3D打印在頸椎啞鈴形腫瘤手術入路選擇中的應用

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(沈陽軍區(qū)總醫(yī)院骨科，遼寧 沈陽 110000)

大部分頸椎啞鈴形腫瘤是以神經(jīng)源性腫瘤為主，多數(shù)為良性的神經(jīng)腫瘤或神經(jīng)纖維瘤，少數(shù)為低度惡性神經(jīng)源性腫瘤。隨著現(xiàn)代影像技術水平的發(fā)展，越來越多的啞鈴形腫瘤患者通過影像學確診。頸椎是啞鈴形腫瘤的多發(fā)位置[1-2]，手術切除是治療啞鈴形腫瘤的有效方法。但是該區(qū)域復雜的解剖結構和多變的啞鈴形腫瘤形態(tài)使得該腫瘤的處理變得極為困難，手術入路的選擇直接關系到腫瘤的切除效果，而徹底切除腫瘤組織能夠有效降低術后復發(fā)率[3-5]。因此選擇合適的手術入路能夠盡可能徹底地切除腫瘤，直接影響患者的預后效果，減少周圍血管、神經(jīng)損傷，降低圍手術期風險[6-10]。本研究通過17例頸椎啞鈴形腫瘤手術入路的選擇，探討了3D打印技術在頸椎啞鈴形腫瘤手術入路選擇中的應用，現(xiàn)報告如下。

1 資料與方法

1.1 臨床資料

選取2012年8月至2017年2月于我院行3D打印模型及手術治療的頸椎啞鈴形患者17例，其中男10例，女7例；年齡18～61歲，平均(42.9±10.8)歲；病程0.3～72個月，平均(14.7±21.3)個月，術前JOA(Japanese Orthopaedic Association，JOA)評分4～17分，平均(11.5±4.6)分。臨床癥狀表現(xiàn)為頸部疼痛不適7例，肢體麻木、疼痛10例，肢體無力7例，行走不穩(wěn)9例，無癥狀1例。根據(jù)Frankel分級，5例E級、8例D級、4例C級。腫瘤累及部位：累及C1～C2節(jié)段4例，累及C2～C3節(jié)段3例，累及C3～C4節(jié)段4例，累及C4～C5節(jié)段4例，累及C6～C7節(jié)段2例，累及C7～T1節(jié)段1例，其中1例累及C3～C4、C4～C5節(jié)段，共累及18個節(jié)段，35個椎體。Asazuma分型中[2]，分別根據(jù)腫瘤橫向累及范圍和縱向累及的椎間孔(intervertebral foramens,IF)及橫突孔(transverse foramens,TF)的數(shù)目進行IF、TF分期及腫瘤分類。本組中IF分期：Ⅰ期15例(僅累及1個椎間孔)、Ⅱ期2例(累及2個椎間孔)、Ⅲ期無(累及3個或3個以上椎間孔)；TF分期：Ⅰ期4例(累及1個椎間孔)、Ⅱ期13例(累及1個橫突孔)、Ⅲ期無(累及 2個及以上的橫突孔)。Asazuma腫瘤分類：Ⅰ型3例，Ⅱa型5例，Ⅱb型5例，Ⅱc型1例，Ⅲa型1例，Ⅲb型1例，Ⅴ型1例(表1)。所有患者術前影像學檢查均支持頸椎啞鈴形腫瘤診斷。

1.2 手術入路選擇

17例患者術前全部行頸椎CTA掃描，將掃描數(shù)據(jù)以DICOM格式導入計算機輔助設計軟件，重建個性化頸椎、血管及腫瘤數(shù)字化模型，存儲為STL格式文件，利用計算機輔助軟件及3D打印機制作頸椎、血管及腫瘤的3D打印實體模型。組織本科室3名具有高級職稱的醫(yī)師對每例患者先不結合3D打印模型進行第一次討論，選擇手術入路并記錄，之后結合個性化3D打印模型，第二次制定手術入路并記錄，選取第二次討論中選擇不少于2人次的手術入路作為該患者的實際手術入路。如3名醫(yī)師給予方案都不同，則請第4名具有高級職稱的醫(yī)師決定手術入路。針對同一患者參與2次討論的醫(yī)師必須相同，不同患者之間參與討論的醫(yī)師可以不同。本研究患者及家屬知情同意，并得到本院倫理委員會批準。

