是一门正在快速发展的技术，目前在许多学科都在广泛应用，比如说机械工程、加工制造业、农业等。近年来，3D打印技术在医学中的发展尤为迅速[1]，在神经外科[2]，矫形外科[3]，颌面外科[4]中都有相当大的发展。
随着3D打印技术在医学领域的蓬勃发展，传统医学正向着数字化精准医学转换。精细肝脏外科的特点是通过术前精准评估和手术规划、术中精细解剖止血而使患者获得最佳康复效果。3D打印技术在肝脏外科中的应用主要包括复杂手术前的评估与规划，肝脏生物模型的构建等。通过影像学数据构建出肝脏仿真模型，可以让外科医师从三维角度上充分认识肝脏，从而更好完成术前评估与规划。生物3D打印是3D打印技术中重要的分支，作为近年新兴的学科，未来有望解决肝移植手术供体短缺、肝脏切除术后残肝体积不足等问题。
下面，本文将从几个方面叙述3D打印技术在肝脏外科的发展现况。
013D打印技术在肝脏手术中的应用
在三维可视化技术问世之前，肝胆外科医生只能通过CT及MRI等二维模型来评估肿瘤的位置及与邻近血管的关系，从而在脑海里构建三维模型来实施手术。但是，二维模型在一定程度上是不够准确的，因为①在复杂肝脏手术中，往往存在肿瘤与肝动脉、肝静脉及门脉分支位置不清，CT及MRI不能完整显示其毗邻，导致在手术中行肝叶扩大切除术，术后残余肝体积不足，导致患者发生肝衰等并发症可能性大；②不同医生对二维影像学资料认识不同，甚至存在一定的偏差，从而一定程度上加大手术难度。所以，术前构建肝脏三维化模型显得尤为重要，方驰华等[5]利用自主研发像三维可视化系统（MI-3DVS）构建出肝癌三维可视化平台，将原发性肝癌患者的增强CT导入至软件中，可获得个体化肝动脉、肝静脉、门静脉分型，打印出复杂肝癌患者的3D模型，真实的反馈给外科医生，成功指导手术进行。临床上原发性癌合并肝硬化相当常见，肝脏正常生理功能的减退，使其能够耐受的肝切除量较不合并肝硬化的患者更低，所以术前规划显得尤为重要。
切肝后最主要的并发症是肝衰，而术中门静脉、肝静脉解剖变异至扩大切除使残肝体积不足是发生肝衰的主要原因之一，如何提前发现变异属支、避免过多切除肝脏也是当今的热点问题。NanX.[6]等人报道了一例罕见的门静脉变异，他们在术前通过3D打印技术获得患者模型后发现，患者S4段门静脉（S4PV）缺如，变异的S4段门静脉起源于门静脉右前支（RAPV）。如果在术中忽略了这一变异，行右半肝切除术，则残肝体积仅剩21.37%，而行右肝三叶切除术后，残肝体积增加至57.25%，大大降低的发生肝衰的风险。
肝脏由于其复杂的静脉及胆管解剖走形，肝脏切除术被视为极具挑战性的手术。术前，从患者的CT或MRI中获得数据，评估肿瘤的分布、切除术后残肝体积及肿瘤与脉管的空间位置关系，以便于术前对手术进行预演[7]。
3D打印技术目前尚未普及的原因之一是其成本较高，DavidS.C.Soon[8]报道了一种低成本的3D打印技术，使用Osirix软件(Version4.1,Pixmeo,Geneva,Switzerland)及(MakerBotReplicatorZ18,US)3D打印设备，打印材料为聚乳酸，成功构建出肝脏三维模型。
前面观（a）和后面观（b）
Mets：Metastasis转移灶
IVC：InferiorVenaCave下腔静脉
Hepaticvein肝静脉
为了同时模型制作成本高及肝内结构可见度低的问题，YukioOshiro等人[9]利用高分子聚酰胺构建透明肝脏模型，他们将从前侧面的投影形成的多边形制成框架，制成原有肝脏的减体积模型（50%原体积），肝脏内部结构没有使用材料，从而减少费用，并且能更清楚显示肝内结构。
在早期肝切除术中，外科医生用的较多的是术中运用B超识别肿瘤位置。然而，对于术中B超探测不到的肿瘤病灶，也可以使用3D打印技术进行定位，TsuyoshiIgami等人[10]报道了两例结肠癌发生率肝转移的患者病例，经过新辅助化疗后，肝脏转移灶缩小至超声无法探测，但是通过增强CT可以显示，他们随后利用3D打印技术构建出肿瘤的空间位置，从而设定预切除肝脏体积，顺利完成手术。
外科医生可以利用可视化技术，更加准确、直观的了解肝脏结构，同时3D模型也有助于医生与患者之间的交流[11]。
23D打印技术在肝移植中的应用供肝的短缺是限制肝移植数量增长的最主要因素，与此同时，越来越多的患者正在接受活体肝移植。活体肝移植的供体可能面临出血、损伤其他组织器官、甚至死亡的风险，因此正确预测移植肝脏的体积，避免体积不符所导致的并发症十分重要[12]。NizarN.Zein[13]首次报道了3D技术在肝移植领域中的应用，他将3例捐献者及患者的肝脏制成3D模型，结果表明，利用3D技术打印出来的肝脏与实际肝脏大小相比，空间误差小于4mm，血管直径误差小于1.3mm，可以用于评估血管及胆道的解剖结构，减少手术及冷缺血时间。
