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1、白皮书3D 打印在手术规划领域的应用确定候选手术方案和所得价值手术规划和临床培训用 3D 打印解剖模型在医院住院环境中有广泛的应用。此类模型及其所带来的优势不断激发着手术应用领域的临床兴趣，谈及 3D 打印在手术准备中应用的论文发表数量也映证了这一点。2015 年底的一份文献综述显示，就这一主题已发表的论文而言，有 78.5%于 2014 和 2015 年发表，首篇论文于 1998 年发表。白皮书2图 1：3D 解剖模型在医疗领域的优势。3D 打印在手术规划领域的应用3D 打印的优势来源于患者特异性解剖模型的清晰度，此类模型可清晰展现在 X 射线、计算机断层扫描(CT)、磁共振成像(MRI)或

2、超声图像中模糊不清或隐藏的结构和病理学体征。物理模型传达的信息可转化为多项优势（图 1），首先即是对病症更为深入的理解，在临床和经济意义上，这可为患者、提供商和付款者带来更好的结果。在无对照的病例研究中，3D 打印作为手术工具的价值已在个案基础上得到证实。手术室普遍认可的优势包括准备与沟通。Stratasys 审查了已发表的文献，发现患者特异性 3D 模型有三大优秀用途：规划获得患者解剖结构的精确复制品可让外科手术团队在进入手术室(OR)之前做好充分准备。模型呈现的病理学特征可能揭示了在评估二维图像时看不到的解决方案或可能的并发症。实践模型可用于涉及一个或多个医学专业的手术实践，具体取决于 3

3、D 打印机匹配临床环境的能力。这通常针对复杂的病例，可使团队为更好地应对风险和困难做好准备，从而使流程更高效并改善临床效果。确定使用患者特异性模型来确定手术可行性（划入/排除）并对手术方法和/或设备进行适当选择在当前虽然并不常见，但却可能更具影响力。使用该模型，外科手术团队可以确定是否需要采用完全不同的方法，或更合适的设备是否能更好地适应患者的解剖结构。以下五个案例可作为示例，说明 3D 打印在肿瘤外科、骨外科、小儿心脏外科和重建外科的规划和确定方面的优势。肾肿瘤（规划）Intermountain Medical Center 使用可清晰呈现肿瘤及其内部结构的 3D 打印模型为患者 Linda

4、 Green 的肾肿瘤切除术2做准备，此种结构呈现是传统选项所无法实现的。Intermountain Medical Center 的 Intermountain Urological Institute 所长 Jay Bishoff 博士表示，“在进行 3D 重建和 3D 打印之前，我们无法了解肿瘤扩散至肾脏引流系统的峰值。”有了这一额外信息，他们不仅成功地切除了肿瘤，同时还保留了肾脏，显著改善了 Linda 的长期预后。更深入的理解更好的决策更好的准备更好的执行更好的结果白皮书3脊柱侧弯（规划）13 岁的 Jocelynn Taylor 患有严重的脊柱侧弯，科罗拉多大学骨科副教授 Sume

5、et Garg 博士表示，“当在电脑上使用 3D 图像时，你可以旋转脊柱图像。由于可以手握脊柱并真正了解脊柱的旋转，一切都变得不一样了。”3他接着说，“通过想象并提前在脑海中预演手术，既可以预期完美的手术，也能预见手术室操作中可能出现的问题。如果有突发情况，你也会有所准备，因为早已预想到这一点。”手术前，Jocelynn 的脊柱弯曲度超过 100 度。手术非常成功，Jocelynn 长高了 4 英寸，对她身体活动的所有限制都被解除。双主动脉弓（规划）在年幼的 Mia Gonzalez 被确诊为患双主动脉弓后，确定手术计划以拯救其生命成为了一项挑战。Nicklaus Childrens Hosp

6、ital 小儿心血管外科主任 Redmond Burke 博士表示，“利用复杂主动脉弓血管的 3D 模型，我们得以确定可实现最佳生理效果的主动脉弓分离部分。”5他补充道，“我的团队可在手术前想象手术过程。我们确定了最安全的手术方案，并将手术切口控制得更小。”Burke 总结道，“为什么要进行实验？为什么要把患者推进手术室然后期待一切平安？有了模型，我们就能测试设备，并确定地知道这将起作用。”Burke 博士将 Mia 减少的 2 小时手术时间归因于 3D 打印模型，与此类手术的典型恢复时间相比，更小的切口加快了恢复的速度。附额鼻发育不良（实践）早在出生前，Violet Pietrok 就被确诊

