紀志遠，姜東青

（1.大同市第五人民醫(yī)院胸外科山西大同 037009；2.山西大同大學附屬第一臨床醫(yī)院山西大同 037009）

漏斗胸(pectus excavatum，PE)是一種常見先天性胸壁畸形疾病，男性較女性發(fā)病率高[1]。其發(fā)病機制仍不明確，可能與家族史有關(guān)[2]。PE矯治的標準方式是Nuss手術(shù)[3]。Nuss手術(shù)切口小，不需切斷肋軟骨和胸骨，對兒童生長發(fā)育影響較小[4-5]。目前認為Nuss手術(shù)適用于胸廓對稱凹陷的患者。不對稱型PE在矯正時，需要符合胸廓畸型特點相應的鋼板，鋼板長度和弧度可影響Nuss 手術(shù)效果[6]。3D 打印模型更直觀，手術(shù)者可在術(shù)前作出精確診斷，評估手術(shù)中可能出現(xiàn)的風險，從而制定更詳細手術(shù)方案；此外，醫(yī)生可在模型上進行操作和練習，預測手術(shù)效果，縮短手術(shù)時間，提高手術(shù)成功率[7]。因此，3D 打印技術(shù)可應用于不對稱型PE的治療，但是目前采用3D打印技術(shù)輔助改良Nuss手術(shù)在PE中應用的報道較少。

1 材料與方法

1.1 臨床資料

納入標準：①漸進性胸部畸形；②存在運動障礙；③有漸進性胸痛或呼吸困難；④存在心肺功能障礙；⑤Haller 指數(shù)比值（胸廓最大橫徑和胸骨和胸椎最短徑比值）大于3.2；⑥心臟受到擠壓；⑦嚴重影響心理，患兒和家屬強烈要求PE矯正。

排除標準：①其他呼吸系統(tǒng)疾?。虎谝酝蠳uss手術(shù)；③先天性心臟病手術(shù)或外傷等導致前胸壁凹陷患者。

選擇2018 年1 月-2019 年12 月在大同市第五人民醫(yī)院心胸外科治療的PE 患者共18 例。所有患者均采用3D 打印模型-輔助Nuss 手術(shù)進行治療，并采用3D 打印技術(shù)模擬手術(shù)干預。18 例PE 患者包括16 個男孩和2 個女孩，平均年齡為19.83±4.74 歲（年齡范圍為12～24歲）。根據(jù)CT檢測的Haller指數(shù)平均值為3.48 ± 0.35（范圍3.06～3.95）。研究獲得醫(yī)院倫理委員會審查通過。所有患者或其家屬均簽署知情同意書。

1.2 Haller指數(shù)

Hailer 指數(shù)，也稱為CT 指數(shù)，目前已經(jīng)認為是評估PE患者胸腔畸形程度的有效指標，通過CT掃描出胸廓最大橫內(nèi)徑以及同一層面前胸壁凹陷最深點至脊柱前緣距離，兩者的比值即Hailer指數(shù)。根據(jù)Hailer指數(shù)可將PE 分為輕、中、重3種類型，＜3.2為輕度，≥3.2～≤3.5 為中度，＞3.5 為重度。目前一般認為Hailer指數(shù)≥3.2時，可進行Nuss手術(shù)。

1.3 三維重建和模型制作

采用雙源螺旋CT（德國西門子公司）對所有PE患者進行胸部斷層掃描，掃描的數(shù)據(jù)以DICOM 格式存儲文件，從而獲得CT 掃描的圖像信息。在設(shè)置中增強圖像對比度，不同類型數(shù)據(jù)設(shè)定不同的閾值。利用電腦分離前景數(shù)據(jù)，得到軟骨及骨像素信息。采用高斯平滑處理圖像，建立PE三維模型，以STL 文件輸出。通過工藝熔融沉積制造（Fused Deposition Modeling，F(xiàn)DM）三維打印機輸入存儲的STL 文件，采用多噴嘴建模打印技術(shù)快速成型系統(tǒng)。以聚乳酸材料為原材料，實現(xiàn)PE 實體模型制作。根據(jù)3D 打印PE 模型對患者畸形情況進行研究，制定個性化的手術(shù)方法。通過3D打印PE模型進行術(shù)前手術(shù)模擬，評估患者畸形矯正效果，從而適當調(diào)整Nuss 鋼板長度和彎曲度，最后通過手術(shù)操作置入胸廓內(nèi)，達到矯形效果。見圖1、2。

