3D打印技術是一種快速發展的技術，該技術基於三維模型數據，通過逐層增加材料，逆向製造出三維物理實體模型。在過去幾年內，醫學成像和生物工程領域取得了巨大進步，並共同催生了3D打印技術。3D 打印具有產品生產周期短、產品設計個性化、精度高等優點。

        隨著社會的發展，人們對精準化、個體化治療的需求不斷提高，3D 打印技術逐漸被應用於神經外科領域，已成為神經外科發展的重要工具之一。由於神經係統解剖複雜且神經外科手術難度大，很有必要根據患者的具體情況選擇合適的手術方案，因此，進行個體化和精準的術前規劃和模擬是神經外科發展過程中的重要環節，因此把3D 打印技術和神經外科結合十分必要。

        雖然3D 打印技術在神經外科的某些領域還處於起步階段，但隨著不斷進步，其可能為醫療行業帶來革命性的變化。本文對3D 打印技術在神經外科相關疾病中的臨床應用研究進展進行綜述，以期為3D打印技術在神經外科領域中的進一步應用和研究提供依據。

1.3D打印技術在顱腦外傷去骨瓣減壓術後顱骨修補中的應用

        創傷性顱腦外傷患者由於顱內血腫、腦挫裂傷、彌漫性顱內腫脹，導致其顱內壓升高，因此，往往需要行去骨瓣減壓術來減輕顱內壓升高和腦水腫;當患者生命體征平穩且腦水腫減退後3~6 個月需行顱骨修補術。

        現在臨床中常用的顱骨修補材料為鈦網，傳統的鈦網需要術中人工塑型，隨著3D 打印技術在醫學領域的不斷應用，應用3D 技術可以將患者的影像學數據用影像後處理軟件轉換成立體的三維圖像，然後根據重建的三維圖像應用3D 打印技術定製與顱骨貼合緊密的鈦網。

        3D 塑型鈦網具有較高的可塑性且無腐蝕性，3D 打印鈦網修補顱骨可以改善美觀和降低感染率。現在，應用3D 打印鈦網已成為成人顱骨修補的主要方法之一，3D 打印的顱骨修補鈦網可為患者顱腦提供更加可靠的保護。

2.3D打印技術在顱內複雜腫瘤治療中的應用

        因為顱腦結構精細且複雜，顱內深部腫瘤組織常與周圍的血管和神經連接緊密，所以顱內深部腫瘤切除極其複雜，需要精湛的顱腦解剖知識。研究報道，應用三維重建模型和神經導航係統結合治療複雜的顱內腫瘤是可行的。三維模型中解剖部位之間的估計距離誤差明顯小於三維圖像。

        國內一項臨床研究將25 例顱內複雜腫瘤患者的影像學資料進行三維重建，重建出腫瘤周圍血管和神經，並使用3D 技術打印出來後行術前規劃和模擬手術;患者在顯微內鏡術後複查核磁共振成像顯示，21 例患者腫瘤全部切除，4 例患者因涉及重要功能區行腫瘤次全切，證明使用3D 打印模擬手術明顯提高了腫瘤切除率。

        有研究報道，顱底腫瘤和附近顱神經的3D 打印模型可模擬手術過程，便於術前設計，並有助於防止顱神經損傷。行鼻內鏡下垂體大腺瘤切除術時，術前使用3D 打印技術打印腫瘤與周圍組織的結構，尤其顯露蝶竇的複雜解剖結構和腫瘤位置，有助於減輕手術對周圍神經和血管的損傷。在3D 打印前應用三維重建顱腦腫瘤和解剖模型技術，能夠清楚顯示腫瘤與顱內血管、錐體束及功能區之間的空間關係，在3D 打印後行術前規劃和模擬手術，將有助於了解顱腦結構的功能解剖，選擇最佳手術入路，避免對腦功能的損害。

        越來越多的證據表明，3D 打印技術能夠為神經外科醫生提供可以直接有效觀察和操作的立體顱骨模型，進一步提高神經外科手術的準確性。有研究報道，3D 打印模型在手術方式和開顱設計方麵的手術規劃中具有顯著優勢，尤其對於年輕的神經外科醫生而言，這種益處更為明顯。

        總之，顱內複雜腫瘤切除時應用3D 打印技術能明顯優化手術方案和減輕對神經和血管的損傷，腫瘤切除率明顯提高。

3.3D 打印技術在顱內血管疾病治療中的應用

        近年來，影像後處理技術發展迅速且技術日趨成熟，顱腦影像學資料呈現多平麵成像的可用性，但了解複雜腦血管疾病的相關三維解剖結構仍很困難。現有研究中關於顱內血管疾病與3D 打印結合的報道主要是針對顱內動脈瘤和高血壓腦出血。顱內動脈瘤和高血壓腦出血手術時有較高的致死率和致殘率，而3D 打印模型可以從各個角度即時顯示血腫及複雜的血管病變解剖結構，並結合觸覺反饋係統模擬手術，有效縮短手術時間，最大程度優化手術方案，減少患者致死率和致殘率。

        顱內動脈瘤的常規手術包括介入手術和動脈瘤夾閉術，但顱底動脈血管分支多，加上有變異的血管存在，複雜大腦動脈瘤的手術治療對神經外科醫生來說仍是一個艱巨的挑戰。腦動脈瘤手術的重點在於明確動脈瘤瘤頸與載瘤動脈的關係及其與周圍血管和組織的解剖關係，因此，3D 打印出大腦動脈瘤及其周圍組織模型對術前模擬很有必要。

