魯春，張成

淄博市中醫(yī)醫(yī)院 科教科，山東 淄博 255000

引言

3D 打印技術(shù)又稱增材制造或快速成型技術(shù)，是在計算機輔助下以數(shù)字模型文件為基礎(chǔ)，利用可黏合材料通過逐層打印方式來創(chuàng)建實體[1]。目前3D 打印技術(shù)已運用于醫(yī)療行業(yè)的各個領(lǐng)域，有助于實現(xiàn)各種疾病的高效精準診治，為個性化治療提供了新思路。臨床應(yīng)用3D 打印技術(shù)常見過程為：首先獲取CT 或MRI 薄層圖像，將圖像以DICOM 格式導(dǎo)出，利用Mimics 等軟件進行處理，最終通過各種類型3D 打印機進行打印。從最初的3D 打印模型，到輔助臨床具體手術(shù)操作的3D 打印導(dǎo)板和3D 打印內(nèi)植入物，包括一直處于研究中的3D生物打印和3D 打印器官，3D 打印技術(shù)在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域展現(xiàn)出了良好的應(yīng)用前景。由于婦科解剖結(jié)構(gòu)復(fù)雜，存在個體差異，如何精準了解解剖構(gòu)造和病變部位，制定詳細有效的術(shù)前規(guī)劃，提高術(shù)后治療效果是臨床一大挑戰(zhàn)[2]。3D 打印技術(shù)應(yīng)用實現(xiàn)了婦科疾病個性化、精準化治療，以宮頸腫瘤為例，3D 打印個體化施源器的采用，以及組織間插植的劑量補充可以解決因放療劑量分布不佳而影響療效的問題[3]。近年來，3D 打印技術(shù)在婦科中的應(yīng)用報道不斷增多，在婦科疾病診治、婦科醫(yī)師技能水平提升、醫(yī)患溝通交流等方面均取得了較好的臨床應(yīng)用效果，基于此，本文旨在針對3D 打印在婦科中的應(yīng)用情況進行綜述，以期為相關(guān)領(lǐng)域的研究奠定一定的理論基礎(chǔ)。

1 3D打印模型在婦科中的應(yīng)用

1 ∶1 等比例的3D 打印模型可以更形象地顯示婦科各組織解剖結(jié)構(gòu)，是2D、3D 圖像轉(zhuǎn)變?yōu)閷嵨锏木薮箫w躍。利用不同3D 打印材料可以打印出顏色、質(zhì)地各不相同的具體解剖部位，有助于觀察解剖結(jié)構(gòu)以及毗鄰重要軟組織，但不同影像學(xué)檢查類型、圖像厚度均會影響3D 打印模型的創(chuàng)建。有研究指出，1 mm 厚度的MRI 掃描圖像用于生殖器官的3D 打印取得了令人滿意的結(jié)果[4]。婦科醫(yī)師與經(jīng)驗豐富的影像科醫(yī)師相互配合、密切協(xié)作能更好地處理圖像，可以完成更高質(zhì)量的重建，打印的模型更能反映真實的解剖結(jié)構(gòu)。3D 打印模型對于婦科手術(shù)的術(shù)前規(guī)劃、手術(shù)方案制定具有重要指導(dǎo)價值，此外3D 打印模型還可用于術(shù)前的醫(yī)患溝通交流和婦科低年資醫(yī)師的教育培訓(xùn)，有利于改善醫(yī)患關(guān)系和提升婦科醫(yī)師的診療水平。

1.1 3D打印模型在輔助婦科手術(shù)治療中的應(yīng)用

對于婦科各種腫瘤和癌癥疾病，手術(shù)治療是常用的治療方式，如何精準完整切除病變部位、減少機體損傷是臨床的一個重要挑戰(zhàn)。良好的術(shù)前規(guī)劃有利于降低手術(shù)時間和減少相關(guān)手術(shù)并發(fā)癥發(fā)生率，尤其是一些小的婦科病變需要進行手術(shù)切除的患者，3D 打印模型的臨床應(yīng)用提高了術(shù)前規(guī)劃的效率和準確性。3D 打印模型有助于醫(yī)師與患者溝通和解釋病情[2]，在手術(shù)前使用3D 打印模型向患者及其家屬解釋病情，更加通俗易懂，可以使他們更好地了解自己的手術(shù)過程和預(yù)后。