圖1 三維設(shè)計演示漏斗胸模型

圖2 打印好的漏斗胸模型

1.4 改良微創(chuàng)Nuss手術(shù)操作

首先進行氣管插管全身麻醉PE患者，儀器監(jiān)測。患者取仰臥位，雙上肢外展，用碘酒和酒精對整個胸廓進行消毒，在胸骨凹陷最低點和肋骨兩側(cè)分別作標記，見圖3。用記號筆在患者肋骨將兩側(cè)標記約2～5 cm 的切口，漏斗胸矯形板和固定板將通過該口植入。在胸腔鏡介導下，將牽引分離器試探性地從一側(cè)切口通過胸骨凹陷低點到達另一側(cè)切口。然后，將引導線系在牽引分離器上，沿相同的方向返回，退出牽引分離器。將引導線系在矯形板上，利用引導線將矯形板呈U 形植入患者胸腔內(nèi)。解下引導線，采用旋轉(zhuǎn)手柄緩慢地將矯形板翻轉(zhuǎn)成所需的反向U形。全過程在胸腔鏡監(jiān)視下進行，以免矯形板或牽引分離器損傷患者重要胸腔臟器。然后將固定板板槽自兩側(cè)切口，插入矯形板兩端，將固定板縫合在肋骨骨膜上。矯形板兩端和固定板用肌肉覆蓋，以免直接與皮膚接觸而壓迫皮膚。術(shù)中注意止血以及排除胸腔內(nèi)氣體，必要時進行胸腔閉式引流。最后將兩側(cè)切口縫合平整，手術(shù)完成。

圖3 手術(shù)過程中的標記位置

1.5 數(shù)據(jù)收集及觀察指標

主要觀察患者治療前后Hailer 指數(shù)變化、手術(shù)時間、植入鋼板數(shù)量、胸部持續(xù)引流時間及術(shù)后住院時間，3D 模型打印時間和3D 打印模型后處理時間；另外還觀察手術(shù)后隨訪12月的并發(fā)癥。

1.6 統(tǒng)計學方法

實驗數(shù)據(jù)采用SPSS 21.0 統(tǒng)計軟件進行分析。持續(xù)變量以均數(shù)±標準差表示，分類變量以百分數(shù)表示。

2 結(jié)果

2.1 PE患者一般特征

PE患者一般特征見表1。

表1 患者基本特征

2.2 隨訪期觀察指標

3D 打印技術(shù)輔助改良Nuss 手術(shù)后主要結(jié)果見表2。

表2 術(shù)后觀察指標

2.3 患者及家屬滿意度

術(shù)后患者及家屬均表示理解這個手術(shù)進程，對3D 胸廓模型表現(xiàn)理解。此外，實習學生和培訓醫(yī)師對胸廓結(jié)構(gòu)手術(shù)過程理解透徹，理解率均為100.0%。

3 討論

Nuss 手術(shù)可保持患者胸廓的完整性，不需切開胸骨和肋骨，只需在側(cè)胸壁做2 個切口，在胸腔鏡輔助下在胸骨后置入弧形鋼板，然后利用胸廓彈性和可塑性，頂起凹陷前胸壁，達到畸形矯正。與傳統(tǒng)的胸骨翻轉(zhuǎn)術(shù)、胸骨抬舉術(shù)或胸肋抬舉術(shù)相比，Nuss 手術(shù)具有操作簡單、切口小、手術(shù)時間短、出血量少、矯形效果好等優(yōu)點。Nuss 手術(shù)成功的主要因素是鋼板長度和弧度[8]。由于鋼板走行路線不在胸壁外面，而是在胸壁內(nèi)表面，所以其長度應比胸壁外表面所測長度短些，但短多少是由每個人體型和年齡決定的。鋼板太短，則無法起到滿意的支撐作用；鋼板太長，則導致鋼板松弛，難以固定鋼板和胸廓空間相對位置，易發(fā)生鋼板移位和翻轉(zhuǎn)。另外，鋼板弧度也需調(diào)整。這些技巧得益于術(shù)前測量的準確性及鋼板的合理設(shè)計。

