王雅輝,劉正蓬,褚立,明穎,張義龍,孫志杰,王建華,李哲,孫賀(承德醫(yī)學院附屬醫(yī)院,河北承德 067000; 中國人民解放軍第二六六醫(yī)院)
胸腰椎骨折是指胸腰椎的連續(xù)性遭到破壞,主要致傷誘因為外界暴力、車禍傷、骨質(zhì)疏松等。高能量損傷可導致胸腰椎骨質(zhì)的連續(xù)性及穩(wěn)定性遭到破壞,出現(xiàn)軸向壓縮或者側(cè)方、扭轉(zhuǎn)壓縮,直接導致骨皮質(zhì)斷裂,韌帶和關(guān)節(jié)囊受損,神經(jīng)受刺激,椎間盤被撕裂;嚴重者受損骨質(zhì)可直接損傷機體重要臟器,出現(xiàn)腹腔大出血,如不及時處理,患者病死率極高[1~4]。椎弓根螺釘植入術(shù)是目前治療胸腰椎骨折的主要手段,但手術(shù)復(fù)雜、對手術(shù)操作的準確度要求較高,稍有不慎會導致術(shù)后腦脊液漏、神經(jīng)損傷[5,6]。近年來計算機輔助設(shè)計聯(lián)合3D打印技術(shù)在骨科領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用,其輔助進行椎弓根螺釘置入手術(shù)有助于制備完善的術(shù)前計劃,提前充分考慮傷椎情況,有利于復(fù)雜精細手術(shù)的進行,術(shù)后并發(fā)癥較低。本研究探討計算機輔助設(shè)計聯(lián)合3D打印技術(shù)在胸腰椎骨折椎弓根螺釘置入術(shù)中的應(yīng)用效果。
1.1 臨床資料 選擇承德醫(yī)學院附屬醫(yī)院2015年1~12月收治的胸腰椎骨折患者37例為觀察組,2014年1~12月收治的胸腰椎骨折患者23例為對照組。納入標準:①單純閉合性胸腰椎骨折;②保守治療未見明顯效果;③椎體壓縮超過椎體高度的1/3或脊柱生理彎曲改變;④椎弓根狀況良好,未見骨折;⑤胸腰椎損傷TLIC評分≥3分。排除標準:①伴嚴重骨質(zhì)疏松;②伴脊柱腫瘤;③合并嚴重心腦血管等內(nèi)科疾病;④凝血障礙。觀察組男22例、女15例,年齡19~67(46.9±13.4)歲,病程1~9(4.5±2.6)d;致傷原因:車禍11例,墜落傷12例,暴力損傷8例,其他6例;骨折部位:胸椎骨折5例,腰椎骨折24例,胸腰椎連續(xù)骨折8例;神經(jīng)功能Frankel分級[6]:A級1例、B級2例、C級1例、D級5例、E級28例。對照組男16例、女7例,年齡20~65(44.4±12.5)歲,病程1~14(8.1±4.3)d;致傷原因:車禍10例,墜落傷6例,暴力損傷4例,其他3例;骨折部位:胸椎骨折7例,腰椎骨折14例,胸腰椎連續(xù)骨折2例;神經(jīng)功能Frankel分級:B級1例、C級2例、D級4例、E級16例。兩組性別、年齡等一般資料均具有可比性。本研究通過承德醫(yī)學院附屬醫(yī)院醫(yī)學倫理委員會審核,患者及其家屬均簽署知情同意書。
1.2 手術(shù)方法 觀察組行計算機輔助設(shè)計聯(lián)合3D打印技術(shù)輔助椎弓根螺釘置入術(shù)。術(shù)前計劃:對傷椎及上、下臨近節(jié)段椎體進行薄層CT掃描,層厚1 mm,螺距1.0,將數(shù)據(jù)保存為DICOM格式;將CT數(shù)據(jù)導入Mimics16.0,重建脊柱骨骼三維模型,在軟件中觀察脊柱椎弓根三維結(jié)構(gòu),模擬置釘,尋找最佳置釘入點及方向,以STL格式導出保存。