饒金鵬，邱 楓，蔡益婷，魏 凱，金 敏，金 帆

(浙江大學(xué)醫(yī)學(xué)院 1.附屬第二醫(yī)院生殖醫(yī)學(xué)中心； 2.附屬婦產(chǎn)科醫(yī)院，生殖遺傳教育部重點實驗室， 浙江 杭州 310000)

自1978年世界第1例體外受精(invitrofertilization, IVF)嬰兒路易斯·布朗以來[1]，全世界借助輔助生殖技術(shù)(assisted reproductive technology, ART)誕生的試管嬰兒已達數(shù)百萬。其中，胚胎移植(embryo transplantation, ET)作為ART流程的最后一步，是除了胚胎質(zhì)量和子宮內(nèi)膜容受性等特定內(nèi)在因素外,極重要的一個外在操作環(huán)節(jié)。約30%的周期失敗都與ET技術(shù)相關(guān)[2]。目前，絕大多數(shù)生殖醫(yī)學(xué)中心對臨床和實驗室人員胚胎移植術(shù)的培訓(xùn)還是通過傳統(tǒng)的觀摩和帶教操作的形式。但對宮頸管狹窄或子宮彎折角度過大的特殊情況，無經(jīng)驗操作者常常會出現(xiàn)反復(fù)插拔和更換移植導(dǎo)管、移植時間延長、胚胎宮內(nèi)種植部位不準(zhǔn)確等情況，引發(fā)患者不適，影響胚胎著床和最終妊娠結(jié)局。

三維掃描打印作為一項新興技術(shù)已在工業(yè)制造、文化創(chuàng)意、工程勘探和環(huán)境模擬等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用[3-4]，近年來也越來越多的涉及到臨床教學(xué)領(lǐng)域[5-7]。但目前國內(nèi)外尚未有3D掃描打印女性生殖系統(tǒng)模型，并將其應(yīng)用于胚胎移植教學(xué)培訓(xùn)的實例。本研究首次嘗試3D掃描重建出標(biāo)準(zhǔn)及子宮頸內(nèi)口狹窄兩套女性生殖系統(tǒng)模型，并對臨床及實驗室人員進行廢棄胚胎的模擬移植教學(xué)培訓(xùn)，通過前后胚胎種植部位準(zhǔn)確性、胚胎移植操作時間以及更換移植導(dǎo)管的頻次的比較，探討此新方法的實際應(yīng)用效果。

1 方法

1.1 標(biāo)準(zhǔn)及子宮頸內(nèi)口狹窄兩套女性生殖系統(tǒng)模型的掃描重建

使用EinScan-Pro 2X Plus三維掃描儀(中國Shining 3D公司)對1:1比例PVC材質(zhì)女性生殖系統(tǒng)解剖模型進行固定式掃描(圖1A)，將采集獲得的模型數(shù)據(jù)導(dǎo)入系統(tǒng)自帶的EXScan-Pro_v3.1.0.4軟件進行點云處理和面片處理，去除雜點、修復(fù)缺陷后，將高質(zhì)量的面片數(shù)據(jù)以STL格式進行保存，即獲得標(biāo)準(zhǔn)的女性生殖系統(tǒng)模型(圖1B)。將標(biāo)準(zhǔn)模型數(shù)據(jù)導(dǎo)入到數(shù)字雕刻軟件Zbrush(Pixologic公司)中，通過編輯使宮頸管最窄處的寬度縮短至3 mm，即獲得子宮頸內(nèi)口狹窄的生殖系統(tǒng)模型(圖1C)。以柔韌性接近人體組織的類橡膠agilus30為打印材料，使用StratasysJ7503D打印機(Stratasys公司)進行向上累計層厚為14 μm的打印。打印完成后去除水溶性支撐，即得到最終的女性生殖系統(tǒng)模型實體(圖1D)。

1.2 應(yīng)用三維生殖模型進行胚胎移植教學(xué)培訓(xùn)及效果評價

1.2.1 培訓(xùn)方法: 以從未實施過胚胎移植操作的10位臨床人員和10位實驗室人員為培訓(xùn)對象，兩兩交替組合后開展廢棄胚胎移植模擬培訓(xùn)。移植前，選擇標(biāo)準(zhǔn)或?qū)m頸內(nèi)口狹窄的生殖系統(tǒng)模型，向模型宮腔內(nèi)填充一定量的培養(yǎng)用石蠟油以模擬子宮內(nèi)的液體環(huán)境，使用支板、鋁條及膠布將模型子宮角度彎折成60°(子宮過大彎折角度)或15°(子宮自然彎折角度),并固定于手術(shù)臺前，蓋以手術(shù)用布，僅露出陰道口(圖2A)。移植時，受訓(xùn)實驗室人員將經(jīng)活細胞染劑中性紅染色的廢棄退化胚胎(圖2B)吸入移植內(nèi)管中，保持移植管頭端各介質(zhì)從前往后的順序為：空氣段-含胚胎的培養(yǎng)液段-空氣段-培養(yǎng)液段-空氣段(見圖2C)。受訓(xùn)的臨床操作人員導(dǎo)入移植外管的步驟與正式胚胎移植手術(shù)的步驟相同，實驗室人員將內(nèi)管置入外管中并使前端突出外管約1 cm，將胚胎注入宮腔，當(dāng)在顯微鏡下觀察確認移植內(nèi)外管均無廢胚殘留，則移植操作結(jié)束。