1.3 手術方法

前路手術過程：全身麻醉后取仰臥位，頭適度后仰，常規(guī)消毒鋪巾，根據(jù)腫瘤位置選擇斜行或橫行切口。于胸鎖乳突肌與肩胛舌骨肌之間隙剝離。根據(jù)腫瘤位置，摘除腫瘤前方椎體或向側方顯露瘤體及椎間孔內(nèi)。仔細分離腫瘤與脊髓，摘除腫瘤，送病理檢查，植入鈦網(wǎng)、鈦板等?？p合、沖洗、留置引流管。術后2～3 d拔出引流管，在頸托保護下下床活動，術后7 d拆線。

后路手術過程：全身麻醉后取俯臥，頸部中立位并置于頭圈內(nèi)。常規(guī)消毒鋪巾，作頸后正中切口。切除相應病變節(jié)段椎板及側塊，探查椎管，沿腫瘤走行保護好血管、神經(jīng)，行腫瘤切除，送病理檢查。再次探查椎管，神經(jīng)減壓。行椎弓根或側塊螺釘內(nèi)固定，沖洗、植骨融合，留置引流管，縫合。術后2～3 d拔出引流管，3～7 d頸托保護下下床活動，12～14 d拆線。

側方入路手術過程：全身麻醉后取側臥位，頭適度后仰并置于頭圈內(nèi)，頭部及肩部固定，常規(guī)消毒鋪巾。自頭夾肌止點向前下方弧形切口，切開頸闊肌，找到頸動脈鞘，處理胸鎖乳突肌、頭夾肌，顯露橫突和橫突孔，游離椎動脈，必要時可擴大椎間孔行半椎板切除，顯露腫瘤，沿腫瘤表面剝離，切除腫瘤組織，送病理檢查?？p合沖洗留置引流管。術后2～3 d拔出引流管，術后3～7 d頸托保護下下床活動，術后12～14 d拆線。

枕后遠側入路過程：全身麻醉后取俯臥位，頭適度后仰并置于頭圈內(nèi)，常規(guī)消毒鋪巾。行右/左側乳突至枕骨粗隆弧形切口并沿頸后正中向下延長至C3棘突水平。逐層切開皮膚、皮下、深筋膜。枕部顯露枕后部分顱骨至枕骨大孔骨質(zhì)，頸部常規(guī)顯露C1后弓、C2棘突、椎板，根據(jù)病變節(jié)段行半椎板或全椎板切除減壓，顯露腫瘤組織，小心剝離腫瘤，雙極電凝止血，送病理檢查。行側塊或椎弓根螺釘置入，側塊關節(jié)間、椎板間自體骨植骨融合?？p合沖洗留置引流。術后2～3 d拔出引流管，術后5～7 d頸托保護下下床活動，術后12～14 d拆線。

若腫瘤位于硬膜內(nèi)脊髓外，保護脊髓，小心分離，沿神經(jīng)根或腫瘤探查，保護神經(jīng)根，切除腫瘤組織，若腫瘤包裹神經(jīng)根，可根據(jù)術中情況及受累神經(jīng)節(jié)段，保留或切斷神經(jīng)根，仔細縫合硬膜。若腫瘤位于硬膜外，小心分離腫瘤與硬膜組織，同樣方法處理載瘤神經(jīng)根。術中若出現(xiàn)腫瘤組織與血管粘連嚴重分離困難或骨性組織阻擋，可備好止血材料，術中提前給予血管結扎和咬除阻擋部分骨質(zhì)，盡可能完整、徹底地切除腫瘤。

1.4 療效評價

對所有患者術前及術后2個月進行頸椎JOA評分，評估患者術后神經(jīng)功能改善程度，計算JOA改善率。改善率=[治療后評分-治療前評分]/[17-治療前評分]×100%。