7、为患有附额鼻发育不良，这是一种类似于腭裂的危险颅面异常，一直延伸至头骨顶部。经过历时 9 个小时的手术（由 7 名外医生组成的团队完成，由麻醉师、护士和护理人员支持），Violet 现在已健康成长为一名开心的幼童。在 Boston Childrens Hospital 执业的神经外科医生 Mark Proctor 博士表示，“面对此种复杂且独特的异常，你真的很难确定在手术中需要做什么。”4他的手术团队成员，整形外科医生 John Meara 博士表示，“3D 模型的价值是巨大的。这使我在模型上获得了比手术室中还要清晰的视野，让我能看到并感受到操作轨迹，例如，我们需要在哪里做某些切割。这在此前根

8、本无法实现。”事实上，该团队在 3D 打印的部件上进行了预先规划好的手术，在模型上进行了将在手术中实施的精准切割。手术期间，该团队参考了已切割的 3D 打印模型，以确保每一步都按计划进行。Proctor 博士补充道，“在某些方面，3D 打印是我们最初在模拟中所完成工作的自然延伸。它节省了在手术室中的大量思考。当我们进入手术室面对患者时，我们不会费脑决定该做什么。我们早已在手术开始前就计划好这一点。这使得整个过程对于患者来说更快速、更高效、更安全。”3D 打印在手术规划领域的应用白皮书4肺肿瘤（确定）Mayo Clinic News Network 的一个视频1介绍了正接受肺上沟瘤治疗的 Mic

9、hael Slag 的案例，Mayo Clinic 团队称，“3D 打印让他免于接受一项创伤性更强的手术，该手术恢复期更长且更痛苦。”根据从模型中收集到的信息，外科手术团队能对开放式和微创手术进行评估，确定微创腹腔镜手术与开胸手术相比将更为可行。物理模型还改善了与患者、执业医师间以及与支持人员之间的沟通。通过向患者展示其解剖模型，可以让患者看到并了解病情和治疗，从而获得真正意义上的知情同意。作为讨论的焦点，代表多个专业的外科手术团队能清楚地传达手术方法和挑战。在讨论 Mia Gonzalez 的情况时，Burke 博士说，“我不喜欢照本宣科，指着教科书说这虽然不是您孩子的心脏，但却类似，我们将

10、这样手术。这对他们来说没有意义。我向他们展示 3D 模型，告诉他们，就是这个东西阻碍了您宝宝的呼吸。这就是她服用所有药物却不起作用的原因。这种向家庭进行展示的方法强而有效，这就是您宝宝的心脏结构，而我将要这样去修复它。”5Mayo Clinic 的胸外科医生 Shanda Blackmon 博士在讨论 Michael Slag 的情况时表示，“参与肺上沟瘤切除术的人员往往包括一名整形外科医生、一名骨科医生、一名血管外科医生，以及我自己。在这种情况下，为整个团队提供一个模型来进行会诊和规划简直再好不过。”患者 Michael Slag 表示，“了解到我更有可能在手术结束后获得一只能用的手，而不是

11、一条不太好用的手臂，这让我如释重负。”1参考 Mia、Violet、Jocelynn、Michael 和 Linda 成功的手术及预后，准备、确定和沟通的好处不言而喻。然而，尽管患者的疗效非常重要，但经济因素也会影响决策。在 Michael Slag 的案例中，3D 打印模型验证了腹腔镜手术的有效性，该手术所需时间更短（研究显示，在美国，手术时间每分钟要花费 62 美元），住院时间也更短（在美国，每天的住院费用预计为 1,878 美元6）。受 3D 打印模型的影响，这些因素可能会转化为增加的手术量和更长的住院时间。节省的费用可直接转化为更大的医院利润。从这三个病例研究中得出的另一个经济因素是无