A.三維掃描儀工作場景;B.標(biāo)準(zhǔn)的女性生殖系統(tǒng)模型;C.子宮頸內(nèi)口狹窄的生殖系統(tǒng)模型;D.女性生殖系統(tǒng)模型實體圖1 女性生殖系統(tǒng)模型的掃描重建Fig 1 3D scanning and reconstruction of female reproductive system models

A.胚胎移植模擬培訓(xùn)的場景;B.經(jīng)中性紅染色的廢棄退化胚胎;C.吸入不同介質(zhì)的移植導(dǎo)管; D.劃有不同準(zhǔn)確性得分區(qū)域的生殖系統(tǒng)模型

1.2.2 效果評價方法: 對培訓(xùn)前后各120次操作過程中胚胎種植部位的準(zhǔn)確性(得分情況)、胚胎移植操作時間以及因插管困難而更換帶金屬內(nèi)芯硬質(zhì)導(dǎo)管的頻次進行統(tǒng)計和對比。其中，為了能對胚胎移植的準(zhǔn)確性進行量化評價，將模型中貼近宮底的中央?yún)^(qū)域(內(nèi)膜血流豐富，著床環(huán)境理想)設(shè)為最佳的A區(qū)(記2分)，將以宮底與輸卵管交界處為圓心、1.5 cm為半徑的宮內(nèi)區(qū)域(易發(fā)生異位妊娠)設(shè)為最不利的D區(qū)(記-1分)，將宮腔的中央部位(內(nèi)膜環(huán)境不如宮底，但也遠離輸卵管交界點)設(shè)為一般的B區(qū)(記1分)，而將貼近子宮頸內(nèi)口且離宮底距離最遠的部位(胚胎存在流出宮腔外風(fēng)險)設(shè)為較為不利的C區(qū)(記0分，圖2D)。胚胎移植操作時間從臨床人員取出胚胎移植外管開始，至實驗室人員顯微鏡下確認無胚胎殘留于移植管管內(nèi)結(jié)束。

1.3 統(tǒng)計學(xué)分析

2 結(jié)果

培訓(xùn)前后各項操作參數(shù)結(jié)果見表1。

表1 培訓(xùn)前后各項操作參數(shù)結(jié)果比較Table 1 Comparisons of operation parameters before

*P<0.05與培訓(xùn)前組相比.

3 討論

由于子宮底部內(nèi)膜血流更加豐富，且宮底內(nèi)膜可能會釋放與胚胎著床相關(guān)的細胞因子，因此宮底是胚胎種植的較理想部位[8]。但由于宮底兩側(cè)又同時與輸卵管交界，發(fā)生異位妊娠的概率也隨之增大[9]。宮腔中央部位雖內(nèi)膜環(huán)境不如宮底，但也同時遠離宮底與輸卵管交界點。而當(dāng)移植部位太過遠離宮底，乃至接近宮頸管內(nèi)口時，胚胎則會發(fā)生隨移植管流出宮腔的情況[10]。因此，選擇合理的移植管插入位點，提高胚胎種植部位的準(zhǔn)確性十分關(guān)鍵。

在實際的胚胎移植實踐過程中，時常會遇到宮頸管狹窄或子宮彎折角度過大等困難移植的患者。此時，經(jīng)過觀摩及早期帶教培訓(xùn)的臨床和實驗室人員仍會因?qū)嵺`經(jīng)驗不足或技術(shù)欠純熟而出現(xiàn)長時間反復(fù)試探性插拔移植外管的情況，直至不得已更換使用帶硬質(zhì)內(nèi)芯的導(dǎo)管，這些都容易增加對宮頸或子宮的刺激，引起宮縮甚至造成損傷出血，而血污、雜質(zhì)等的帶入，勢必增加宮內(nèi)污染的風(fēng)險[11]。此外，反復(fù)插管容易使得移植管外管頭端粘附宮頸粘液或周邊細胞組織，造成管體局部堵塞，而當(dāng)裝載胚胎的內(nèi)管再導(dǎo)入其中時會發(fā)生內(nèi)管置入的不順暢，進而使得胚胎難以種植于宮腔的適宜位置，甚至出現(xiàn)胚胎被粘液帶出宮腔的情況，造成患者術(shù)中不適的同時影響胚胎的最終著床。

胚胎移植術(shù)作為ART流程中人為可控的最后關(guān)鍵一步，若因操作不準(zhǔn)確或不夠順暢而導(dǎo)致妊娠的失敗將十分惋惜。用近似密閉的三角形容器來模擬女性宮腔，以探索更佳的胚胎移植操作流程[10]，但所采用的三角形容器和真實的子宮內(nèi)部三維狀態(tài)仍存在不小的差距。而現(xiàn)有的女性生殖系統(tǒng)解剖模型多為硬質(zhì)塑料材質(zhì)，其柔韌性與真實的人體組織差距較大，不適合用以進行胚胎移植培訓(xùn)。本研究首次嘗試用三維掃描及打印技術(shù)來重建女性生殖系統(tǒng)模型，并應(yīng)用于正式胚胎移植前的人員培訓(xùn)。結(jié)果顯示，通過培訓(xùn)，操作人員胚胎種植部位的把控更加準(zhǔn)確、胚胎移植操作時間得到有效縮短，而反復(fù)插拔和更換移植導(dǎo)管的頻次也明顯下降。借助三維模型的模擬練習(xí)能夠逼真地還原出移植手術(shù)的場景，有效增加操作者正式上臺手術(shù)前的實踐經(jīng)驗，提高胚胎移植技術(shù)實施的穩(wěn)定性，也有利于建立規(guī)范的操作流程，是傳統(tǒng)觀摩帶教方法的有益補充。