1.5 統(tǒng)計學分析

2 結果

2.1 手術入路選擇結果

根據(jù)術前結合3D打印模型制定的手術入路，所有患者均順利完成手術，術中完全切除腫瘤組織。術前不結合3D打印模型制定手術入路中，3名具有高級職稱醫(yī)師均選擇同一手術入路8例患者，2名醫(yī)師選擇同一手術入路9例患者，無3名醫(yī)師選擇手術入路均不相同的患者，結合3D打印技術制作的3D打印模型選擇的手術入路對比前次手術入路，3名醫(yī)師制定手術入路中改變手術入路13次(25%)，最終5例(29%)患者改變手術入路(表1)，包括2例后方入路改為側方入路，2例側方入路改為后方入路，1例側方入路改為前方入路，兩次手術入路討論未出現(xiàn)3名醫(yī)師提出3種不同手術入路的情況，最后行后方入路手術患者11例，前方入路手術患者1例，側方入路手術患者3例，枕后遠側入路2例。

2.2 手術結果

手術時間130～370 min，平均(247.1±72.4)min；術中出血300～3 500 mL，平均(964.7±773.7)mL；術中輸血0～2 800 mL，平均(417.6±703.8)mL，其中9例患者未輸血。所有患者均行內(nèi)固定。2例患者由于腫瘤包裹椎動脈而預先以銀夾夾閉結扎椎動脈，其余病例無椎動脈損傷。術后腦脊液漏4例，神經(jīng)根刺激癥狀1例及一過性癥狀加重2例(3例患者均于術后1周內(nèi)緩解)，1例患者因合并睡眠呼吸暫停綜合征，術后插管狀態(tài)下轉入ICU，1例患者術后行腰大池引流8 d，1例患者術后切口脂肪液化、延遲愈合，無切口感染，1例患者術后枕后皮膚感覺喪失。術后病理提示：神經(jīng)鞘瘤12例，神經(jīng)纖維瘤2例，神經(jīng)纖維瘤合并血管平滑肌瘤1例，脊膜瘤2例。住院時間15～33 d，平均(23.7±5.2)d；術后2個月JOA評分10.5～17分，平均(14.3±2.3)分，與術前JOA評分比較差異有統(tǒng)計學意義(t=-4.38，P<0.01)；JOA評分改善率42.5%；Frankel分級10例E級、7例D級，除5例患者術前Frankel分級為E級，其余8例患者術后分級均有改善，4例Frankel分級未改善的患者自覺感覺、運動功能都較術前有好轉(表2)；術后隨訪1～35個月，平均(10.0±8.1)個月，術后所有患者1年內(nèi)至少行1次MR平掃，隨訪期間無患者出現(xiàn)腫瘤復發(fā)。

表1 3名醫(yī)師兩次手術入路討論結果(人/次)

表2 術前及術后2周Frankel分級(例)

3 討論

頸椎啞鈴形腫瘤早期無明顯癥狀，部分患者可能出現(xiàn)頸枕部疼痛或不適，當出現(xiàn)明顯神經(jīng)癥狀時影像學常常提示巨大的腫瘤占位，脊髓及神經(jīng)根受壓嚴重。啞鈴形腫瘤形態(tài)多變，常與頸神經(jīng)根伴行，部分腫瘤位于硬膜內(nèi)壓迫脊髓，術中分離過程中極易損傷神經(jīng)，術中難以徹底切除，不但需要合適的器械幫助，還要求術者具有嫻熟精確的手術技巧和經(jīng)驗，部分病例報告中提示腫瘤的切除率僅為86%～94%[11-14]。頸椎啞鈴形腫瘤病理結果常提示為神經(jīng)鞘瘤及神經(jīng)纖維細胞瘤，僅有極少數(shù)為惡性腫瘤[3-5]。頸椎啞鈴形腫瘤由于其解剖結構的特殊性，在手術切除中具有一定的困難，包括術中出血多、血管及神經(jīng)損傷的可能、腫瘤切除不完徹底等并發(fā)癥。對于載瘤神經(jīng)的處理，Celli[15]認為為了達到腫瘤徹底切除，傾向于切除載瘤神經(jīng)。因此頸椎啞鈴形腫瘤的外科處理較為復雜，合理的手術入路選擇包括術者術前對腫瘤形態(tài)、位置的詳細了解以及頸部血管、神經(jīng)及器官組織等解剖知識的綜合判斷。