Mackey 等[5]報道了1 例多發(fā)性子宮肌瘤的妊娠期患者，制造的3D 打印模型準確地展示了子宮肌瘤的數(shù)量、大小和位置，進一步確定子宮切口的最佳位置。術(shù)中利用3D 打印模型可以定位所有子宮肌瘤，減少殘留肌瘤的發(fā)生率，防止復(fù)發(fā)[6]。宮頸癌是最常見的婦科惡性腫瘤，近年來，該病呈年輕化發(fā)展趨勢。研究表明，結(jié)合患者的影像學(xué)資料制作的3D 打印宮頸癌模型不僅可以清楚評估腫瘤侵襲深度和周圍淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移，還可以為晚期癌癥患者提供潛在的治療策略[7]。Baek 等[8]利用3D 打印模型對早期宮頸癌患者進行子宮切除術(shù)的研究結(jié)果表明，3D 打印模型的應(yīng)用為癌癥患者帶來了更好的手術(shù)和腫瘤學(xué)結(jié)果。Luo 等[9]報道了3D 打印模型在子宮內(nèi)膜癌患者手術(shù)中的應(yīng)用，將40 例子宮內(nèi)膜癌患者分為A 組（按1 ∶1 的比例打印出3D 模型，用于術(shù)前評估和判斷）和B 組（根據(jù)MRI 成像檢查進行術(shù)前評估和判斷），各20 例，結(jié)果表明，A 組手術(shù)時間、術(shù)后肛門排氣時間、術(shù)后住院時間、手術(shù)出血量均顯著低于B 組（P＜0.05）；A 組情緒、認知、社會和整體健康生活質(zhì)量得分顯著高于B 組，差異均具有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.05）。即在3D 打印技術(shù)的支持下，可以準確地進行復(fù)雜的手術(shù)，提高子宮內(nèi)膜癌患者手術(shù)后的療效和安全性，改善了患者的預(yù)后和生活質(zhì)量，子宮內(nèi)膜癌病灶定位精準，減少腫瘤殘留。樂芳舒等[10]利用3D 打印模型輔助宮腔鏡治療了19 例妊娠物殘留患者，證明3D 模型能夠清晰顯示子宮的三維結(jié)構(gòu)，可進行妊娠物殘留手術(shù)難易度預(yù)判和精確定位，有助于縮短手術(shù)時間，減少手術(shù)并發(fā)癥。3D 打印模型可多角度、全方位、立體地觀察病變部位與各毗鄰臟器的關(guān)系，彌補二維圖像的不足[11]。3D 打印模型展現(xiàn)出了良好的臨床應(yīng)用結(jié)果，有利于提升婦科疾病的診治效率。

1.2 3D打印模型在婦科教育培訓(xùn)中的應(yīng)用

婦科體格檢查需要年輕醫(yī)師反復(fù)練習(xí)，不斷積累經(jīng)驗，傳統(tǒng)的教學(xué)模型存在一定弊端，例如，操作過程中真實體驗較差、不能有效與臨床具體病例相結(jié)合等，降低了教學(xué)質(zhì)量效果，也嚴重影響了學(xué)習(xí)積極性。3D 打印模型應(yīng)用于婦科教學(xué)培訓(xùn)可以使醫(yī)學(xué)生、規(guī)培生和低年資醫(yī)師等受訓(xùn)人員獲益[12]。Kiesel 等[13]報道指出，3D 打印女性骨盆模型可以提高培訓(xùn)人員婦科盆腔檢查的實踐水平和對相關(guān)解剖學(xué)空間的理解能力。Kiesel 等[14]的另一研究評估了3D 打印模型在醫(yī)學(xué)生婦科盆腔檢查實踐訓(xùn)練中的價值，通過對結(jié)果數(shù)據(jù)分析顯示，醫(yī)學(xué)生更認可3D 打印模型的技能培訓(xùn)教學(xué)方式，提高了醫(yī)學(xué)生對婦科骨盆解剖的認識和體格檢查的技能水平。劉奇英等[15]將3D 打印技術(shù)結(jié)合多元化教學(xué)方法應(yīng)用于婦科臨床教學(xué)，以異位妊娠教學(xué)為例，將兩個外科班級隨機分為3 組，分別采用傳統(tǒng)教學(xué)方法、PBL（Problem-Based Learning，以問題為中心，圍繞某一專業(yè)問題或病案例診斷進行研究的學(xué)習(xí)過程）+LBL（Lecture-Based Learning，灌輸式的教學(xué)方法）+CBL（Case-Based Learning，以病例為中心，利用病例提出問題，給學(xué)生以懸念，然后再講解基本知識和基本理論）多元化教學(xué)方法及3D 打印技術(shù)結(jié)合PBL+LBL+CBL 多元化教學(xué)方法進行教學(xué)，結(jié)果顯示，3D 打印異位妊娠模型結(jié)合PBL+LBL+CBL 多元化教學(xué)方法不僅能提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，還能顯著提高學(xué)習(xí)效率，值得臨床推廣。3D打印模型應(yīng)用于婦科臨床教學(xué)，是對傳統(tǒng)教學(xué)模式的一種改進，可以顯著提升教學(xué)培訓(xùn)質(zhì)量，體驗感更好，受訓(xùn)者更易接受這種教育培訓(xùn)形式，能夠激發(fā)受訓(xùn)者的參與熱情，為傳統(tǒng)刻板的教學(xué)方式增添了活力。

