3D打印技術(shù)在脊柱內(nèi)窺鏡治療老年腰椎管狹窄癥中的應(yīng)用價值

謝廣淵，朱建河，張彥萍，潘偉城，譚志斌

腰椎管狹窄癥是脊柱外科的常見疾病，好發(fā)于老年人，主要表現(xiàn)為間歇性跛行，嚴(yán)重時會影響生活質(zhì)量[1]。對于保守治療效果欠佳，但又難以耐受常規(guī)外科治療的老年患者，微創(chuàng)手術(shù)是一個良好的選擇。近年來脊柱內(nèi)窺鏡手術(shù)被廣泛應(yīng)用于治療腰椎管狹窄癥，效果確切[2]，但老年患者因常合并腰椎退變及骨質(zhì)增生，導(dǎo)致骨性結(jié)構(gòu)分界不清，增加了手術(shù)難度，延長了手術(shù)時間，甚至可能因解剖結(jié)構(gòu)辨識錯誤而造成神經(jīng)損傷。

3D打印技術(shù)的出現(xiàn)，對外科醫(yī)生合理制定術(shù)前規(guī)劃起到了革命性的作用。術(shù)前可通過3D打印制作患者特定解剖部位的實體模型，在模型上進(jìn)行術(shù)前規(guī)劃及手術(shù)預(yù)演，事先了解手術(shù)可能遇到的問題，針對性地制定預(yù)防及補(bǔ)救措施，從而提高手術(shù)的成功率[3]。我科應(yīng)用3D打印技術(shù)結(jié)合脊柱內(nèi)窺鏡治療老年腰椎管狹窄癥，療效滿意，現(xiàn)報道如下。

1 資料與方法

1.1 一般資料

納入標(biāo)準(zhǔn)：①影像學(xué)檢查結(jié)果提示腰椎管絕對狹窄（＜10 mm）且存在間歇性跛行癥狀；②單節(jié)段腰椎管狹窄；③年齡＞60歲，癥狀嚴(yán)重并影響日常生活，有明確的手術(shù)指征；④保守治療超過3個月但療效欠佳。排除標(biāo)準(zhǔn)：①合并腰椎管內(nèi)腫瘤、感染、結(jié)核或類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎、神經(jīng)精神系統(tǒng)疾病；②有腰椎手術(shù)史；③出現(xiàn)雙下肢肌力下降（肌力＜4級）；④合并馬尾綜合征；⑤存在嚴(yán)重腰椎失穩(wěn)；⑥合并嚴(yán)重心肺功能不全，難以耐受手術(shù)。

將2018年1月至2019年1月收治的符合納入標(biāo)準(zhǔn)的32例腰椎管狹窄癥患者，按照隨機(jī)數(shù)字表法隨機(jī)分為3D打印組和對照組，每組16例?；颊咝g(shù)前均行腰椎正側(cè)位及過伸過屈位X線片、薄層CT掃描及MRI檢查。兩組患者性別、年齡、病程、手術(shù)節(jié)段等一般資料比較，差異無統(tǒng)計學(xué)意義，具有可比性（P＞0.05），見表1。本研究經(jīng)醫(yī)院倫理委員會批準(zhǔn)（大朗醫(yī)院倫字第201801號），患者及家屬均已簽署知情同意書。

