基于颅脑CTA的3D打印技术应用于颅内动脉瘤手术中的价值研究

发表时间:2018/6/6   来源:《中国蒙医药》2018年第3期   作者:唐魏巍
[导读] 分析颅内动脉瘤经颅内CTA的3D打印技术建立的实体模型进行诊断及对手术指导的作用

唐魏巍
永州市第一人民医院/永州职业技术学院附属医院神经外科  湖南永州  425000
          【摘  要】目的:分析颅内动脉瘤经颅内CTA的3D打印技术建立的实体模型进行诊断及对手术指导的作用。方法:本次研究以我院接受治疗的18例基于颅脑CTA的3D打印技术进行颅内动脉瘤手术的患者为研究对象,对比其构建前后的检查结果。结果:在测量值方面(长宽高),两者差异度不明显(P>0.05);通过三维复合体数据模型显示其由小到大的顺序为动脉瘤顶端、动脉瘤体部、动脉流出道、动脉流入道,差异显著(P<0.05);通过对血流速度的Pearson相关性分析得知:其与动脉瘤内动压和血管壁面切应力均呈现出正相关关系,相关系数r分别为0.946、0.959,差异显著(P<0.05)。结论:基于颅脑CTA的3D打印技术能够有效对该病进行诊断和手术模拟,其对动脉瘤的精确定位以及术中损伤的降低起着至关重要的作用。
          【关键词】颅内动脉瘤;解剖模型;三维;3D 打印技术
          The value of 3D printing based on craniocerebral CTA in the operation of intracranial aneurysms
[Abstract] Objective:to analyze the diagnosis of intracranial aneurysm by the solid model established by the 3D printing technique of intracranial CTA and the effect on the operation guidance. Methods:in this study,18 patients with intracranial aneurysm surgery based on CTA 3D printing technology in our hospital were selected as the research objects,and the results before and after construction were compared. Results:in the measurement value(LxWxH),the difference was not obvious(P > 0.05);through the three-dimensional complex data model shows that the increase in order of aneurysm top,aneurysm,arterial inflow and outflow tract,artery,significant difference(P < 0.05);by Pearson correlation of blood flow the analysis shows that the velocity and dynamic pressure within the aneurysm and vascular wall shear stress showed a positive correlation,the correlation coefficient r were 0.946 and 0.959,significant difference(P < 0.05). Conclusion:3D printing technology based on brain CTA can effectively diagnose and simulate the disease. It plays a crucial role in the accurate location of aneurysms and the reduction of intraoperative injuries.
          [Key words] intracranial aneurysm;anatomical model;three-dimensional;3D printing technique


          颅内动脉血管壁发生囊性膨出性病变被称之为颅内动脉瘤,其会进一步诱发自发性蛛网膜下腔出血[1]。其作为神经外科一种常见的脑血管疾病,一旦发生动脉瘤破裂,将会成为患者致残和病死的直接诱因[2]。介入栓塞和手术夹闭是目前对该病治疗的主要方法,术前对动脉瘤的详细资料(动脉瘤部位、形态、方向和与载瘤动脉关系)进行了解可使手术的成功起到事半功倍的功效[3]。对此,本研究中将基于颅脑CTA的3D打印技术应用于模拟构建颅内动脉瘤实体模型进而将该模型应用到手术过程中进行辅助治疗,并且取得了卓越的效果,现介绍如下。
          1资料与方法
          1.1临床资料
          本次研究以我院接受治疗的18例基于颅脑CTA的3D打印技术进行颅内动脉瘤手术的患者为研究对象,其男女比例12:6;年龄最小39岁,年龄最大73岁,平均年龄(51.2±4.8)岁。其中大脑中动脉瘤,大脑前交通动脉瘤,大脑后交通动脉瘤,基底动脉瘤分别占4例、6例、3例和5例。
          1.2检查方法
          ①操作者在检查前应先将头托和胶带固定其头部,随后以CT(以峰值法容积)扫描,(层厚和间距均被设置为0.625 mm,矩阵为512×512,电压和电流被设置为120 kV,220 mAs,视野为220 mm),扫描顺序为由颅底至颅顶,数据被采集完成后再对峰值进行测定。②非离子造影剂【(碘海醇350)和生理盐水各15 ml】经外周左肘正中静脉被CT专用高压注射器(型号为Missouri)注入,C3-C4 被选为监测时间点,达峰时间经参照时间密度曲线而得出,正式增强的扫描时间为经验值(2秒),65 ml对比剂和20 ml生理盐水于右肘正中静脉被注入(注射速度与上相同),影像数据和增强扫描影像数据经飞利浦128排I CT进行平扫。随后电子计算机工作站将原始影像学数据接收并进行处理,颅内动脉瘤血管三维复合体模型经3D打印机构建完成后输出。
          1.2.1 3D打印机打印模型方法
          电子计算机中的Mimics软件将原始影像学数据接收后以阈值法对颅内动脉瘤CTA 的血管阈值进行选取,随后三维模型被应用Calculate3D工具进行构建和预处理,将STL格式导出后再将影像图像进行三维计算(去除动脉细小分支)和优化后进而生成流体网格和固体网格,最后3D打印机将该模型输出。
          .2.2血流动力学参数测量方法
          三维网格文件被导入Fluent软件后,压力入口被定义为近心端边界,压力出口被定义为动脉瘤的两个出口,血压波形是由多功能生理监测仪器处理和记录所获得的,动脉瘤壁感兴趣区域被选取为观察点,各参数数值(动脉流入道、流出道、动脉瘤体各部位的血流速度、动脉瘤内动压和血管壁面切应力)均可由该软件计算得出并截图保存。
          1.3统计学处理
          数据被应用SPSS 18.0进行统计分析,计量资料采用t检验,以(±s)表示,相关性关系采用Pearson进行分析,差异显著以P<0.05表示。
          2结果
          2.1 3D-CTA与CTA测量值的比较
          在测量值方面(长宽高),两者差异度不明显(P>0.05),见表1。