        陳俊等對行夾閉術治療的45 例顱內動脈瘤患者基於顱腦CT血管造影(computed tomographic angiography，CTA)數據構建顱內動脈瘤3D 打印模型，結果顯示，3D 打印技術和顱腦CTA 測得的腦動脈瘤體長度、寬度以及厚度無明顯差異，借助3D 打印模型的指導，45 例動脈瘤均完全夾閉。阿吉木·庫爾班等研究報道，采用三維打印模型進行多角度觀察，可以更加直接明了地觀察動脈瘤瘤頸與動脈瘤的關係，並精準評估腦實質、顱骨解剖與動脈瘤之間的關係，從而減少術中誤傷血管的風險，縮短手術時間。

        高血壓腦出血外科治療有傳統開顱術、顱內穿刺血腫抽吸術、小骨窗開顱術、神經內鏡顱內血腫清除術;由於上述手術時間相對較長，且術中出血量大，可引起腦組織損傷及腦水腫加重，因此，合並基礎疾病的耐受性較差的老年患者更適合個體化導板定位微創穿刺引流術。

        個體化導板定位微創穿刺引流術是在立體定向鑽孔穿刺引流術基礎上，將影像後處理技術和3D 打印技術結合，應用於高血壓腦出血的精確血腫抽吸治療中，配合血腫內尿激酶的注射可明顯促進血腫的液化且有利於液化血腫的排除;個體化導板定位微創穿刺術與小骨窗開顱術相比具有創傷小、出血少、並發症少、術後恢複快等優點，能促進患者血腫的排除並利於患者神經功能的恢複，可提高患者生活能力，有效改善患者預後。

4.3D 打印技術在功能神經外科治療中的應用

        在功能神經外科，三叉神經痛和麵肌痙攣是常見的疾病，排除繼發因素，其最常見的原因為顱內血管壓迫神經根。對於三叉神經痛和麵肌痙攣臨床治療中首先用藥物治療，當出現藥物耐藥時，往往選擇手術幹預。微血管減壓術(microvascular decompression，MVD)是治療麵肌痙攣和三叉神經痛的有效手段，然而，顱內血管複雜且有一定的變異性，需要多模態影像重建。有研究報道，術前進行多模態影像重建後，術後臨床緩解率可明顯提高;多模態影像融合和3D 打印技術結合可明確血管和神經根的空間關係，從而提高責任血管的檢出率並明確診斷。

        PANESAR 等將三叉神經痛患者的影像學資料進行影像學處理後，用3D 打印技術成功製作了真實大小的3D 打印模型，描繪出了與患者相關的骨骼、責任血管與神經根及周圍腦組織的關係。因此，3D 打印技術可作為一種描述顱底和神經血管解剖關係的可視化輔助工具，為臨床醫生的術前評估、術中規劃、術後判斷給予一定指導。

5.3D打印技術在脊柱脊髓疾病治療中的應用

        在脊柱脊髓疾病的治療中，3D 打印模型除用來指導治療方案、模擬手術入路及方式、獲得個性化的3D 打印脊柱植入物外，還可應用於患者術前談話及術後評估療效等。在複雜的脊柱脊髓腫瘤疾病中應用3D 打印技術重建複雜腫瘤與周圍神經血管的關係，模擬手術更加具有立體感，能減輕患者周圍神經血管的損傷。

        應用3D 仿生脊髓支架促進脊髓損傷患者神經功能恢複仍處於臨床前研究階段。3D 打印技術應用於患者的脊柱解剖模型和術中引導模板，可提供個性化的手術計劃和提高椎弓根螺釘放置的準確性;然而，關於個性化3D 技術打印脊柱植入物在椎間融合、椎體置換中應用的報道較少。脊髓損傷是中樞神經係統的一種疾病，由於中樞神經係統結構破壞，其臨床治療效果往往不滿意，最常用的治療方法是使用激素衝擊療法減少繼發性脊髓損傷。

        在動物實驗中，3D 打印技術在脊髓損傷中的應用展現出了良好的價值，KOFFLER等根據齧齒類動物損傷脊髓的程度，用微型連續投影方法打印出3D 仿生脊髓支架，能夠在齧齒動物體內支持軸突再生並在脊髓完全損傷部位形成新的神經中繼能力;此外，納米技術和組織工程的研究進展也為修複中樞神經係統疾病提供了有效的策略，而神經組織工程的重點是將3D 打印仿生支架與細胞連接起來，以修複和恢複神經組織功能。

6.3D打印技術的展望與不足

        3D 打印技術在神經外科中的應用越來越廣泛，涉及神經外科的各個亞專業，包括顱腦外傷術後顱骨修補、神經外科功能性疾病、神經外科血管性疾病、神經外科腫瘤性疾病、脊柱脊髓疾病等。

        目前研究證實，將神經外科和3D 打印技術緊密結合起來，不僅可以為患者提供更好的服務，還有利於神經外科醫生的成長;但是，目前3D 打印在神經外科中真正應用於臨床的僅有顱骨修補和個體化導板的定製以及疾病模型的打印以模擬手術和術前規劃。

        掌握3D 打印不僅需要學習影像後處理技術，還要熟悉3D 打印機的操作;且建模後進行3D 打印時間較長，無法應用於急診手術，無法打印多種材料的多種結構;當造影劑含量少時，細小分支的血管不能充分顯影，導致重建困難。因此，3D 打印技術在神經外科中的應用仍有廣闊的空間需要進一步去探索。相信隨著科學技術的不斷進步其不足之處會得到逐漸改善。

        來源：李賀,孫建軍,樂利明,孫啟皓,梁鬆林,荔誌雲.3D打印技術在神經外科中的應用研究進展[J].新鄉醫學院學報,2022,39(12):1183-1186.