術路徑，利于手術安全和患者的康復。