2 3D打印施源器設(shè)計在婦科宮頸癌治療中的應(yīng)用

婦科癌癥是一個影響全世界婦女的持續(xù)性公共衛(wèi)生問題。據(jù)統(tǒng)計，2020 年全球?qū)m頸癌約有60.4 萬新發(fā)病例和34.2 萬死亡病例，我國宮頸癌新發(fā)病例和死亡病例分別為11.0 萬和5.9 萬[16]。近距離治療是宮頸癌根治性放療不可缺少的部分，包括腔內(nèi)和/或組織間插植，其治療作用不能被任何外照射所替代[17-18]。目前臨床上近距離治療施源器配置有宮腔管、穹窿管及陰道塞，相對固定單一，無法滿足個性化治療的需求[19]。此外腫瘤體積較大、形態(tài)不規(guī)則時還會導(dǎo)致放射劑量分布不均勻從而影響治療效果，有時陰道狹窄患者無法應(yīng)用常規(guī)配置施源器。近年來，3D 打印技術(shù)的臨床應(yīng)用，使宮頸癌患者近距離治療發(fā)生了重大變化。相比于標準化施源器，3D 打印個體化施源器能貼合病灶，有顯著劑量學(xué)優(yōu)勢，且三維近距離治療的適形性更高，靶區(qū)覆蓋更全面，危及器官的保護更好[20-21]。同時根據(jù)患者陰道長短及狹窄程度，3D 打印技術(shù)可以設(shè)計出不同尺寸的個體化施源器模板來進行定位[22]。張絲雨等[23]指出，采用3D 打印圓柱形施源器引導(dǎo)腔內(nèi)聯(lián)合組織間插植近距離治療了大體積（＞40 cm3）伴宮旁浸潤的局部晚期宮頸癌患者，結(jié)果表明，3D 打印圓柱體施源器可以實現(xiàn)大體積伴有宮旁浸潤的局部晚期宮頸癌劑量覆蓋目標，尤其對于宮旁外1/3 浸潤者有明顯劑量學(xué)優(yōu)勢。Qin 等[24]研究評估了復(fù)發(fā)性子宮頸癌癥患者3D 打印施源器陰道近距離放射治療的療效和安全性，證實使用3D 打印施源器可以實現(xiàn)高質(zhì)量的腔內(nèi)和/或組織間近距離治療，產(chǎn)生了良好的治療效果，毒性反應(yīng)在可接受范圍內(nèi)。對于宮頸癌需要近距離治療的患者，與傳統(tǒng)施源器相比，3D 打印施源器在臨床應(yīng)用時展現(xiàn)出了諸多優(yōu)勢，例如，貼合度更高、治療過程中更加舒適、照射覆蓋面更廣、劑量分布更合理、能夠減少對臨近組織的損傷等，符合現(xiàn)代醫(yī)學(xué)發(fā)展要求，可以實現(xiàn)個性化、精準化治療。