1.2 手術(shù)方法

1.2.1 對照組 使用Delta系統(tǒng)（Joimax公司，德國）進(jìn)行常規(guī)脊柱內(nèi)窺鏡下減壓治療。采用硬膜外麻醉，患者取俯臥位。C型臂X線機(jī)透視定位手術(shù)節(jié)段，根據(jù)術(shù)前規(guī)劃確定穿刺點，一般選擇棘突旁2.0 cm處作為穿刺點。置入穿刺針，透視下見穿刺針尖位置滿意后，于穿刺點做一長約1.0 cm切口，置入Delta擴(kuò)張通道，工作通道建立后置入內(nèi)窺鏡系統(tǒng)。內(nèi)窺鏡下可見增生骨贅，磨鉆或咬骨鉗清除目標(biāo)部位增生骨質(zhì)，咬除同側(cè)肥厚黃韌帶，顯露硬膜囊；存在根性癥狀的患者需要探查神經(jīng)根管，若有骨性狹窄則將神經(jīng)根管適當(dāng)擴(kuò)大，2組各有1例需行神經(jīng)管擴(kuò)大術(shù)。同側(cè)減壓完成后，調(diào)整內(nèi)窺鏡方向，對準(zhǔn)對側(cè)椎板，經(jīng)棘突基底部清除對側(cè)黃韌帶，完成同一切口下單側(cè)入路雙側(cè)減壓。此時可見硬膜囊明顯膨隆，徹底止血后退出內(nèi)窺鏡及工作通道。術(shù)后絕對臥床，24 h后可在佩戴腰圍的情況下下床活動。

表1 兩組老年腰椎管狹窄癥患者術(shù)前一般資料比較（±s，n=16）

表1 兩組老年腰椎管狹窄癥患者術(shù)前一般資料比較（±s，n=16）

注：-采用Fisher確切概率法

性別/例手術(shù)節(jié)段/例組別年齡/歲病程/月L3/4 L4/5 L5/S1 3D打印組對照組統(tǒng)計檢驗量P值男 9 8女 7 8 66.5±2.510.3±2.6 5 8 67.8±2.710.5±2.967 t=1.411t=0.212-1.0000.1680.8391.000 3 3-

1.2.2 3D打印組 將患者術(shù)前腰椎CT薄層掃描獲取的二維平面圖像數(shù)據(jù)，導(dǎo)入Mimics 14.0軟件（Materialise公司，比利時）中進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，該數(shù)據(jù)包含目標(biāo)區(qū)域內(nèi)骨骼及肌肉、韌帶、血管等軟組織輪廓，利用軟件重建目標(biāo)節(jié)段3D數(shù)字模型。

將重建的3D模型數(shù)據(jù)導(dǎo)入Imageware 12.0軟件（UGS公司，美國），以任意角度、方向?qū)?D數(shù)字模型進(jìn)行旋轉(zhuǎn)、移動，仔細(xì)觀察目標(biāo)部位腰椎關(guān)節(jié)突關(guān)節(jié)、椎板、棘突等結(jié)構(gòu)，測量與手術(shù)相關(guān)的參數(shù)，如椎間孔大小、最佳穿刺點、內(nèi)窺鏡通道進(jìn)入深度及方向、需要切除的骨質(zhì)范圍等。最后將數(shù)據(jù)以STL格式導(dǎo)入3D打印機(jī)，以光敏樹脂為原料，制作出1∶1大小的個性化腰椎管狹窄實體解剖模型。通過實物模型觀察患者椎管狹窄、關(guān)節(jié)增生以及神經(jīng)根管、椎間孔狹窄情況，結(jié)合之前測量的各項參數(shù)，制定相應(yīng)的治療方案，并在模型上進(jìn)行手術(shù)模擬，進(jìn)一步確定患者減壓的部位和范圍。術(shù)中將3D模型帶入手術(shù)室，在穿刺及減壓過程中以3D模型作為參照。其他內(nèi)窺鏡手術(shù)方法及麻醉方式、體位、術(shù)后處理等與對照組一致。

1.3 觀察指標(biāo)

記錄兩組患者手術(shù)時間、術(shù)中透視次數(shù)及并發(fā)癥發(fā)生情況。記錄術(shù)前、術(shù)后1周及末次隨訪時兩組患者的腰痛視覺模擬量表（visual analogue scale，VAS）評分和Oswestry功能障礙指數(shù)（Oswestry disability index，ODI）[4-5]。評估患者術(shù)后間歇性跛行改善情況：優(yōu)為間歇性跛行完全消失；良為有明顯改善，但生活無明顯影響；中為有部分改善，對生活仍有部分影響；差為無任何改善[6]。

1.4 統(tǒng)計學(xué)方法

采用SPSS 18.0統(tǒng)計軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，計量資料以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差（±s）表示，兩組比較采用兩獨立樣本t檢驗，手術(shù)前后不同時相點比較采用重復(fù)測量的方差分析，組間兩兩比較采用兩LSD-t檢驗，計數(shù)資料以例或率表示，比較采用Fisher確切概率法，P＜0.05為差異具有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié)果