頸椎啞鈴形腫瘤的形態(tài)多變且局部解剖結構復雜，同樣其手術入路方案也多種多樣，包括后方正中入路、側后方入路、側方入路、前后聯(lián)合入路等，其中后正中入路在手術入路中所占比例最高，多數(shù)位于脊髓背側的腫瘤選用此入路，術中多伴有椎板或半椎板切除，且根據(jù)術中情況決定是否切除關節(jié)突[5]，單純的后入路手術能夠有效顯露至硬膜囊4 cm處，術中減壓效果好，神經(jīng)損傷概率小，但對于瘤體外緣距離硬膜囊4 cm以上的腫瘤，單純的后路手術作用有限，因此若腫瘤累及神經(jīng)腹、外側結構時常需要聯(lián)合前路或側路手術。Zhao等[16]報道16例患者中有4例輔以前路手術。頸后外側入路雖然能夠充分暴露超過硬膜囊4 cm以上的腫瘤，顯露范圍較為廣泛，但需要切斷頸后外側肌群，創(chuàng)傷較大，不作常規(guī)使用。前方入路可以較好地顯露硬膜囊腹側結構及椎體的腫瘤，較早地顯露椎動脈，對術中管理血管、控制出血有利，但據(jù)文獻報道，該術式可能損傷頸部迷走神經(jīng)、副神經(jīng)和舌下神經(jīng)等，對于脊髓背側的腫瘤組織顯露困難[17]。側方入路可以充分顯露椎間孔區(qū)域，甚至直視下處理椎動脈，保護神經(jīng)根，達到安全切除腫瘤的效果，但是對于位置深在的腫瘤該入路不能很好顯露腫瘤全貌。枕后遠側入路能夠有效顯露頸枕區(qū)域腫瘤組織，保護椎動脈及神經(jīng)，但術中可能損傷枕后皮神經(jīng)，本組中1例患者術后出現(xiàn)枕后部分皮膚感覺喪失。各手術入路的目的都在于徹底切除腫瘤組織，但每種手術入路均有局限性，術前應仔細了解腫瘤形態(tài)、熟知頸部局部解剖結構，必要時可以多種手術入路聯(lián)合使用。正確的手術入路選擇是頸椎啞鈴形腫瘤成功切除的重要因素之一，不同的手術入路適用于不同形態(tài)的腫瘤組織，沒有哪一種入路可以顯露所有形態(tài)的腫瘤，可以多種手術入路相結合，盡可能完全暴露出腫瘤組織及周圍血管、神經(jīng)，避免術中二次損傷，同時達到徹底切除腫瘤的目的。