 


          2.3相关性分析
          通过对血流速度的Pearson 相关性分析得知:其与动脉瘤内动压和血管壁面切应力均呈现出正相关关系,相关系数r分别为0.946、0.959,差异显著(P<0.05)。
          3讨论
          CTA成像虽然可直观的显示动脉瘤,但其容易受部分容积效应及工作人员经验不足等原因而使诊断结果有误差。3D打印技术作为近年来新兴的一种技术,其可通过计算机将三维模型图以分层“打印”的方式进行叠加而成。而3D-CTA在近年来已被广泛应用于临床的医学诊断中[4]。
基于颅内CTA的3D打印技术所构建的颅内动脉瘤三维模型能提供给该病以诊断依据,而超过3mm的颅内动脉瘤可将其准确诊断[5],该三维模型能进行多方向旋转从而将大脑颅内动脉全貌及其毗邻血管直观地展现出来,同时将动脉瘤特征的解剖学特点也直观地表现出来,其对手术过程中重要血管、神经、动脉瘤体朝向可以有效评估进而将手术创伤减少,从而使动脉瘤发生破裂出血的风险大大降低,提供给手术设计以指导[6-7]。
本研究结果显示,在测量值方面(长宽高),两者差异度不明显(P>0.05),通过三维复合体数据模型显示其由小到大的顺序为动脉瘤顶端、动
脉瘤体部、动脉流出道、动脉流入道,差异显著(P<0.05);通过对血流速度的Pearson 相关性分析得知:其与动脉瘤内动压和血管壁面切应力均呈现出正相关关系,相关系数r分别为0.946、0.959,差异显著(P<0.05)。
综上所述,基于CTA的颅内动脉瘤3D打印技术能够有效对该病进行诊断和手术模拟,其对动脉瘤的精确定位以及术中损伤的降低起着至关重要的作用。
          参考文献:
          [1]刘宇清,吕翱,黄绳跃,等. 基于颅脑CTA 3D打印技术在颅内动脉瘤手术治疗中的应用[J].中国微侵袭神经外科杂志,2016,21(6):245-247.
          [2]康崟. 3D打印技术在颅内动脉瘤外科治疗中的应用研究[D]. 福建医科大学,2016.
          [3]钱希颖,金立德,陶维华,等. 3D打印技术辅助脑动脉瘤手术的临床应用[J]. 中华神经医学杂志,2016,15(5):483-485.
          [4]钱希颖,金立德,陶维华,等. 3D打印技术辅助脑动脉瘤手术的临床应用[J]. 中华神经医学杂志,2016,15(5):483-485.
          [5]杨枫,刘刚,吕华新,等. 基于CTA的颅内动脉瘤复合体三维模型的建立及应用[J]. 上海医药,2014(19):53-56.
          [6]袁宇,翟贺鑫,史彦芳,等. 构建颅内动脉瘤3D模型指导动脉瘤夹闭的诊治体会[J]. 中国神经精神疾病杂志,2015(9):573-574.
          [7]陈豪,赵江民,吴利忠,等. 大脑前动脉A1段发育不良与前交通动脉瘤发生率的MRA诊断[J]. 中国医学计算机成像杂志,2015,21(6):519-523.

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