將STL格式數(shù)據(jù)導入Geomagic Studio 2013進行光滑處理、鋪面、封裝,用PLA材料對其進行打印,建立仿真椎體模型。按照手術(shù)正規(guī)流程椎體模型進行預(yù)手術(shù),對手術(shù)中螺釘置入角度、椎弓根釘長度以及置入準確度、入針點等進行充分測量和模擬,觀察椎體活動度,評測結(jié)果。術(shù)中操作:患者進行全麻,根據(jù)傷椎部位和具體情況選擇舒適體位,調(diào)節(jié)手術(shù)臺彎曲度以適應(yīng)患者脊柱曲度,必要時墊軟枕于腹部下方。使用C型臂X線機定位傷椎,選擇進針點,根據(jù)術(shù)前測量頭尾傾角、螺釘外展角差值、螺釘進釘點水平位置差值等確定置釘角度和椎弓根釘長度;打開皮質(zhì)骨,恒力穩(wěn)持開路器緩慢進入,置入螺釘。對照組采用常規(guī)CT檢查進行評估和預(yù)測,對手術(shù)中螺釘置入角度、椎弓根釘長度以及置入準確度、入針點等進行充分測量,手術(shù)方法同上。兩組術(shù)后常規(guī)給予抗生素預(yù)防感染,盡早進行康復(fù)鍛煉。
1.3 相關(guān)指標觀察 ①圍術(shù)期相關(guān)指標:手術(shù)時間、術(shù)中出血量、術(shù)中X線暴露次數(shù)、術(shù)中輸血量。②置釘情況:記錄兩組術(shù)中置釘數(shù)量、置釘準確數(shù),計算置釘準確率;③螺釘一致性相關(guān)指標:術(shù)后即刻進行CT檢查,測量兩組螺釘矢狀面夾角、螺釘內(nèi)傾角差值、螺釘進釘點水平位置差值;④傷椎復(fù)位相關(guān)指標:兩組術(shù)前、術(shù)后6個月進行CT檢查,根據(jù)工作臺圖像系統(tǒng)處理軟件計算傷椎手術(shù)前后高度比、矢狀位后凸Cobb角。⑤記錄兩組術(shù)前、術(shù)后6個月胸腰椎日本骨科協(xié)會(JOA)評分及疼痛視覺模擬評分(VAS),JOA評分越高表示患者恢復(fù)越好,VAS越低表示患者疼痛程度越輕。⑥記錄兩組術(shù)后6個月出血、感染、神經(jīng)損傷、腦脊液漏等并發(fā)癥發(fā)生情況。
2.1 兩組圍術(shù)期相關(guān)指標比較 觀察組與對照組手術(shù)時間分別為(101.54±21.34)、(140.83±23.33)min,術(shù)中出血量分別為(94.84±15.17)、(158.90±21.18)mL,術(shù)中X線暴露次數(shù)分別為(9.92±2.12)、(14.56±4.34)次,術(shù)中輸血量分別為(95.88±23.19)、(149.14±34.78)mL;觀察組手術(shù)時間短于對照組,術(shù)中出血量、術(shù)中X線暴露次數(shù)、術(shù)中輸血量均少于對照組(P均<0.05)。
2.2 兩組置釘情況比較 觀察組術(shù)中置釘256個、置釘準確數(shù)242個、置釘準確率為94.5%,對照組分別為154、115個及74.6%;觀察組置釘準確率高于對照組(P<0.05)。
2.3 兩組螺釘一致性相關(guān)指標比較 觀察組螺釘矢狀面夾角、螺釘內(nèi)傾角差值、螺釘進釘點水平位置差值均低于對照組(P均<0.05)。見表1。
表1 兩組螺釘一致性相關(guān)指標比較
注:與對照組比較,*P<0.05。
2.4 兩組傷椎復(fù)位相關(guān)指標比較 兩組術(shù)后6個月傷椎前后高度比均高于術(shù)前,矢狀位后凸Cobb角均低于術(shù)前(P均<0.05)。觀察組術(shù)后6個月傷椎前后高度比高于對照組,矢狀位后凸Cobb角低于對照組(P均<0.05)。見表2。