3 3D打印模板在婦科宮頸癌治療中的應(yīng)用

對于婦科宮頸癌近距離治療患者，組織間插植需要一定的臨床經(jīng)驗積累，針道的位置、長度、方向均可能會對治療結(jié)果產(chǎn)生影響，為解決針道插植問題，臨床上提出了3D 打印個性化模板用于婦科宮頸癌的治療。3D打印模板應(yīng)用于宮頸癌癥近距離放療具有提高效率和縮短學(xué)習(xí)曲線的潛力[25]。陳媛媛等[26]指出，3D 打印模板插植后裝放療聯(lián)合深部熱療對復(fù)發(fā)性宮頸癌有較好的近期療效，同時未增加不良反應(yīng)。侯光營等[27]指出，在局部晚期宮頸癌治療中，應(yīng)用3D 打印微創(chuàng)導(dǎo)向模板插植放射治療聯(lián)合深部熱療治療較傳統(tǒng)通用施源器三維腔內(nèi)后裝放射治療的近期療效顯著提高，不良反應(yīng)較輕，在靶區(qū)受照劑量及危及器官保護上也具有明顯優(yōu)勢。Marar 等[28]指出，對70 例宮頸癌患者進行了302 次近距離治療，其中68 次采用3D 打印模板進行近距離治療，234 次采用非3D 打印模板的近距離治療（133 次無需插植、101 次行徒手插植），證實3D 打印模板近距離放射治療在保留正常組織的同時實現(xiàn)了更大的腫瘤覆蓋率，特別是對于大體積腫瘤。張婷等[29]對3D 打印模具引導(dǎo)與徒手插植治療宮頸癌的劑量學(xué)進行比較，發(fā)現(xiàn)3D 打印組的劑量分布更集中，其劑量均低于徒手插植組，劑量偏差也更小。3D 打印模板的臨床應(yīng)用大大降低了徒手插植的難度，增加了年輕醫(yī)師操作的信心，在顯著提升治療療效的同時明顯減少了不良反應(yīng)的反應(yīng)，有利于在基層醫(yī)院推廣應(yīng)用。

4 3D生物打印在婦科疾病中的應(yīng)用

3D 生物打印是3D 打印技術(shù)和生物醫(yī)學(xué)技術(shù)相互交叉衍生而來的，是利用活細胞作為打印材料來創(chuàng)建組織或器官。3D 生物打印技術(shù)在婦科中的應(yīng)用仍處于實驗研究階段，距離臨床廣泛應(yīng)用尚有一定距離，仍需要大量基礎(chǔ)和臨床研究支持。

4.1 3D打印卵巢在婦科疾病中的應(yīng)用

卵巢是女性生殖系統(tǒng)的內(nèi)分泌器官，控制卵泡發(fā)育和性激素分泌。青春期、月經(jīng)周期和更年期均與卵巢的狀態(tài)有關(guān)。然而，惡性腫瘤、原發(fā)性卵巢疾病和自身免疫性疾病等疾病會破壞激素分泌和卵泡發(fā)育。此外，化療、放療和卵巢切除術(shù)引起的醫(yī)源性損傷也會在一定程度上損害卵巢功能，導(dǎo)致月經(jīng)提前或閉經(jīng)，以及生育能力下降。模仿人類卵巢的人工卵巢作為治療這些疾病的一種手段，具有潛在的意義。近年來，3D 打印在再生醫(yī)學(xué)中展示了巨大潛力，隨著3D 打印技術(shù)和細胞生物學(xué)的發(fā)展進步，使用新型生物墨水或體外方法可以創(chuàng)造出更多通用的器官。如Wu 等[30]使用明膠-甲基丙烯?；℅elatin Methacryloyl，GelMA）研發(fā)了一種3D 打印的卵巢，這是首次使用GelMA 水凝膠構(gòu)建人工3D 卵巢的研究，研究結(jié)果證明，3D 打印支架為卵泡發(fā)育創(chuàng)造了合適的微環(huán)境，這是實現(xiàn)該技術(shù)在女性生殖疾病臨床應(yīng)用的重要步驟，并為體外卵泡生長提供了一種新方法。Laronda 等[31]報道了使用3D 打印微孔支架制作的生物人工卵巢恢復(fù)了小鼠的卵巢功能?，F(xiàn)階段3D 打印卵巢尚處于實驗研究階段，不能用于臨床，因為人類卵泡遠大于小鼠卵泡，目前實驗中的支架結(jié)構(gòu)和微孔大小需要大幅調(diào)整，此外，由于人類卵泡會快速變大，尚不清楚這種支架方法是否能支持移植的人類卵泡存活。雖然3D 打印卵巢還需要進行進一步的改進完善，但它的出現(xiàn)為卵巢功能喪失患者帶來了治療希望，提供了一種可能性，拓寬了臨床思路。相信未來3D 打印卵巢可以應(yīng)用于臨床，使卵巢疾病患者獲益。