12、报告并发症，这意味着这些手术没有额外费用和利润稀释。随着医疗行业的报销结构发生转变，这一方面值得我们关注和研究。医疗保健体系正从传统的按服务收费模式向以价值为基础的报销方式转变。在这一转变过程中，更多的经济负担和风险转移到了医院。提高手术效率和质量并减少并发症变得日益重要。基于价值的报销体系受到护理质量、结果和手术效率的影响，采用此种体系可能会加速 3D 打印作为手术工具的接受和利用。3D 打印在手术规划领域的应用白皮书5然而，根据美国医学协会(American Medical Association,AMA)I 级标准的规定，还需要通过大型对照试验来证明其价值。然而，IV 级证据（包括观察结

13、果和无对照的病例分析）清楚地表明，当使用 3D 打印的解剖模型进行准备和沟通时，患者、从业医生和付款者的改善结果之间有着很强的相关性。经济学和 3D 打印技术在经济上，3D 打印带来了许多潜在优势，这些优势来自于手术室中经改善的性能和效率。虽然还需要更有力的研究来验证各项手术的收益和重要性，但既往经验表明，提供商的利润可通过直接和间接的方式得到改善。术前 从以下方面减少手术成本：最佳方法选择 最佳设备选择 避免不必要的干预 术中 提高医生效率 减少：手术室时间 麻醉时间 缺血时间 并发症发生率 术后 加快恢复 减少住院时间(LOS)降低再住院率 改善结果 其他 避免涉及医疗保险和医疗补助服务中

14、心(Centers for Medicare&Medicaid Services)(CMS)处罚 从以下方面增加手术量：手术室周转更快 提升患者满意度 提高地区/国家排名 从以下方面增加可用医院床位：减少 LOS3D 打印可完善手术规划，从而提高医生的效率，产生更好的结果，从而影响利润。然而，根据 2016 年 5 月发布的 JAMA 第 7 条，“与质量成本有关的文献还不完善。”为研究激励高质量护理的政策变化的潜在影响，Healy、Mullard、Campbell 和 Dimick 在一篇题为“Hospital and Payer Costs Associated with Surgical

15、 Complications”（与手术并发症有关的医院和付款者费用）的论文中评估了与手术质量有关的成本和财务负担。根据对 5,120 例手术治疗事件的研究，作者报告，出现并发症患者的住院费用比未出现并发症的患者高 119%（19,626 美元），而报销增加了 106%。其结果是，在应用了与基于价值的支付有关的风险调整后，出现并发症患者的利润率仅为 0.1%，而未出现3D 打印在手术规划领域的应用白皮书6并发症患者的利润率则为 5.8%。作者总结道，“医院和付款者目前似乎都有促进手术质量提高的经济诱因。”在考虑 3D 打印时，医院需要同时考虑潜在财务优势及费用。有两项需要考虑的增加成本：数据创建

16、和模型构建。3D 打印需要一个明确定义的数字 3D 模型，而成像技术无法直接提供这种模型。具有生物医学和/或放射学背景的技术人员使用专业软件翻译 DICOM（医学数字成像与通信）文件，这通常需要临床医生的反馈和协作。在此之后，3D 打印模型需要硬件、软件和技术人员支持，技术人员需花费时间来打印、清洁和为临床医生使用做准备。模型费用从数百到数千美元不等，具体取决于复杂程度和打印机性能。然后将这一成本与减少的手术室时间、避免的并发症、减少的 LOS 以及可通过更优手术规划改善的其他方面的经济效益进行权衡。为基于 3D 模型的规划确定候选手术尽管 3D 打印解剖模型的有关案例极具吸引力。但支持案例的

17、临床和经济证据极为有限，且分散于诸多外科手术之中。有限的手术方向和证据可能会为医院带来挑战，让其难以做出在何时、何地、出于何种原因以及采取何种方式应用这项技术的明智决定。为填补这一信息空白，Stratasys 对已发表研究中的应用和成果进行了研究。目的是为医院提供最有利的外科手术和决策标准的框架。Stratasys 在审查临床应用前景、判断证据质量、评估引用结果和研究经济驱动因素后，制定了一份具有优先顺序的手术机会列表。该公司还就具体手术咨询了专家临床医生，以深入了解 3D 模型对手术结果产生影响的可能性。研究的第一步是文献综述。这项研究从关键字搜索开始，共搜索出 1,100 份候选出版物。然

