3D打印技術(shù)輔助脊柱腫瘤手術(shù)治療的臨床應(yīng)用

章玉冰 余潤澤 陶學(xué)順 王偉風(fēng)

流行病學(xué)報道顯示，脊柱腫瘤發(fā)生例數(shù)占全身骨腫瘤總數(shù)的6.0%～9.0%[1]，其中多數(shù)為轉(zhuǎn)移性腫瘤[2]。對于如何完整準(zhǔn)確切除脊柱腫瘤組織，延長生存時間及改善生存質(zhì)量越來越受到醫(yī)學(xué)界的關(guān)注。3D 打印技術(shù)能夠?qū)ψ刁w模型進行完美三維再現(xiàn)，清晰顯示椎體、病灶及周圍血管神經(jīng)毗鄰關(guān)系，從而協(xié)助制定更佳手術(shù)方案。研究顯示，3D 打印技術(shù)在提高置釘成功率、避免椎動脈及神經(jīng)根損傷，改善手術(shù)療效方面具有優(yōu)勢[3]。本文旨在探討3D打印技術(shù)輔助治療脊柱腫瘤療效，現(xiàn)報告如下。

1 資料與方法

1.1 一般資料

本組納入標(biāo)準(zhǔn)：①年齡<80歲；②單發(fā)脊柱腫瘤或局限性脊柱轉(zhuǎn)移；③伴有不同程度局部疼痛及肢體神經(jīng)功能障礙。排除標(biāo)準(zhǔn)：①原發(fā)病病灶已廣泛轉(zhuǎn)移；②合并嚴(yán)重的肝腎疾病、心血管疾病、血液病；③高齡患者，年齡>80歲等。根據(jù)納入和排除標(biāo)準(zhǔn)，本組脊柱腫瘤患者16例，男性 7例，女性 9例；年齡21～75歲，平均51歲；其中椎體血管瘤2例，骨轉(zhuǎn)移瘤5例，神經(jīng)鞘瘤9例；頸椎2例，胸椎8例，腰椎6例；術(shù)前均有不同程度局部疼痛癥狀及肢體神經(jīng)功能障礙，且具有手術(shù)指征。

1.2 方法

1.2.1 3D打印 MSCT和CTA掃描脊柱病灶區(qū)域，將數(shù)據(jù)導(dǎo)入重建軟件，構(gòu)建3D數(shù)字模型，對需要打印區(qū)域進行分割，分割完成后鏈接3D打印機，逐層打印實體模型，固化后得到3D 實體脊柱模型。

1.2.2 虛擬手術(shù)及設(shè)計手術(shù)方案 參考3D打印脊柱模型確定瘤體大小、范圍及空間狀態(tài)，標(biāo)明椎體內(nèi)腫瘤位置，明確周圍血管神經(jīng)毗鄰關(guān)系及侵犯情況，結(jié)合術(shù)前脊柱MRI及CTA等技術(shù)，根據(jù)患者全身情況制定個性化手術(shù)方案。術(shù)中按照術(shù)前規(guī)劃的手術(shù)入路及步驟進行，術(shù)中依據(jù)具體病變情況調(diào)整后實現(xiàn)腫瘤組織完整徹底切除，避免鄰近重要血管、神經(jīng)損傷。

1.2.3 手術(shù)方法 選擇合適的術(shù)式和手術(shù)入路：① 經(jīng)皮球囊擴張椎體成形術(shù)(PKP)，對椎體血管瘤，采用局麻下后路PKP術(shù)，對椎體血管瘤采用骨水泥填充，該術(shù)式創(chuàng)傷小、恢復(fù)快、并發(fā)癥少。②單純腫瘤切除，術(shù)前根據(jù)腫瘤所在部位虛擬手術(shù)，設(shè)計最佳入路，顯微鏡下盡可能徹底地剝離、切除腫瘤組織。③全脊柱切除改良En bloc術(shù)式，后入路顯露病椎及上下節(jié)段椎體結(jié)構(gòu)，置入椎弓根螺釘，分別上棒固定和游離椎體周圍組織，電凝增生血管，咬除上位棘突及周圍椎體部分椎板，將病變椎弓根鋸斷，將病變椎體后半部取出；切開相應(yīng)椎間盤，髓核鉗去除椎間盤內(nèi)髓核組織，刮匙去除上下終板，L形骨刀鑿除病椎，根據(jù)術(shù)前3D打印模型，測量所需鈦網(wǎng)長度，從側(cè)后方植入椎體間，再固定一側(cè)釘棒。