表2 兩組手術(shù)前后傷椎復(fù)位相關(guān)指標比較
注:與同組術(shù)前比較,*P<0.05;與對照組同時間點比較,#P<0.05。
2.5 兩組手術(shù)前后胸腰椎JOA評分、VAS比較 兩組術(shù)后6個月胸腰椎JOA評分均高于術(shù)前,VAS均低于術(shù)前(P均<0.05)。觀察組術(shù)后6個月胸腰椎JOA評分高于對照組,VAS低于對照組(P均<0.05)。見表3。
表3 兩組手術(shù)前后胸腰椎JOA評分、VAS比較(分,
注:與同組術(shù)前比較,*P<0.05;與對照組同時間點比較,#P<0.05。
2.6 兩組并發(fā)癥發(fā)生率比較 觀察組術(shù)后發(fā)生出血1例、感染1例,對照組術(shù)后發(fā)生出血1例、感染1例、神經(jīng)損傷1例、腦脊液漏1例;觀察組與對照組并發(fā)癥發(fā)生率分別為5.4%、17.3%,P<0.05。
椎弓根螺釘置入術(shù)是生物力學研究的產(chǎn)物,對患者創(chuàng)傷小,術(shù)中剝離肌肉,以人字脊、橫突根及上關(guān)節(jié)突等解剖標志參考入釘點,通過術(shù)中C型臂X線機透視確定位置,最后通過螺釘置入的方法恢復(fù)脊柱屈伸、側(cè)彎及旋轉(zhuǎn)等活動[4,7]。若術(shù)中置入螺釘位置不當,如螺釘擊穿椎體前方,則會損傷大血管或者胸腹腔重要臟器,導致術(shù)后并發(fā)癥發(fā)生[8]。因此,術(shù)前如果能夠充分模擬傷椎螺釘置入或者精確測量各種角度,將有助于減少術(shù)后并發(fā)癥的發(fā)生并減少術(shù)中出血量[9,10]。3D打印技術(shù)可在術(shù)前對傷椎進行造模,于制作的專門的導板上模擬椎弓根螺釘術(shù),有助于提高手術(shù)成功率及螺釘置入準確性。Parthiban等[11]術(shù)前采用3D打印技術(shù)輔助治療胸腰椎椎體壓縮骨折,結(jié)果顯示該技術(shù)能夠提高兩側(cè)螺釘?shù)囊恢滦?,提高置釘成功率,術(shù)后恢復(fù)效果優(yōu)于術(shù)前用X線評估的患者。
術(shù)前采用3D打印技術(shù)模擬手術(shù)能更加清晰地顯示傷椎形態(tài),提前精準地對傷椎病情進行個體化分析[12~14]。本研究結(jié)果顯示,觀察組手術(shù)時間短于對照組,術(shù)中出血量、術(shù)中X線暴露次數(shù)、術(shù)中輸血量均少于對照組;置釘準確率高于對照組,螺釘矢狀面夾角、螺釘內(nèi)傾角差值、螺釘進釘點水平位置差值均低于對照組;術(shù)后6個月胸腰椎JOA評分高于對照組,VAS低于對照組。進一步證實計算機輔助設(shè)計聯(lián)合3D打印技術(shù)可提高置釘準確率,減少手術(shù)操作誤差,更加準確地契合傷椎及正常椎體,使脊柱更加穩(wěn)定。本研究觀察組并發(fā)癥發(fā)生率低于對照組,說明胸腰椎骨折患者采用計算機輔助設(shè)計聯(lián)合3D打印技術(shù)輔助進行椎弓根螺釘置入術(shù)的安全性更高。
綜上所述,胸腰椎骨折患者采用計算機輔助設(shè)計聯(lián)合3D打印技術(shù)輔助進行椎弓根螺釘置入術(shù)的手術(shù)時間短、損傷小、治療效果好、安全性高,值得臨床借鑒。
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