隨訪時間6～12個月，平均隨訪時間8.4個月。如表2所示，3D打印組術(shù)中透視次數(shù)、手術(shù)時間均優(yōu)于對照組（P＜0.05）。兩組患者術(shù)后1周復(fù)查CT及MRI，影像學(xué)表現(xiàn)提示腰椎管狹窄得到顯著改善。

如表2所示，兩組患者術(shù)后1周腰痛VAS評分、ODI均較術(shù)前有所改善，末次隨訪時腰痛VAS評分、ODI進(jìn)一步下降（P＜0.05）；3D打印組術(shù)后各時相點腰痛VAS評分均低于對照組（P＜0.05），但兩組術(shù)后ODI比較并無統(tǒng)計學(xué)差異（P＞0.05）。末次隨訪3D打印組間歇性跛行改善結(jié)果：優(yōu)8例、良6例、中2例，對照組優(yōu)4例、良10例、中2例，兩組優(yōu)良率均為14/16。典型病例見圖1。

3D打印組無傷口感染、腦脊膜撕裂、神經(jīng)根損傷等并發(fā)癥發(fā)生；對照組1例術(shù)中有頸項部酸脹感，撤出內(nèi)鏡后癥狀即刻緩解，另有1例術(shù)后出現(xiàn)穿刺部位感染，給予抗生素及換藥治療后傷口愈合。

表2 兩組老年腰椎管狹窄癥患者療效指標(biāo)比較（±s）

表2 兩組老年腰椎管狹窄癥患者療效指標(biāo)比較（±s）

注：*與術(shù)前比較，P＜0.05；#與術(shù)后1周比較，P＜0.05；VAS：視覺模擬量表；ODI：Oswestry功能障礙指數(shù)

組別3D打印組對照組t值P值例數(shù)16 16手術(shù)時間/min術(shù)中透視次數(shù)/次 隨訪時間/月85.1±21.04.1±1.18.6±2.6 106.4±29.610.2±2.88.3±2.3 2.3538.1120.352 0.026＜0.0010.732 VAS評分/分ODI/%組別術(shù)前 術(shù)后1周 末次隨訪F值P值 術(shù)前 術(shù)后1周 末次隨訪F值P值打印組4.1±0.81.8±0.5*1.1±0.6*#108.672＜0.00131.1±3.820.7±2.5*14.6±2.4*#126.312＜0.001照組4.2±0.92.5±0.6*2.1±0.4*#56.669＜0.00130.2±3.921.1±2.3*15.9±1.8*#105.671＜0.001 t值0.3323.5895.5480.6600.4731.731 P值0.7420.001＜0.0010.5140.6410.093 3D對

圖1 3D打印技術(shù)結(jié)合脊柱內(nèi)窺鏡行腰椎管擴(kuò)大減壓術(shù)治療腰椎管狹窄癥手術(shù)前后影像學(xué)圖片（男，67歲）1A術(shù)前CT軸位片示L4/5水平小關(guān)節(jié)增生內(nèi)聚，側(cè)隱窩狹窄1B術(shù)前MRI軸位片示L4/5水平椎管明顯狹窄，硬膜囊受壓變形1C術(shù)后1周CT軸位片見內(nèi)聚關(guān)節(jié)突已切除，側(cè)隱窩擴(kuò)大，椎管明顯擴(kuò)大1D術(shù)后1周MRI軸位片示椎管獲有效擴(kuò)大，硬膜囊明顯膨?。t色箭頭），左側(cè)肌間隙內(nèi)高信號影（黃色箭頭）為內(nèi)鏡置入通道

