曹贵华，杜建平，刘亮程，黄贵闽，李伟，李强

（乐山市人民医院泌尿外科，四川 乐山 614000）

0 引言

随着医疗器械设备的不断发展和创新，以前传统的开放前列腺、膀胱类手术已逐渐被经尿道内镜下完成的微创手术所替代，各类激光如：钬激光、1470 nm激光以及绿激光等逐渐被广泛应用于前列腺增生患者的手术治疗并且取得了较好的疗效，但患者仍然有出现术后尿道狭窄的可能，其发生率在2.6%～4.1%[1-3]，有的是因为内镜造成尿道的机械性损伤所致。目前，一般应用于经尿道前列腺的内镜器械，其工作外鞘大小在F24以上，有时遇到尿道内径较小的患者，勉强扩张尿道后手术更容易造成术后尿道的狭窄。因此，如果能在较小的工作外鞘下完成经尿道前列腺手术，这将显著减少尿道狭窄的发生。近年来，随着3D打印技术在生物医学领域的不断拓展和应用[4-9]，使这类手术成为一种可能，我们在好克（HAWK）F21膀胱镜的基础上，研制生产出一款3D打印膀胱镜激光工作内鞘（以下简称工作鞘），该工作鞘与F21膀胱镜外鞘连接后，可以完成经尿道的前列腺激光类汽化手术，使患者术后尿道狭窄的发生明显下降[10]。

1 基本结构和制作流程

工作鞘结构及工作原理，如图1所示主要包含有进水通道、光纤通道、内窥镜通道三部分，内窥镜通道以及光纤通道在鞘体中的部分采用上、下弧形设计，进水通道位于内窥镜与光纤通道之间，鞘体的横截面呈“蝶”形分布，大大提高了空间利用率，如图2所示，当工作鞘插入膀胱镜外鞘后，在工作鞘与膀胱镜外鞘之间的间隙为水的流出通道，水经膀胱镜外鞘的出水口流出，鞘体的两侧各有一凹槽，增加了流出道的空间，从而保证了流出水的通畅。

图1 工作鞘结构图

图2 工作鞘工作原理图

1.1 制作流程

工作鞘是在HAWK F21膀胱镜原型的基础上，结合逆向工程技术和增材制造技术通过以下流程制作完成的：

1.1.1 模型数据采集

采 用Creaform Metrascan750和Handyscan700专 业3D扫描仪器对HAWK F21膀胱镜结构部分进行数据采集。

1.1.2 数据预处理

将采集所得的点云数据导入Geomagicstudio软件中，进行点云数据格式转化、点云数据的表面平滑、数据的分块处理与整合对齐、数据的适当简化及数据拟合。

1.1.3 数据建模

将预处理后的数据导入CATIA软件进行3D数据建模及再设计，如图3所示。

1.1.4 流道仿真分析、迭代优化

采用ANSYS仿真分析软件进行流道仿真分析、迭代优化，使模型内部结构更加合理，如图4所示。

1.1.5 样品试制及结构验证

首先采用光敏树脂为原材料以及立体光固化成型（stereo lithography appearance，SLA）3D打印工艺对模型进行打样，再采用不锈钢原料，使用安世亚太增材制造公司自主研发的金属打印机：DLM-280，选择性激光熔融（selective laser melting，SLM）成型技术试制金属样品。

1.1.6 打印钛合金成品

打印生产的过程包括打印、冷却、去支撑，使用金属打印机DLM-280，将3D数据模型输入打印机，以钛合金为原料，层厚250μm，采用SLM技术打印激光工作鞘成品，如图5所示。

1.1.7 后期处理

采用磨粒流抛光内孔和内流道，振动研磨结合手工打磨抛光外表面，并采用CNC数控技术机加工连接接头。

图3 CATIA 逆向建模大致步骤图

图4 内流道流体路径模拟

图5 3D打印生产流程图

2 工作过程和结果

工作鞘的实物如图6所示。本研究经我院伦理委员会批准 (伦理审批号：201846)，50例前列腺增生患者术前了解详细手术方案及可能发生的手术风险，签署知情同意书。采用硬膜外麻醉，摆截石位，常规消毒铺巾，直视下将Hawk F21膀胱镜从尿道外口进入并窥查患者的尿道、前列腺及膀胱的情况，镜检后保留膀胱镜外鞘，将内窥镜插入到3D打印工作鞘的内窥镜通道内，灌注水泵（ShenDa)的水管连接工作鞘的进水通道，压力设定100-150mmHg，流量设定0.2L/min，然后直视下将3D打印的工作鞘插入HawkF21膀胱镜外鞘，将绿激光光纤从工作鞘的光纤通道插入。按照常规前列腺汽化术汽化增生前列腺组织，如图7所示。 50例患者均成功地实施了经尿道前列腺绿激光汽化手术，术中视野清晰，流入道和流出道水流通畅，膀胱无过度空虚和充盈，手术时间30～95min，平均56min，术中出血少，术后膀胱冲洗时间8～36h，平均17h，术后2～4天拔除尿管，无尿外渗、尿失禁、排尿困难发生。术后6个月国际前列腺症状评分由术前（23.5±4.7）分降至术后（4.7±1.6）分（t=28.506，P=0.000）；最大尿流率由 术 前（6.3±3.3）mL/s提 高 至 术 后（21.7±4.7）mL/s（t=-20.754，P=0.000)，均无尿道狭窄、排尿困难、逆行射精、膀胱颈挛缩等发生。

图6

图7 工作鞘应用于绿激光前列腺汽化术示意图

3 总结

3D打印技术制作的F21膀胱镜激光工作内鞘，具有生产周期短、一体成型和可重复消毒使用等优点。工作鞘连接F21膀胱镜外鞘后，对于常规F24-26进镜困难的患者而言，无需扩张尿道和膀胱造瘘即可完成经尿道的前列腺绿激光汽化术手术，同样，根据该激光工作内鞘的设计和工作原理，该工作鞘与HAWK F21膀胱镜外鞘连接后同样适用于经尿道完成的以激光为主要工具的前列腺肿瘤、膀胱肿瘤、膀胱结石等类手术，该工作鞘的研制成功进一步拓展了普通膀胱镜的功能。该3D打印激光工作鞘是在HAWK F21膀胱镜外鞘的基础上设计完成的，目前需在HAWKF21膀胱镜外鞘的前提下使用，其次，适用范围限于经尿道的激光类手术。

本研究初步验证了将3D打印制作的膀胱镜激光工作内鞘应用于绿激光前列腺汽化术是治疗前列腺增生患者的一种安全、有效的方法，其远期疗效和安全性有待进一步验证。