18、后人工审查论文摘要和全文，以识别出涉及外科手术的论文，植入手术、牙科手术、再生医学和组织工程学除外。在符合搜索标准的 200 篇已发表的论文中，有 84 篇与手术规划直接相关。在分类后，研究显示出 7 个医学专业和 31 项手术，这些专业和手术对 3D 打印进行了应用和研究（表 1）。3D 打印在手术规划领域的应用白皮书7确定 3D 打印的价值论文一致认为，3D 打印在这 31 项手术中起到了积极作用，但尚不清楚 3D 打印在这些专业中的相对价值。为进一步确定手术领域的最佳近期目标，Stratasys 对各项手术开展了多因素分析，以评估研究兴趣水平、潜在临床获益、潜在经济效益以及 3D 打印的

19、作用。评估标准如下：研究兴趣和证据 已发表论文数 提及的临床和经济获益 临床获益（潜在）住院患者死亡率 患者住院时间(LOS)手术复杂性和/或手术时间 经济获益（潜在）手术量 手术收益 医生收入（根据 Medicare 医生诊费表(Medicare Physician Fee Schedule,MPFS)）应用 3D 打印模型的作用 就潜在临床和经济获益而言，我们查阅了四个数据来源：Healthcare Cost and Utilization Project(HCUP),2013 Physician Supplier Procedure Summary(PSPS),2014 Medicare

20、 Physician Fee Schedule(MPFS),2015 Truven Analytics,20133D 打印在手术规划领域的应用专业手术心脏外科/介入性心脏学瓣环成形术（二尖瓣修补术）冠状动脉瘤修复术主动脉瓣置换术支架置入术先天性心脏缺损修复术胃肠病学食管病变内镜检查脾切除术神经外科手术 动脉瘤修复术脑垂体经蝶切除术脑肿瘤切除术骨外科脊柱侧弯修复术锁骨骨折修复术髋关节修复术椎间盘修复术髋关节置换翻修术腿骨折修复术截骨术重建外科手部重建术脸部重建术乳房重建术乳突切除术腭裂矫正术肿瘤外科肾上腺肿瘤切除术肝肿瘤切除术内镜下心脏病变切除术肺部肿瘤胸廓切除术肾肿瘤切除术移植外科心脏移植肝脏

21、移植肺移植肾脏移植表 1：按专业列出的已发表文献中的手术。白皮书8应用对于外科手术，3D 打印模型在三种模式下使用：规划、实践和确定。每种模式的出版物数量如图 2 所示。规划迄今为止，研究最多的应用是使用 3D 打印创建患者解剖结构的物理模型，用于手术前的审查和分析。在所有论文中，有 78.5%提到为即将进行的手术做准备。这种应用的普及被认为是二维射线照片惯用准备方法的自然发展。此外，这一应用还具有历史优先权，因为这是首次将 3D 打印用于外科手术规划。实践第二大常见应用（占论文总数的 10.7%）涉及在进入手术室之前使用 3D 模型进行手术实践。论文的数量反映了这一应用是相对较新的，且只适用

22、于最复杂的病例，通常针对手术涉及多个专业领域的情况。这一应用的另一大障碍可能是打印机的访问限制，此类打印机需要具备创建可拆分灵活模型的能力。许多打印机只能创建刚性模型，此类模型无法用于实践。确定目前，有关使用模型决定最佳结果或将患者划入/排除手术的研究较少。涉及此类病例的论文仅占审查论文的 9.5%。这可能反映了应用的相对新颖性，以及医生在依赖模型做出关键手术决定方面的保守主义。半数决策应用使用 3D 打印来研究手术的可行性。将解剖模型作为一种工具，用于划入或排除手术。剩余应用则讨论了解剖模型在确定适当干预方面的作用，此种干预可提高效率并改善结果。3D 打印在手术规划领域的应用图 2：按应用模