4.2 3D生物打印子宮內(nèi)膜在婦科疾病中的應(yīng)用

宮腔粘連的形成與子宮內(nèi)膜干細胞所處的基底層損傷直接相關(guān)，因此也被認為是干細胞缺乏或功能障礙相關(guān)的疾病[32]。夏瑞琦等[32]探討了3D 生物打印的子宮內(nèi)膜再生細胞生物支架用于治療宮腔粘連的可能性。子宮內(nèi)膜嚴重受損會導(dǎo)致瘢痕形成和子宮內(nèi)膜功能障礙，最終出現(xiàn)不孕或妊娠相關(guān)并發(fā)癥。由于子宮結(jié)構(gòu)、內(nèi)部環(huán)境和功能比較復(fù)雜，目前還沒有有效的方法來治療這種損傷。Nie 等[33]提出了一種基于藻酸鈉-透明質(zhì)酸水凝膠的3D 生物打印雙層子宮內(nèi)膜，16 只嚴重子宮內(nèi)膜受損的小鼠植入后，12 只小鼠恢復(fù)了生育能力。3D 生物打印技術(shù)是子宮內(nèi)膜病變治療一種新的選擇，3D 生物打印子宮內(nèi)膜具有重要臨床價值和意義。

5 總結(jié)與展望

目前3D 打印技術(shù)在婦科領(lǐng)域中的應(yīng)用尚處于探索階段，臨床應(yīng)用報道有限，但其展現(xiàn)出了巨大應(yīng)用前景，為更好地診治婦科各種疾病提供了一個新的研究思路。3D 打印技術(shù)在婦科中的應(yīng)用展現(xiàn)出了巨大潛力，為婦科疾病診治提供了便利，具有自身獨特的優(yōu)勢。3D 打印模型將復(fù)雜的婦科組織解剖關(guān)系形象地展現(xiàn)出來，更加真實可靠，可以為婦科手術(shù)成功實施進行良好的術(shù)前規(guī)劃，包括手術(shù)入路選擇和避免關(guān)鍵臟器組織損傷等，能夠顯著降低手術(shù)時間和術(shù)后并發(fā)癥發(fā)生率，有利于患者術(shù)后快速康復(fù)。應(yīng)用3D 打印模型進行術(shù)前談話，使得復(fù)雜的病情和手術(shù)操作過程變得通俗易懂，有助于醫(yī)患間的溝通交流，改善醫(yī)患關(guān)系。此外1 ∶1 等比例的3D 打印模型為婦科教學(xué)培訓(xùn)提供了巨大助力，提升了教學(xué)培訓(xùn)的整體效率，使得受訓(xùn)者體驗感更佳。3D 打印施源器和3D 打印模板在宮頸癌近距離治療中的應(yīng)用使得3D 打印技術(shù)真正進入婦科臨床實際操作，實現(xiàn)了婦科疾病的個性化、精細化和精準化治療，彌補了傳統(tǒng)通用施源器的不足，提高了治療療效，減少了不良事件的發(fā)生，是經(jīng)過臨床實踐證實了的安全、有效的治療措施。3D 生物打印技術(shù)為婦科一些疑難雜癥的治療提供了新方向，雖然許多研究尚處于實驗階段，尚未普遍應(yīng)用于臨床，但均取得了不錯的階段性成果，應(yīng)用市場巨大，發(fā)展前景光明。當(dāng)然3D 打印技術(shù)臨床應(yīng)用也存在一定不足，例如，3D 打印材料有限，3D 打印費用在國內(nèi)仍較高、3D 打印行業(yè)發(fā)展尚需要針對性法律法規(guī)的正確規(guī)范引導(dǎo)、3D 打印計算機輔助設(shè)計程序操作比較繁瑣、宣傳力度不夠等。未來3D 打印技術(shù)在婦科中的應(yīng)用推廣需要醫(yī)工密切結(jié)合，切實貼合臨床需求，制定更加規(guī)范市場準入機制，努力實現(xiàn)3D 打印卵巢和3D生物打印用于臨床疾病治療。在3D 打印的基礎(chǔ)上，4D打印技術(shù)應(yīng)運而生，其可以充分模擬人體組織愈合與再生的動態(tài)系統(tǒng)[34]。3D 打印技術(shù)在婦科中的應(yīng)用是跨時代的變革，為婦科疾病診治增添了新的活力，3D 打印在婦科中的應(yīng)用值得期待。