3 討論

對于腰椎管狹窄癥，臨床治療最常用的是腰椎減壓融合內(nèi)固定術(shù)[7-9]，可對神經(jīng)根管、側(cè)隱窩起到徹底減壓及節(jié)段性穩(wěn)定的作用，但也存在創(chuàng)傷大、操作復(fù)雜、出血過多、醫(yī)療費用高、后續(xù)相鄰節(jié)段退變加劇等問題。隨著脊柱微創(chuàng)技術(shù)的不斷發(fā)展，脊柱內(nèi)窺鏡逐漸應(yīng)用于各種脊柱相關(guān)疾患，無論是頸椎、胸椎，還是腰椎疾病，均可使用脊柱內(nèi)窺鏡治療。

3.1 脊柱內(nèi)窺鏡治療腰椎管狹窄癥

脊柱內(nèi)窺鏡主要有椎間孔鏡和椎間盤鏡，均可用于治療腰椎間盤突出癥、腰椎管狹窄等多種下腰痛相關(guān)疾病[10-12]。內(nèi)窺鏡手術(shù)對脊柱正常解剖結(jié)構(gòu)破壞少，僅需切除目標(biāo)區(qū)域的部分關(guān)節(jié)突或椎板，術(shù)后不會影響脊柱的穩(wěn)定性；同時還具有創(chuàng)傷小、出血少、住院時間短、術(shù)后康復(fù)快、手術(shù)費用低廉、療效確切等突出優(yōu)點。國內(nèi)王朝暉等[13]采用內(nèi)窺鏡技術(shù)治療80例單節(jié)段腰椎間盤突出癥患者，療效優(yōu)良率為90%；國外Kim等[14]應(yīng)用脊柱內(nèi)窺鏡治療48例腰椎管狹窄癥患者，療效優(yōu)良率為96%，術(shù)后及長期隨訪VAS評分及ODI均較術(shù)前明顯改善。

然而，在治療腰椎管狹窄癥的過程中，應(yīng)用脊柱內(nèi)窺鏡需警惕適應(yīng)證的擴(kuò)大化，嚴(yán)格掌握脊柱內(nèi)窺鏡的適應(yīng)證是保障手術(shù)療效的基礎(chǔ)。對于老年腰椎管狹窄癥患者，應(yīng)排除合并腰椎失穩(wěn)或多節(jié)段腰椎管狹窄等禁忌證。本研究嚴(yán)格選擇手術(shù)病例，這是兩組患者均取得滿意療效的前提和必要條件。

3.2 3D打印結(jié)合脊柱內(nèi)窺鏡手術(shù)的優(yōu)勢

脊柱內(nèi)窺鏡治療也存在一定缺陷，鏡下操作視野狹小，術(shù)中解剖結(jié)構(gòu)辨認(rèn)困難。尤其對于老年腰椎管狹窄癥患者，其關(guān)節(jié)突關(guān)節(jié)增生內(nèi)聚明顯，術(shù)中解剖結(jié)構(gòu)難以辨認(rèn)，易引起副損傷。既往術(shù)前主要是基于X線片、CT及MRI等影像學(xué)圖片，但在二維影像圖片上很難完全了解預(yù)定手術(shù)區(qū)域的解剖情況。隨著影像技術(shù)的不斷發(fā)展，CT掃描三維重建逐漸為脊柱外科醫(yī)生所熟知，但對提高臨床診斷和指導(dǎo)術(shù)前手術(shù)規(guī)劃的作用仍然有限。總之，脊柱內(nèi)窺鏡外科手術(shù)要求術(shù)者具有豐富的臨床經(jīng)驗，在仔細(xì)閱讀影像學(xué)資料的基礎(chǔ)上進(jìn)行充分的手術(shù)規(guī)劃，對手術(shù)范圍進(jìn)行評估，同時在術(shù)中準(zhǔn)確識別鏡下解剖結(jié)構(gòu)，從而實現(xiàn)徹底減壓。