23、式列出的已发表研究论文。规划审查患者的解剖结构规划实践预先确定的手术确定适当的干预确定划入/排除的手术论文数量手术应用3D 打印机的手术应用白皮书9当用于确定干预措施时，3D 打印模型验证了一种新颖的，非传统的方法，确定预期手术，并在最佳替代方案不明确时帮助选择手术。当用于划入/排除手术时，模型可证明手术不合适，并且会在一些情况下产生不理想的结果。在此之外的情况中，手术则视为可行。兴趣假设已发表论文的数量可以代表 3D 打印的兴趣水平和潜在价值，那么具有高研究兴趣的专业包括心脏外科、重建外科、骨外科、肿瘤外科和神经外科，按出现次数排序（图 3）。这些专业的论文共占审查论文的 89%。结果虽然发

24、表结果能提供信息，但这些结果在随机对照临床研究中产生，仅应作为生成未来证据的指导。论文报告了观察到的（AMA IV 级标准）或潜在影响，而非在对照（I 级标准）下产生的决定性结果。无论是从经济学角度还是从临床角度，仅 8.3%已发表论文提及量化结果的具体措施（表 2）。此外，样本量很小，从 1 到 126 例患者不等，大多数只有 2 例或更少。最常用的临床指标是失血量。例如，骨科中两种脊柱修复术的失血量分别减少了 126 毫升和 182 毫升。在心脏病学领域，二尖瓣反流减少，有效反流口面积增加了 0.04cm2。3D 打印在手术规划领域的应用发表论文数量图 3：按专业列出的已发表论文数。心脏外

25、科重建外科骨外科肿瘤外科神经外科移植外科胃肠病学麻醉学专业及儿科应用的发表论文非儿科发表论文儿科发表论文白皮书10对于经济影响，最常用的指标是减少的手术室时间。论文使用 62 美元/分钟8的全国均值作为指标，显示节省了 1,550 至 1,860 美元，均值为 1,695 美元。更具显著性的可能是吞吐量的增加，这减少了手术室时间，但这一经济因素并未作为结果纳入任何论文中。其他非金钱化的结果包括术前规划中对支架和微导管的正确选择，经济分析由于论文包含的经济影响数据有限，因此 Stratasys 自行开展了经济分析。目的是研究 3D 打印显著影响所有组成部分（包括医院、医生和付款者）盈利能力的可能

26、性，主要关注医院的财务影响。这一分析的前提是，高操作量的复杂手术（与研究中的手术相比）代表了 3D 打印可能有最大的影响，因此，将是最具吸引力的目标。这其中的逻辑是，通过改善对总成本有可测量影响的因素，有可能提高年度盈利能力。为量化复杂程度，我们为每种手术收集了数据，包括 AMA 相对值单位(RVU)、住院时间、患者死亡率和术中时间。然后对已发表论文提及实际经济效益（盈利能力方面）的手术进行了额外加权，无论其是否使用 3D 打印。图 4 以图表形式展示了经济分析的结果。最有希望的手术是那些对医院产生最显著潜在经济影响的手术。一般而言，目标手术的 RVU 大于 20，手术室时间超过 3 小时，死

27、亡率大于 2%，住院时间超过 3 天。每年手术量从不到 2,000 台到 88,000 台不等。3D 打印的经济效益手术临床经济实惠瓣环成形术病例研究显示术后二尖瓣返流减少(-.04 cm2)支架置入术患者病例研究表明，术前规划中选择的支架尺寸符合手术过程中的解剖结构脑垂体切除术与二维图像规划相比，此种方式缩短了 16 名新手外科医生的手术时间脑动脉瘤 10/10 预先规划的微导管与术中血管相匹配 2 例采用 3D 打印手术规划的病例在手术时间上减少 30 分钟脊柱侧弯失血量减少约 182 毫升(n=126)手术时间减少约 28 分钟(n=126)椎间盘失血量减少约 126 毫升(p0.001

28、)(n=37)腭裂临床访视减少（作者结论，未提供 p 值）表 2：发表结果。白皮书113D 打印在手术规划领域的应用专业手术复杂性(RVU)手术室时间（小时）死亡率住院时间（天）心脏瓣环成形术冠状动脉瘤主动脉瓣置换术支架置入术先天性心脏缺损胃脾切除术*胃内，食管神经脑垂体修补术动脉瘤修复术骨脊柱侧弯锁骨骨折*髋关节修复术椎间盘修复术髋关节翻修术腿骨折置换术截骨术*整形/重建手部重建术*面部骨骼重建术*乳房重建术*乳突切除术*腭裂修复术*肿瘤肾上腺肿瘤切除术*肝脏肿瘤切除术心脏病变切除术肺肿瘤切除术肾肿瘤切除术*移植心脏移植肝脏移植肺移植*肾脏移植图 4：手术带来的潜在经济影响。*数据不可用主要