許多學者提出了不同的頸椎啞鈴形腫瘤的分型，指導術者結合不同分型選擇手術入路[13,17-19]。Eden[18]最早于1941年提出了頸椎啞鈴形腫瘤的分型，該分型曾一度作為“金標準”使用，然而該分型隨著CT及MR等影像學技術的發(fā)展，已不再重要。Asazuma等[17]于2004年以MR、CT等影像學表現(xiàn)為基礎提出分型，旨在以三維的方式分析腫瘤的外形和位置，幫助外科醫(yī)生形象地了解腫瘤形狀，該分型分為9大類型，并根據(jù)IF和TF分期明確縱向上腫瘤的形態(tài)。Ⅰ、Ⅱa、Ⅲa型及局限于椎體和椎板的Ⅳ和Ⅴ型病變可單純頸后路手術切除，Ⅱb、Ⅱc、Ⅲb型腫瘤建議行前后路聯(lián)合手術，該分型較為經(jīng)典，在臨床治療中得到了廣泛的應用，但仍有部分形態(tài)的腫瘤該分型不能覆蓋。肖建如等[19]于2006年提出頸椎啞鈴形腫瘤的外科分期與重建策略，在軸位影像學上將脊柱分為6大解剖區(qū)域：椎管內(nèi)區(qū)、椎弓根及椎間孔內(nèi)區(qū)、椎板和棘突區(qū)、椎體區(qū)、椎間孔后外側區(qū)和椎間孔出口前外區(qū)，根據(jù)這些區(qū)域將啞鈴腫瘤分為5期(Ⅰ～Ⅴ期)，建議術者根據(jù)分期選擇手術入路，Ⅰ期可選擇后外側手術入路，Ⅱ期可選擇后外側入路，Ⅲ期可選擇前后路聯(lián)合入路或后外側入路，Ⅳ期可選擇前后聯(lián)合入路，Ⅴ期可根據(jù)不同節(jié)段的受累情況參照之前的分期選擇手術入路，該方法較為簡單易記。Jiang等[13]于2009年提出了北醫(yī)三院分型(PUTH分型)，同樣根據(jù)腫瘤位置的軸位影像學分別畫出2條線，分別為正中矢狀軸和延神經(jīng)根走行的神經(jīng)軸，結合腫瘤與椎管的關系沿正中矢狀軸分為5個區(qū)域(Ⅰ～Ⅴ)以及神經(jīng)軸分為4個區(qū)域(A～D)，最后將腫瘤分為7型，此分型較之前有一定的細化和補充，術者根據(jù)分型直接選擇合適的手術入路。

上述啞鈴形腫瘤的分型方法可以幫助醫(yī)師選擇合適的手術入路，從而達到腫瘤組織的徹底切除，降低術后復發(fā)概率。但是此類分型多以腫瘤的軸位影像學表現(xiàn)進行區(qū)域劃分，腫瘤的形態(tài)缺乏進一步的描述，分型具有明顯的局限性，或太過復雜，或太過簡單不能很好指導臨床，且上述分型不能表達腫瘤與椎動脈等頸部血管的關系，椎動脈等頸部血管需要術者分散較多精力去尋找、分離或提前結扎處理。另一方面因為腫瘤具有豐富血供的特征，若術中不能很好地分辨、處理好這血管，術中可能增加血管損傷風險，同時也增加手術風險，如果盲目結扎部分重要血管術后可能出現(xiàn)頭暈等腦供血不足的表現(xiàn)。

近年來提出的一些分型都是基于二維平面圖像試圖以二維圖像的方式來解剖腫瘤的外形、位置以及與周圍血管、椎體的關系，以此幫助外科醫(yī)生了解腫瘤物理特征及組織毗鄰。但是對于腫瘤周圍增生的粗大血管，僅靠影像學資料很難全面了解血管走行及毗鄰關系，術中易造成血管損傷，增加手術風險，各類分型系統(tǒng)也未涉及到異常血管走行。本研究中我科通過術前全面影像檢查，結合3D打印技術重建頸椎啞鈴形腫瘤，能夠幫助術者更加直觀地觀察脊柱、腫瘤及血管的關系，將各解剖結構以數(shù)字化方式重建打印，幫助術者精確了解術區(qū)情況，尤其對于腫瘤外形、腫瘤與椎體、腫瘤與椎間孔、腫瘤與血管間的關系顯示效果優(yōu)秀。術中根據(jù)3D打印模型有效切除腫瘤組織，所有術者均表示3D打印模型重建的腫瘤、脊柱和血管的準確性高，在術前選擇手術入路中幫助較大，能夠有效幫助術者選擇優(yōu)勢手術入路，降低手術風險，提高腫瘤的切除率，尤其對于各分型系統(tǒng)不能包含的復雜腫瘤和血管異常走行顯示效果優(yōu)異。但多位術者指出，3D打印模型與實際術中情況仍有一定差異，不能完全按照3D打印模型手術，術中仍要小心保護神經(jīng)、血管，同時盡可能地切除腫瘤組織。

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