3D打印技術(shù)的優(yōu)勢在于：①制作出1∶1大小的實體解剖模型來模擬病變節(jié)段，準(zhǔn)確反映椎管骨性結(jié)構(gòu)，幫助術(shù)者掌握小關(guān)節(jié)增生內(nèi)聚、側(cè)隱窩狹窄等情況，使其對腰椎管狹窄癥的認(rèn)識更加立體直觀[15]。②在3D打印模型上進(jìn)行術(shù)前規(guī)劃，預(yù)判手術(shù)操作的難點，對手術(shù)設(shè)計進(jìn)行精準(zhǔn)有效的指導(dǎo)，實現(xiàn)個性化治療。③術(shù)者可在實體模型上進(jìn)行操作演練，以便術(shù)中準(zhǔn)確定位進(jìn)針點，判斷穿刺深度及角度，避免損傷神經(jīng)根管及硬膜囊[16]。④通過術(shù)前模擬確定咬除關(guān)節(jié)突、椎板的范圍，以便在不影響減壓效果的同時盡可能縮小減壓范圍，減少對脊柱穩(wěn)定性的影響，降低患者的疼痛程度。⑤用于脊柱內(nèi)窺鏡臨床教學(xué)，不僅幫助學(xué)員對疾病有全面理解，還使學(xué)員獲得更多的手術(shù)訓(xùn)練機(jī)會，提升手術(shù)教學(xué)的質(zhì)量與效率，增強(qiáng)年輕醫(yī)師掌握脊柱內(nèi)窺鏡手術(shù)的自信心[17]。

3.3 3D打印結(jié)合脊柱內(nèi)窺鏡手術(shù)的臨床療效

賴居易等[18]利用3D打印實體模型輔助椎間孔鏡治療腰椎間盤突出癥，結(jié)果證實，3D打印模型輔助組在手術(shù)時間、術(shù)中出血量、術(shù)后并發(fā)癥等方面均優(yōu)于對照組。史舅生[19]的研究則發(fā)現(xiàn)，借助3D打印技術(shù)可實現(xiàn)術(shù)前測量、手術(shù)入路選擇和手術(shù)難度預(yù)評估等，從而指導(dǎo)術(shù)中操作，利于椎間孔成形治療。

本研究中3D打印組手術(shù)時間及透視次數(shù)均明顯少于對照組，說明術(shù)前在3D模型上的演練使術(shù)者更加熟悉手術(shù)節(jié)段的解剖結(jié)構(gòu)，縮短了術(shù)中操作時間。對照組1例患者出現(xiàn)感染，該患者關(guān)節(jié)突增生明顯，術(shù)中穿刺和總手術(shù)時間延長，而手術(shù)時間與傷口感染發(fā)生率之間存在正相關(guān)[20-21]。另1例患者術(shù)中出現(xiàn)頸項部疼痛，撤出內(nèi)鏡后癥狀即刻緩解，考慮是手術(shù)時間延長后充當(dāng)內(nèi)鏡介質(zhì)的生理鹽水進(jìn)入硬膜外腔隙所致。本研究中3D打印組患者術(shù)后VAS評分明顯低于對照組，這與3D打印組術(shù)前規(guī)劃充分、切除骨性結(jié)構(gòu)較少、對腰椎穩(wěn)定性破壞小有關(guān)。兩組術(shù)后ODI均較術(shù)前有明顯改善，但兩組之間術(shù)后ODI相似，說明兩組患者術(shù)后臨床癥狀均顯著好轉(zhuǎn)，腰痛程度并未影響患者的術(shù)后功能，這與兩組間歇性跛行緩解的結(jié)果也是相一致的。

綜上所述，3D打印技術(shù)結(jié)合脊柱內(nèi)窺鏡治療老年腰椎管狹窄癥療效滿意。應(yīng)用3D打印技術(shù)雖不能顯著提高手術(shù)療效，但可以縮短手術(shù)時間，改善術(shù)后腰痛，更利于術(shù)后的快速康復(fù)。由于該技術(shù)難度小，因此適合推廣應(yīng)用。為使脊柱內(nèi)窺鏡手術(shù)真正提升到個體化治療階段，目前已有將3D打印內(nèi)窺鏡個體化穿刺導(dǎo)板和工作通道用于臨床的初步報道[22-23]?？傊S著3D打印技術(shù)的不斷進(jìn)步，脊柱內(nèi)窺鏡手術(shù)將迎來新的契機(jī)，向個性化、精準(zhǔn)化方向快速發(fā)展。