（a）术前3D打印构建的受体肝脏模型和实际受体的肝脏
（b）术前3D打印构建的捐献者肝右叶和实际肝右叶
3D打印技术不仅在成人肝移植中有广泛的应用前景，在小儿亲体肝移植中也有所突破。在小儿亲体肝移植过程中，往往面临的主要问题是将成人的供肝进行修整，在保留肝体积的前提下不损伤脉管系统。供肝体积过大，往往容易形成门静脉血栓，从而影响血流动力学，导致局部血流低灌注。YujiSoejima等人[14]报道了一例小儿活体肝移植的病例，患儿是一位9个月患有先天性胆道闭锁，供体是患儿的父亲，他利用3D打印技术将供肝及患儿腹腔结构完整“复制”下来，从而对供肝体积及患儿腹腔容积进行精确测算，成功实施肝移植，虽然患儿在天后因为颅内出血而死亡，但利用3D打印技术构建肝移植模型也是迈出了相当大的一步。
3生物3D打印技术在研究中的应用前景
3D生物打印技术是3D打印技术的一个分支，3D生物打印可定义为以特制生物打印机为主要手段，以加工活性材料包括细胞、生长因子、生物材料等为主要内容，以重建人体组织和器官为主要目标的跨学科和领域的新型再生医学工程技术。生物3D打印技术的目的是重新构建有一定功能的组织或器官，并且具有相应的微环境，从而能辅助或者替代器官。首先必须创造出适宜细胞生存的环境即细胞外基质（ECM），3D细胞外基质骨架可以通过使用清洗剂对同种异体或异种的组织器官进行灌洗，去细胞化获得，获得仅有细胞外基质的组织[15]，这种组织最大的优点是保留了脉管系统并且能提供氧气和营养物质，这项技术的生物3D打印技术在肝脏外科中的应用主要是构建体外真实肝脏模型，作为终末期肝病缺少肝源的替代选择[16]。对于终末期肝病包括慢性肝硬化或者酒精性肝硬化的患者来说，肝移植可能是唯一治疗手段，尽管每年有数千台肝移植手术，但是仍有大部分的病人死亡，主要原因是缺少肝源。许多科学家在尝试使用肝细胞移植，然而肝细胞移植需要大量的细胞[17]。在HyeryeonJeon[18]利用3D生物技术构建3D肝脏模型，他将HepG2细胞系置于含藻酸盐的模型中培养，分别在1、7、14、21天测定肝脏的生物标记物（ALB/AFP/Ki67/CK19/CYP1A2），结果他发现标记物已与正常肝组织相似，肝特异性基因表达增高。
医院毛一雷[19]教授成功构建出具有天然肝组织中细胞－细胞和细胞－基质的生物学性能，实现了人体肝细胞成熟和长期功能维持，并在3D打印细胞结构中实现胆管网广泛分布，提高了三维结构的物质交换能力，最终形成体外能长期存活的具有药物代谢功能的人体类肝组织。
虽然目前国内外还没有科学家报道出利用3D打印技术构建的离体肝组织进行肝移植的案例，但是随着目前生物3D技术的快速发展，相信不久的将来有机会实现从细胞、组织到器官的飞跃。
43D打印技术遇到的困境及未来
从理论上来讲，3D打印技术可以应用到各种学科，但是仍有几个问题需要我们去面对：
（1）费用问题，随着最近几年的快速发展，制作实体模型的费用较前有所降低，但是仍然是巨额数字；
（2）时间问题，制作3D模型需要经历从影像学检查到数据分析，再到模型打印数个步骤，期间可能经历1天甚至1周的时间，对于急诊病人来说，时间可能会影响到它的有效性[20]；
（3）目前3D打印技术的应用仅限于病例报道和综述，其在临床中尚缺乏随机对照实验来证明其优越性。我们还需要长期大量的临床研究来证实，3D打印模型的额外花费是否与其在缩短手术时间、减少并发症或缩短平均住院日等疗效评估中是有利的。
从21世纪开始，2D和3D打印技术在医学领域的影响逐渐增大，3D打印技术目前被广泛应用于“制造”细胞、组织、器官和医疗器械，用于构建术前模型，还有许多其他的生物医学领域方面的应用[21]。3D打印技术在肝脏外科中的发展前景是巨大的，随着图像采集系统的不断提高，制作出来的肝脏模型必将更加精确，使得从前被视为“禁区”的复杂肝脏手术变的可视化。相信在不久的将来，通过生物3D技术打印出来的肝脏能移植到人体，引领肝脏外科向更加精准的时代挺进。
参考文献
[1]KoffW,GustafsonP.3DPrintingandtheFutureofManufacturing.CSCLeadEdgeForum[Internet];
[2]WaranV,NarayananV,KaruppiahR,etal.Injectingrealisminsurgicaltraining-initialsimulationexperiencewithcustom3Dmodels.[J].JournalofSurgicalEducation,,71(2):–.
[3]HeJ,LiD,LuB,etal.Customfabricationof鐧界櫆椋庡尰闄㈠崡浜摢瀹跺ソ鍖椾含鍝釜鍖婚櫌娌荤枟鐧界櫆椋庢瑙?
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