2020年09月22日发布 | 2035阅读

3D打印在颅底脑膜瘤中的应用

牟永告

中山大学附属肿瘤医院

郭小瑜

中山大学附属肿瘤医院

何振强

中山大学肿瘤防治中心

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研究背景

在神经外科中,立体视觉经历了又2D到3D的转变,虚拟现实技术的出现使得立体视觉再一次进步。而3D打印的出现,使得神经外科医生可以进一步提高其临床能力。3D打印技术应用于神经外科手术已经日渐成熟。最近,一些研究报道了3D打印技术在神经外科中的应用,包括解剖结构、肿瘤、脑血管病以及功能性疾病等方面。


颅底(包括鞍区、海绵窦、岩斜区、桥小脑角及枕骨大孔)肿瘤以脑膜瘤、神经鞘瘤等良性肿瘤常见,如果可以全切除,多数预后良好。但由于颅底结构复杂,肿瘤与重要神经、血管关系密切,并且肿瘤位置往往较深,手术时肿瘤暴露困难,操作空间小,因此颅底手术风险较高,影响到肿瘤全切率,且术后并发症较高,是神经外科手术难度及风险最高的手术之一。鉴于以上原因,颅底肿瘤的3D打印模型可以完美呈现颅底解剖位置以及肿瘤与周围重要结构的关系,对于我们选择更加合适的手术入路以及手术方法具有很高的帮助,并且3D打印技术的发展,精细化及低成本的优点使此技术越来越得到广泛的应用。

中山大学附属肿瘤医院神经外科在2016年-2019年使用3D打印技术进行颅底肿瘤手术切除,探讨3D打印技术对于术者选择手术入路以、切除方法及与患者沟通方面的应用。结果发表在2020年3月《Annals of Translational Medicine》。


研究结果

所有病例均通过软件实现了三维立体虚拟现实影像的重建并打印出了三维立体模型。所有的立体模型均清晰地显示出周围组织与颅底肿瘤的相对位置,并且不同组织之间采用不同的颜色标注,明确的显示组织结构关系。对于神经或血管包饶在肿瘤内的病例,我们采用透明材料打印肿瘤形态,可以明显看到肿瘤包饶的血管及神经走行。


颅底肿瘤3D模型展示了颅底肿瘤、神经、血管、颅底情况。根据模型所提供的肿瘤的大小,神经血管包饶或侵犯情况,肿瘤供血动脉的走行及颅底的形态及侵犯范围,确定肿瘤暴露范围。并且通过3D模型,测量相应的骨性标志及骨质磨除范围,在3D模型上进行模拟手术。分析采用不同手术入路下的肿瘤切除程度、神经血管的保护。以最大化保护神经组织和血管为前提,充分暴露肿瘤,争取肿瘤的最大化切除。


在手术时,发挥3D打印模型的优势,采用“逆行切除”手术方法,通过3D模型所提供的肿瘤供血动脉走行路径,首先切断肿瘤的供血动脉,减少肿瘤血供,对于较小的肿瘤,直接离断肿瘤基底,再分块切除肿瘤;对于较大的肿瘤,先进行瘤内减压,再处理肿瘤基底,交替进行,由于已经切断了肿瘤主要供血动脉,所以在切除过程中肿瘤创面只有轻微出血。


根据3D模型的提示,在术前已对颅底骨质破坏的情况进行了详细的计划,对于增生的骨质,我们采用磨钻去除多余骨质,骨质磨除后使用单极电凝对骨质再次进行灼烧,杀死残余肿瘤细胞;对于已出现颅底破坏甚至缺损的病例,术前根据3D模型判断骨质缺损范围,术中采用带蒂自体筋膜进行修补,所有病例中未出现脑脊液漏等并发症。


对于颅底脑膜瘤的病人,我们通过3D打印模型与患者及患者家属进行术前沟通,使患者和家属(尤其是没有医学背景的人员)进一步了解疾病,意识到手术难度、手术风险以及术后可能产生的并发症。增强患者及家属对疾病的整体认识,减轻其因未知而产生的恐惧感。是医患沟通更加立体化,形象化,缩短医患沟通时间,提高医患沟通效率,达到病情充分告知,风险共同承担的理想效果。


结论

神经外科医师可以通过3D模型确定颅底脑膜瘤的解剖结构,并根据该模型制定手术计划以提供个性化治疗。同时,3D打印的模型可以帮助患者及家属更全面地了解病情,治疗计划和风险,从而减少术前焦虑。

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REF:Guo XY, He ZQ, Duan H, et al. The utility of 3-dimensional-printed models for skull base meningioma surgery. Ann Transl Med. 2020;8(6):370. doi:10.21037/atm.2020.02.28


作者简介

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牟永告教授,中山大学肿瘤防治中心神经外科主任、主任医师、主诊教授、博士生导师,神经肿瘤大PI。任中国临床肿瘤学会神经肿瘤专家委员会主任委员、广东省抗癌协会神经肿瘤专业委员会主任委员、广东省医学会神经外科分会副主任委员、中国抗癌协会胶质瘤专业委员会常务委员、中国医师协会胶质瘤专业委员会常务委员、中国医药技术协会3D打印技术分会委员等。


牟永告教授从事神经外科临床、科研及教学工作30年,曾在香港、台湾、美国M.D.Anderson研修。培养硕士、博士、博士后20余人。主持国家自然科学基金、广东省重点项目等十余项科研项目。


擅长领域:

神经系统肿瘤的诊断及显微手术治疗;脑胶质瘤的综合治疗(手术、化疗、靶向及免疫治疗);脑转移瘤基础与临床。


发表文章:

在Nature Communications, Neuro-oncology, Cancer,Journal of Neuro-Oncology, Clinical Neurology and Neurosurgery, Annals of Translational Medicine,International journal of Cancer,World Journal of Surgical Oncology,Cancer Research and Management等杂志发表论文20余篇。


获得奖项:

获中华人民共和国实用新型专利6项。


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