3D 打印技術(shù)又稱為快速成型技術(shù)，具有精準化、個性化和遠程化等特點，適合于生活中各領(lǐng)域的應用。根據(jù)術(shù)前CT 或MRI 掃描等影像學資料，使用金屬粉末或光敏樹脂等可粘合材料，打印出病變3D 實體模型，使手術(shù)醫(yī)生能夠更直觀地了解病變局部解剖結(jié)構(gòu)，制定詳細的手術(shù)計劃，并可在模型中模擬手術(shù)過程。

隨著3D 打印技術(shù)的發(fā)展，也更多地應用于心胸外科手術(shù)中中，尤其是在早期肺癌和周圍型肺癌等手術(shù)中。Akiba 等人在肺癌患者術(shù)前采用3D 打印技術(shù)評估病情，發(fā)現(xiàn)該患者存在變異血管和支氣管，以后在手術(shù)中得到驗證，并根據(jù)模型順利完成胸腔鏡下肺段切除術(shù)[9]。Jacobs 等人在進行心臟手術(shù)前，通過3D 技術(shù)打印出心臟三維立體模型，根據(jù)模型制定心臟手術(shù)計劃及提供術(shù)前演練[10]。Olivieri 等人在手術(shù)前采用3D打印完全性大動脈轉(zhuǎn)位伴右肺靜脈梗阻心臟模型，通過該模型進行手術(shù)操作設(shè)計，極大縮短了手術(shù)操作時間[11]。Israel 等人通過3D 打印以半透明聚乳酸聚合物為原料制作出先天性大動脈轉(zhuǎn)位心臟模型，在手術(shù)前用來評估室間隔缺損位置、大小及其與主、肺動脈之間關(guān)系[12]。Dankowski等人發(fā)現(xiàn)，在結(jié)構(gòu)性心臟病中，采用3D 打印技術(shù)模型不僅為微創(chuàng)手術(shù)提供了個性化制定，而且可減少手術(shù)并發(fā)癥[13]。楊延坤等人首先通過CT血管造影檢查主動脈竇瘤患者，然后整合相關(guān)數(shù)據(jù)，采用3D打印技術(shù)制作患者心臟模型，并在模型上模擬手術(shù)步驟，最后成功對患者行經(jīng)皮導管主動脈竇瘤封堵術(shù)[14]。

本研究采用3D打印技術(shù)打印PE模型，利用該模型，醫(yī)生能夠選擇合適的手術(shù)入口，精確鋼板長度和弧度，最終定制個性化鋼板，從而對PE患者進行畸形矯正。術(shù)后隨訪1 月，HI 指數(shù)平均改善率為（0.79 ±0.31）%，與以往的報道是相似的[15]。本研究的平均手術(shù)時間為59.8 ± 23.2 min，相對短于以往的研究[16]。所有患者均接受1 條鋼板插入，通過3D 打印模型制作的鋼板具有精確和個性化特點。3D模型打印時間和后處理時間分別為118.1±11.2 min 和12.6±1.57 min，但是胸外科醫(yī)生手術(shù)時間顯著減少。采用3D打印技術(shù)優(yōu)勢是可選擇最佳手術(shù)入口，預先評估手術(shù)效果，制定個性矯形鋼板，避免之前Nuss 手術(shù)治療PE的局限。

常規(guī)Nuss 手術(shù)早期主要的并發(fā)癥包括氣胸、血胸、心包積液、切口感染和疼痛等，而采用3D 打印技術(shù)輔助Nuss 手術(shù)患者隨訪1 年內(nèi)無上述并發(fā)癥的發(fā)生。

本研仍究具有一定的局限性，樣本量較小，隨訪期也較短。后續(xù)還需要設(shè)計一個隨機對照試驗，比較Nuss 手術(shù)和3D 打印聯(lián)合Nuss 手術(shù)兩種方法的手術(shù)時間、恢復情況及遠期術(shù)后并發(fā)癥等。

總之，3D 打印是一種輔助胸外科醫(yī)生進行改良Nuss手術(shù)有效且可行的方式。