29、复杂性(RVU)手术室时间（小时）死亡率(%)住院时间（天）低潜力15113中等潜力16-301-31-24-5高潜力30325白皮书12结果考虑到兴趣水平、证据和盈利潜力，将 6 个专业的 11 项手术（表 3）确定为 3D 打印应用的主要候选手术。这些手术因其显著优势而被选出，然后接受进一步分析。表 3 所列手术选择包括规定准则的三种例外情况。移植不符合“已发表大量论文”的标准。然而，移植手术极为复杂，伴随的住院时间和手术时间最长。这些因素比已发表论文的标准更为重要。脑肿瘤切除术和小儿先天性缺陷修复术在已发表论文中均无具体说明。但这两项手术属于感兴趣专业（心脏外科和神经外科）的范畴，是复杂

30、手术的代表。决定将其包括在内是基于对使用 Stratasys 技术的医院内 3D 打印应用的观察。为阐明决策框架的组成部分以及 3D 打印可提供的任何改进的意义，表 4 列出了四项高级手术的结果。该数据根据 MPFS、HCUP 和 Truven Analytics 汇编而成。3D 打印在手术规划领域的应用出院量（千人）住院时间（天）手术室时间（小时）住院患者 死亡率(%)复杂性(RVU)瓣膜置换术主动脉88.3721425二尖瓣13.111136动脉瘤修复术冠状动脉2.0731421脑部13.7104.5653表 4：瓣膜置换术和动脉瘤修复术中关键决策因素的平均值。专业手术心脏外科/介入性心脏

31、学冠状动脉瘤（修复术）主动脉瓣（置换术）二尖瓣（修复术）先天性缺陷（修复术）重建外科脸部（重建术）骨外科脊柱侧弯（修复术）肿瘤外科肝脏肿瘤（切除术）肺肿瘤（切除术）脑肿瘤（切除术）神经外科手术神经血管瘤（修复术）移植外科肝脏（移植术）表 3：3D 打印模型的主要候选对象。白皮书133D 打印在手术规划领域的应用瓣膜手术主动脉瓣置换术是一种常见但复杂的手术，死亡率极高，住院时间长。二尖瓣修补术（瓣环成形术）远不如其他手术复杂，年手术量明显更小，但住院时间却是所选手术中最长的。动脉瘤手术冠状动脉瘤修复术因其复杂性、住院时间、手术室时间和死亡率而表现出明显的改善潜力。这些因素使人忽略了其相对较低的出

32、院量。脑动脉瘤修复术的改善潜力更为显著，因为它是最复杂的手术之一，需要更长的手术室时间和住院时间。虽然表 3 只列出了 3D 打印的主要候选手术，但从列表中被排除的手术并不能表明 3D 打印的解剖模型在临床或经济方面缺乏价值。此列表仅作为初步指南，引导人们关注最具影响力的 3D 打印应用。此外，这些数据仅代表国家平均水平，有别于个体提供者的水平。这 11 项手术是一个起点，医院能够也应该从这一点出发，根据个体机构的绩效衡量指标，逐一评估 3D 打印对个案或手术的影响。详细的经济分析如前所述，表 3 所列的 11 项手术值得我们进一步研究。鉴于已发表论文的衍生价值证据有限，本研究试图描述潜在优势

33、，因为这些优势与提升外科医生效率、减少并发症和降低再入院率息息相关。本研究包括额外的文献检索以及对围手术期和术后并发症方面 Medicare 索赔、手术成本和利润的分析。在并发症方面评估了发生率和 3D 打印影响结果的能力。在经济影响方面概述了 ICD-9 诊断手术编码并分析了索赔。分析在最后比较了有无并发症手术的利润和住院时间等因素。由于尚未完全建立财务绩效与死亡率和患者满意度等因素之间的联系（根据前述 JAMA 第 7 条），因此将这些因素排除在外。此外，Stratasys 还咨询了临床专家，以深入了解更优规划（通过患者特异性 3D 打印模型实现）可减少哪些并发症或实现哪些临床改善。这些专

