Stratasys：神经外科领域的现状与未来展望白皮书（15页）.pdf

1、白皮书神经外科领域的现状与未来展望 雅各布斯研究所 白皮书2由于 3D 打印技术的出现，神经外科领域有了显著的发展。这并不奇怪，因为神经外科医生遇到的大多数外科手术和相应的病理学都非常复杂，其涉及复杂、微小的解剖结构，所以无法通过二维多平面成像得到充分的解读(1)。虽然诊断性影像确实是从二维效果图发展而来的，但这些影像仍然在平面的二维计算机屏幕上观看。这让完全理解解剖结构变得很困难，因此外科医生不得不在脑中构建复杂的脉管结构。用于患者特定解剖结构的精确 3D 模型可以从不同角度可视化解剖结构，也有助于练习手术技能。在神经外科专业中，由于手术风险高，以及面对真正的患者时，积累操作技能的过程是缓慢

2、而逐步进行的，所以练习手术技能在神经外科领域具有非常重要的作用（1、2）。除了手术规划和手术模拟，3D 模型为可定制的患者特定神经外科植入物以及假肢装置的发展做出了积极贡献。最近的一些出版物描述了 3D 打印在神经外科几个分支领域中的大量应用。这些领域包括脑血管神经外科、肿瘤神经外科、脊椎神经外科、功能性神经外科和内窥镜神经外科。临床应用分别包括对病理性脑血管、脑肿瘤、脊髓疾病、抗治疗神经障碍以及远程病理的治疗。这些领域都以各不相同的方式利用了 3D 打印技术来推进手术规划、培训和治疗，以提高患者的治疗效果。本文的第一部分将概述来自 Randazzo 和其同事于在 2016 年对 3D 打印的

3、患者特定模型用于术前规划和医生教育进行系统性综述以来所发表的文献(3)。第二部分将研究文献中确定的一些主题如何在纽约布法罗的雅各布斯研究所/盖茨血管研究所(JI/GVI)的术前规划和培训模拟中发挥作用。本文将根据最近的文献和 JI/GVI 的 3D 打印实践，对 3D 打印未来在神经外科领域的作用提出一些假设。引言住院医师和 Siddiqui 博士研究 3D 打印模型。白皮书3在 2016 年对神经外科中的 3D 打印技术的系统性综述中，Randazzo 等人综述了有关神经外科结合 3D 打印的三个主要领域的 36 篇已发表研究。这些领域包括：为手术规划、培训和教学制作患者特定解剖模型 为评估

4、和治疗神经外科疾病设计神经外科装置 开发用于生物组织工程的植入物 他们发现，12 项研究与脑血管手术规划和培训应用相关，6 项研究与神经肿瘤应用相关，4 项研究与功能应用相关，5 项研究与脊椎外科相关，6 项研究与内窥镜应用相关，2 项研究为文献综述，2 项研究与其他神经外科的分支专业相关。在一组与脑血管应用相关的研究中，有 3 项研究评论了为什么需要 3D 模型（4、5、6）。作者认为，在影像检查或透视检查期间，在平面二维计算机屏幕上观察动脉瘤，即使是在计算机重建的三维可视化效果中，要完全理解解剖结构也很困难。他们的结论是，物理模型是一种潜在的更有效的可视化方法。在培训方面，多项研究指出，鉴

5、于对安全教学环境的需求和约束了医科学生与患者间互动的新培训限制，3D 打印模型的使用在手术模拟方面具有一定的价值（7、8、9、10）。其中 9 项研究证实，使用 3D 打印可以准确打印通过扫描获得的患者复杂的血管结构（4、5、6、8、11、12、13、14、15）。他们用不同的验证方法验证了 3D 打印模型在解剖学上的精确度，包括相对于 DSA 图像的动脉瘤直径的测量统计分析、再成像模型与 DSA 图像的计算比较、模型与 CTA 的视觉比较以及临床医生的质量评估。其中两项研究报告了使用精确的解剖模型来改进动脉瘤和儿童动静脉畸形(AVM)治疗的手术规划（4、8）。治疗复杂的神经血管病变（如 AV

6、M）需要仔细地应用精细的外科技术和/或血管内技术。尤其是，与成人相比，血容量小、麻醉要求高、手术和血管内通路更复杂的儿童的手术风险更高。Weinstein 和他在波士顿儿童医院(Boston Childrens Hospital)的同事指出，虽然可以使用三维多平面成像，但是要理解复杂脑血管病变（如 AVM）的相关三维解剖结构可能很困难，而且需要在多个图像之间来回切换(8)。此外，在屏幕上模拟的三维重建很难操作，而且无法提供触觉反馈。他们的 AVM 研究应用了 PolyJet技术，该技术同时结合多种颜色和材料来复制和区分脑血管结构，以便从各个角度将病变的解剖结构变得可视化。该技术还让医生可以通过