文献分享 | 3D打印和虚拟建模在内脏动脉瘤和肾动脉瘤评估中的应用
【引言】
在血管内介入和微创治疗领域，内脏动脉瘤和肾动脉瘤的血管内和微创治疗需要精确的手术计划，这也一直是医疗领域面临的临床挑战。这类动脉瘤常伴随复杂的血管解剖变异，传统影像学检查难以直观呈现立体结构，给治疗方案制定带来诸多不确定性。而 3D 打印与虚拟建模技术的出现，正为这一难题提供了创新解决方案 —— 最新研究证实，其构建的高保真模型能精准还原病变细节，尺寸偏差仅 0.24mm，为临床评估与手术规划提供了可靠支撑。
出处：J Clin Med. 2025 Dec 17;14(24):8915. doi: 10.3390/jcm14248915
【材料与方法】
研究对象
本研究为单中心回顾性研究，纳入 30 例经腹部增强 CTA 确诊的内脏动脉和肾动脉真性动脉瘤患者，共涉及 51 个动脉瘤。纳入标准为 CTA 成像显示足够血管对比度；排除假性动脉瘤和破裂后动脉瘤。研究未设置基于动脉瘤大小的排除标准，以涵盖不同大小、形态和疾病阶段的病变，最大程度减少队列偏差。
患者中女性 17 例（56.7%），男性 13 例（43.3%），平均年龄 56 岁（范围：30-82 岁），男女年龄分布无显著差异。
研究步骤
1. 影像处理：利用 OsiriX MD 软件分析 CTA 图像，测量动脉瘤直径、动脉尺寸及解剖变异；
2. 模型构建：通过 3D Slicer 软件从 DICOM 数据生成虚拟模型，采用熔融沉积成型（FFF）技术，使用 TPU95A 材料打印实体模型，共制作 43 个包含动脉瘤囊和主血管空腔的 3D 模型；
3. 精度验证：用电子卡尺重复测量模型关键尺寸，与 CTA 影像测量结果对比，分析尺寸偏差。
【结果】
病变与解剖特征清晰可见
研究队列中，脾动脉瘤（49%）和肾动脉瘤（25.5%）最为常见，半数患者存在多发性动脉瘤，36.7% 的患者伴随动脉解剖变异（如副肾动脉、肝动脉起源异常等）。3D 打印和虚拟模型能精准还原这些复杂情况，不仅清晰展示孤立性动脉瘤的形态，还能直观呈现病变区域血管的走行、分支关系及与周围结构的毗邻，尤其在肝门部动脉瘤等复杂病例中，优势更为突出。
尺寸精度达临床应用标准
对比验证显示，3D 打印模型与 CTA 影像测量的平均尺寸偏差仅 0.24mm（范围 0.02-0.58mm），90% 的模型偏差小于 0.5mm，临床意义可忽略不计。这种高保真度意味着模型能准确反映动脉瘤的实际大小和形态，为手术器械选择、介入路径规划提供可靠参考，避免因影像解读偏差导致的治疗风险。
复杂病例治疗决策的助手
对于动脉瘤囊发出分支血管、血管走行迂曲或合并解剖变异的复杂病例，3D 模型展现出独特价值：
1.术前规划：医生可通过模型直观评估动脉瘤颈宽度、分支血管起源，模拟介入器械的输送路径和释放过程，优化手术方案；
2.医患沟通：实体模型能让患者更易理解自身病情和治疗方案，提升就医依从性；
3.术中参考：可作为术中导航辅助，帮助医生快速定位病变位置，减少手术时间和辐射暴露。
【讨论】
本研究证实，3D 打印与虚拟建模技术能显著提升内脏动脉瘤和肾动脉瘤的解剖可视化效果，其核心价值体现在三个方面：
1.精准还原复杂结构：对于瘤囊发出分支血管、血管走行迂曲或合并解剖变异的病例，3D 模型可直观呈现病变与周围血管的空间关系，解决二维影像的认知局限；
2.优化手术规划：医生可通过模型模拟介入器械输送路径、评估支架植入可行性，减少术中决策不确定性，尤其有助于复杂血管内介入方案的制定；
3.提升医患沟通效率：实体模型能让患者更直观理解病情和治疗方案，改善就医依从性，同时也可作为外科医生的培训工具。
与结直肠癌手术相关研究结果一致，3D 模型的应用有望缩短手术时间、降低并发症发生率，这一优势在复杂动脉瘤治疗中同样具有重要意义。
尽管表现亮眼，该技术仍存在一定局限性：模型制备耗时较长（2-22 小时），依赖专业影像处理和打印技术。目前也尚无完全模拟血管力学性能的打印材料，限制了术前器械测试的真实性，复杂细小血管的精准复刻仍有难度。
【结论】
椎动脉瘤（VAA）和桡动脉瘤（RAA）通常并非孤立病变。本研究发现，动脉的解剖变异、动脉瘤囊的几何形状及其位置等因素，都会显著增加血管内治疗的复杂性。3D打印技术可用于高级成像，从而改善解剖结构的可视化，并支持微创手术。进一步发展这些技术对于将其整合到常规医疗实践中至关重要。