34、家来自 Jacobs Institute 和 Hasbro Childrens Hospital。本研究阶段的其他资源包括：Truven Analytics,2013 MedPAR(Medicare Provider Analysis and Review),2014 SAF(5%Standard Analytic File),2014再入院率对再入院的影响是，在许多情况下，在 90 天全局周期内的费用由提供商承担。假设 3D 打印模型的手术规划提高了护理质量并减少了并发症，那么通过减少再入院就可以获得潜在的经济收益。白皮书143D 打印在手术规划领域的应用对 11 项手术中 10 项进行的分

35、析显示，样本量大于 3 的手术的 90 天再入院率为 26%至 58%（图 5）。冠状动脉瘤修复术的再入院率最高，为 100%，但该数据集中只有一个样本。本早期研究的结论是，脸部重建术、肝脏肿瘤切除术和肺肿瘤切除术的再入院率有显著改善空间。对于排名前三的并发症，这些手术的非康复相关累积再入院率为 17%至 75%。剩余手术不太可能从使用 3D 打印模型的手术规划中获益，因为再入院的主要原因是康复服务。专业手术并发症心脏外科/介入性心脏学主动脉瓣（置换术）瓣膜旁漏残余主动脉瓣反流主动脉根部破裂二尖瓣（修复术）二尖瓣反流骨外科脊柱侧弯（修复术）神经问题融合失败肿瘤外科肝脏肿瘤（切除术）胸腔积液肺肿

36、瘤（切除术）支气管胸膜瘘急性肾损伤神经外科神经血管瘤（修复术）术中破裂神经问题中风移植外科肝脏（移植术）非吻合口胆管狭窄切口疝表 5：为进一步分析选择的手术和相应并发症。图 5：按手术列出的 0 天再入院率。瓣环成形术 冠状动脉瘤修复术主动脉瓣置换术神经动脉瘤修复术脊柱侧弯修复术脸部重建术 肝脏肿瘤切除术脑肿瘤切除术肺肿瘤切除术肝脏移植高优先次序手术的 90 天再入院率1,2白皮书153D 打印在手术规划领域的应用并发症并发症的经济影响分析使用了三个参数来表示总的相对潜力：Medicare 出院天数、并发症发生率和利润罚金。目的是确定手术并发症造成的累积财务影响最大的手术。从索赔分析中获取了

37、11 项目标手术中 7 项的有意义数据。忽略的 4 项包括冠状动脉瘤修复术、先天性心脏缺损修复术、脸部重建术和肺肿瘤切除术。其中各项手术均缺乏索赔或具有有限的并发症数据，此类数据无法产生有效结果。临床合作伙伴还指出，3D 打印不太可能影响冠状动脉瘤和脸部重建手术的并发症发生率。Hasbro Childrens Hospital 儿科整形外科主任 Albert Woo 博士指出，很难将 3D 打印模型与脸部重建术已确定并发症的减少联系起来。然而，他补充说，手术时间在统计学上的减少可能与并发症的减少有关。来自纽约布法罗 Jacobs Institute 的外科医生评论说，冠状动脉瘤修复术很少以经皮

38、方式完成，当进行手术切除时，3D 打印模型不太可能对并发症产生影响。数据充分的 7 项手术共识别出 51 种候选并发症以供考虑。这些并发症的发生率为 0.5%至 90.0%。然而，无法仅凭发生率决定手术的优先次序。结合出院率和对利润的负面影响，选择了 14 种并发症及其相关手术进行附加分析（表 5）。该分析表明，在使用 3D 打印模型的手术中，最具潜力且财务回报最佳的是二尖瓣修复术、主动脉瓣置换术和神经动脉瘤修复术。二尖瓣修复术就二尖瓣返流的并发症而言，Jacobs Institute 的外科医生表示，“3D 打印模型可帮助确定最佳手术方式。这在减少二尖瓣反流方面极具潜力。”根据 Medica

