研究背景

精确的血管复制品对于评估新设备装置、培训医生非常重要。既往已经开发的几种血管复制品包括将甲基丙烯酸甲酯注射到人体尸体中以获得血管内腔铸模、重复涂漆、浸涂纺丝工艺和失蜡技术等都难以精确的模拟血管环境和条件。这些方法很耗时，并且生成的模型具有很高的表面摩擦阻力、精确达到所需的壁厚也很困难。血管复制品的替代选择包括尸体和动物模型。但是由于实体血管收缩和塌陷，动物模型不能完全模拟人类血管，使得以上模型存在种种缺陷。

3D打印模型在医学教育、器材开发和血管介入方面的应用正在逐渐增强，多项研究强调了3D打印模型在住院医、研究员和工程师的培训和教育中的效用。使用新的模型制造技术，客观地查看3D打印模型的物理属性并理解现有设计材料和制造技术的功能和局限性变得很重要，以便对使用它们的期望和结论进行相应的界定。在本文中综述了评估了3D打印血管模型的设计、物理性质、准确性和实验结果，这些模型的开发旨在为神经内膜血管手术提供模拟。

研究方法

本研究遵循了PRISMA指南进行报告。研究者检索了PubMed、Web of Science、Compendex、Inspec和Cochrane数据库，检索了从2000年1月1日至2018年9月30日之间发布的文献，有经过训练的图书馆员和2位作者进行检索。检索了3D打印模型应用于神经介入的文章，除了检索在线数据库外，还检索了相关文章和图书，没有英语翻译的文章排除在外，还排除了应用于开颅手术的研究，没有3D打印模型的设计和属性信息的文章也被排除在外，PRISMA流程图用于说明检索记录。阅读全文后，由2位作者提取数据。通过相互讨论解决了数据解释中的冲突。提取的信息包括打印机型号，用于打印的材料，特定于患者的（基于个体解剖结构）与基于人群（基于多个个体的解剖结构）的几何形状，曲折度指数，壁顺应性，润滑以及流体和系统的类型控制流量和压力。

研究结果

经筛选文献后共纳入23片研究，10篇文章描述了3D动脉瘤模型，两篇文章描述了动静脉畸形（AVM）模型。共有9篇文章描述了将3D打印模型用于脑卒中干预，7篇文章描述了用于脑卒中或动脉瘤介入治疗的3D打印模型原型。研究中包含多种3D打印材料，包括Tango Plus、stereocol光聚合树脂、丙烯氰丁二烯苯乙烯塑料、硅树脂、光敏树脂等。关于源图像的来源有以下几种，6项研究应用CTA图像，5项研究应用MRA图像，3项研究应用DSA图像。

关于3D打印的顺应性和流动特性的研究。Chueh等描述了3D打印模型硅胶条的拉伸测试，并将其与人类死后大脑中动脉的值进行了比较，得出的模量为0.67-1.15MPa。共11项研究描述了流动特性，Mokin等报道了应用脉动泵维持模型中的液体循环来调节流量。Chuch等报道了将血管通道连接到一个可编程活塞来模拟循环条件。Chuch和Mokin等应用不同比例甘油和水的比例模拟血管内环境。

关于血管模型的润滑性，Chueh等描述的3D打印模型报告了摩擦系数（COF）作为润滑性的量度。该原型用于后续研究。将液态硅橡胶涂层施加到腔体表面，以获得与尸体血管中观察到的COF相当的COF。Kaneko等人使用ABS溶剂使模型表面光滑，并显示了使微丝穿过容器所需的力减小了。

关于3D模型影响预后结果的研究，3项研究应用3D打印模型评估脑栓塞溶栓治疗后血运的重建，2项研究评估机械取栓术后远端栓塞情况。在Chueh等的一项研究中，测量了取栓后血流的恢复情况。在Kaneko等的一项研究中用3D打印模型评估了动脉瘤栓塞术前术后动脉瘤栓塞程度。Dholakia等人和Sindeev等人评估了血流转向装置置入前后动脉瘤内血流变化。其他研究使用定性反馈和受训者进行的调查。Weinstock等人观察了在3D打印模型上进行练习对实际操作时间有正面的影响。

关于3D打印的准确性，Weinstock等人建立从AVM到心室的距离以及从病灶到供血动脉的距离的模型具有98％的准确性。Kondo等人使用快速原型制作并描述了具有血管结构的颅骨，创建并描述了未破颅内动脉瘤3D模型，具有较高的准确性。

关于3D打印模型的局限性，所有纳入的文章都对3D打印模型提供积极属性，这些属性对动脉瘤和AVM的解剖学复杂的认识，有助于手术计划和神经外科教育有巨大的帮助。但是还是存在一些局限性，由于Wurm等在其3D动脉瘤模型中使用的stereocol的刚性特性，无法对动脉瘤的颈夹进行深入评估和模拟。还有研究人员指出，由于源成像无法捕获完整的血管，无法在3D中重建<0.4mm的血管。

研究结论

在开发用于神经干预的3D模型时，材料的柔顺性、润滑性和寿命是重要的考虑因素。3D打印模型的几何形状可以基于单个患者的特征，即特定于患者的特征；或代表一组患者的解剖学，即代表人群。尽管特定于患者的3D模型对于设计手术预案很有用，但用于设备测试的3D模型必须准确地代表样本人群。3D模型的几何形状应代表具有特定疾病的人群的特征。我们提出了一种算法来指导针对各种目标的3D打印模型和3D打印模型的开发，这些模型表示在具有特定目标疾病的人群中看到的解剖学变异。

3D打印模型的脉管系统的材料，设计和重建范围存在差异。有必要客观的对3D打印血管模型进行评估。研究者预期能开发一种具有人群代表性的3D打印血管模型以提高技能或测试设备。

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