39、re 的数据，患二尖瓣返流与未患二尖瓣反流的病例之间有着 25,000 美元(142%)的差异。这种并发症还会使平均住院时间增加一天(9%)。主动脉瓣置换术评估了主动脉瓣置换术并发症对心脏直视手术和血管内手术的影响。在比较有无并发症的手术时，对瓣膜旁漏和主动脉破裂治疗的收益改善最为显著。就每例患者而言，消除瓣膜旁漏将使医院的心脏直视手术利润增加 23,000 美元，血管内手术利润增加 17,000 美元。血管内手术中的主动脉破裂会使医院利润减少 67,000 美元。这些并发症会使住院时间增加 0.5 到 5.5 天。基于使用 3D 模型的亲身经验，Jacobs Institute 的外科医生认

40、为模型在减少这些并白皮书163D 打印在手术规划领域的应用发症方面极具潜力，特别是对于血管内手术。神经动脉瘤修复术为神经动脉瘤修复术选定的并发症（神经系统问题、中风和术中破裂）如若可以避免，则能使医院利润增加 5,300 美元至 24,300 美元，住院时间减少 1.3 至 7.2 天。Jacobs Institute 的外科医生评论说，3D 打印具有改善手术结果并避免并发症的潜力。他们指出，在减少术中破裂风险方面，3D 打印在复杂病例中特别有价值。中风对利润和住院时间的影响最大。对于每例患者而言，避免这种并发症将增加 24,300 美元的利润，并减少 6 天的住院时间(74%)。结论基于并发

41、症的索赔分析为 3D 打印的潜在经济影响提供了一种可测量、可量化的评估方法。在这种经济背景下，心脏外科和神经外科成为了重点关注的候选专业，其次是肿瘤外科和移植外科。由于缺乏 I 级证据，提供商将需要依赖于对关键经济指标的评估，如本文件中提及的指标。它们为确定 3D 打印作为一种手术工具的价值提供了框架。如并发症、再入院率、住院时间和手术室时间等变量是可测量的，与盈利能力直接相关，为决策提供了基础。然而，提高手术成功率的临床益处才是 3D 打印的真正优势，它会影响利润率、效率、结果和患者满意度。在这一背景下，Violet Pietrok、Mia Gonzalez、Michael Slag、Joc

42、elynn Taylor 和 Linda Green 等人的手术证明了利用 3D 打印能力在复杂外科手术准备期间沟通特定于患者的解剖结构的可行性。在这种模式下，任何复杂手术（甚至那些未被已发表文献提及的）都可成为候选手术。白皮书17美国总部7665 Commerce Way,Eden Prairie,MN 55344,USA+1 952 937 3000 www.stratasys- ISO 9001:2015 认证以色列总部1 Holtzman St.,Science Park,PO Box 2496 Rehovot 76124,Israel +972 74 745 4000中国上海上海市静

43、安区灵石路 718 号 A3 幢一楼邮编：200072电话：+86 21 3319 6093Stratasys 官方微信 2020 Stratasys Inc.版权所有。保留所有权利。Stratasys、Stratasys 徽标、FDM 和 PolyJet 是 Stratasys Inc.在美国和其他国家/地区注册的商标或注册商标。所有其他商标归各自所有者所有。产品规格如有变更，恕不另行通知 WP_DU_3DPSurgicalPlanning_A4_0520a参考文献1.Mayo Clinic.(2015 September 10).患者解剖学结构的 3D 打印对在手术规划的帮助.Retrie

44、ved from https:/ June 20).因 3D 打印技术的帮助，犹他州母亲从肾脏肿瘤中存活.Retrieved from http:/ July 1).3D 打印的脊柱帮助患脊柱侧凸的女孩获得更多活动能力.Retrieved from http:/ Childrens Hospital.(2015 January 12).Violet 的旅程第二部分：会见 Violet 的医生团队.Retrieved from http:/www.childrenshospital.org/violet.5.Stratasys,Ltd.(date unknown).塑造年轻心脏.Retrieved from http:/ May 19).在 50 个州内每个住院患者每天的平均花费.Retrieved from http:/ A.J.,Campbell D.A,Dimick,J.B.与手术并发症相关的医院和付款者费用.JAMA Surg.Pp.E1-E7.Available online May 2016.8.Macario,A.手术室内一分钟的时间成本？J.of Clinical Anesthesia,Vol.22,2010.Available online July 2013.3D 打印在手术规划领域的应用