1.3 觀察指標(biāo)

觀察手術(shù)時間、術(shù)中出血量、術(shù)后病理、術(shù)前術(shù)后視覺模擬評分(VAS)、Harringro腫瘤分型系統(tǒng)及Tomita腫瘤外科分期。所有病例隨訪3～36個月。

1.4 統(tǒng)計學(xué)分析

應(yīng)用統(tǒng)計學(xué)軟件SPSS 19.0分析數(shù)據(jù)；統(tǒng)計學(xué)方法采用χ2檢驗和兩獨立樣本t檢驗；檢驗水準(zhǔn)為α=0.05。

2 結(jié)果

本組2例腰椎血管瘤行PKP術(shù)，5例胸(3例)、腰(2例)椎轉(zhuǎn)移瘤行 En bloc 脊椎全切術(shù)，9例頸椎(2例)、胸椎(5例)、腰椎(2例)神經(jīng)鞘膜瘤顯微鏡下行神經(jīng)源性腫瘤切除。手術(shù)時間60～500 min，平均304.09 min；出血量300～1 600 ml，平均1 036.28 ml；住院天數(shù)11～49 d，平均21 d；患者肢體麻木疼痛癥狀減輕，運動功能提高；1例腫瘤術(shù)后1年余復(fù)發(fā)。術(shù)前、術(shù)后VAS 評分、ODI評分均較術(shù)前明顯降低(表1)。

表1 術(shù)前、術(shù)后VAS、ODI評分情況比較分)

3 討論

脊柱目前已成為僅次于除肝、肺外第三大常見腫瘤轉(zhuǎn)移部位[4]，同時亦是骨轉(zhuǎn)移主要類型[5]。手術(shù)切除仍是脊柱腫瘤治療最基本方案[6]，但因脊柱解剖結(jié)構(gòu)復(fù)雜性，導(dǎo)致整塊切除往往難度較大，術(shù)者較難把握瘤體及周圍豐富血運情況，常規(guī)手術(shù)耗時較長、出血量多、并發(fā)癥多等缺點[7-8]。完整、精確地切除腫瘤組織，重建脊柱穩(wěn)定性，是手術(shù)治療的關(guān)鍵所在。近年來，術(shù)前3D打印1∶1實體脊柱模型，確定瘤體大小、范圍及空間狀態(tài)，標(biāo)明椎體內(nèi)腫瘤位置，明確周圍血管神經(jīng)毗鄰關(guān)系及侵犯情況。術(shù)前虛擬手術(shù)，數(shù)字化設(shè)計手術(shù)，制定個性化手術(shù)方案，使得脊柱腫瘤的徹底切除成為可能[9-10]。本組研究體會：3D打印技術(shù)，可直觀、準(zhǔn)確地按照病變情況進行切割、移動、旋轉(zhuǎn)等手術(shù)操作預(yù)演，避免了以往依靠臨床經(jīng)驗的粗略性。通過術(shù)前模擬手術(shù)，術(shù)中可以從容預(yù)處理瘤體周圍主要血管，減少出血，可提高瘤體切除率。

全脊椎切除后良好的重建是保持脊柱長期穩(wěn)定的重要措施，不僅改善生活質(zhì)量，還有輔助治療的作用[11]。部分學(xué)者[12-13]對重建模型生物力學(xué)進行研究，認(rèn)為前路內(nèi)固定合并后路單節(jié)段或多節(jié)段穩(wěn)定性最佳，而單純后路單節(jié)段內(nèi)固定穩(wěn)定性最差。已有動物實驗研究顯示[14]，在全脊柱切除后采用3D打印人工椎體聯(lián)合后路單節(jié)段重建，增加了脊柱重建的穩(wěn)定性。本組研究認(rèn)為，采用前后聯(lián)合入路手術(shù)重建脊柱穩(wěn)定性，具有創(chuàng)傷較大，費用高，手術(shù)時間長、并發(fā)癥多等缺點。本組在全脊柱切除后采用常規(guī)人工椎體聯(lián)合單純后路多節(jié)段釘棒內(nèi)固定來重建脊柱的穩(wěn)定性，術(shù)后3天可佩戴腰圍下床活動，達到滿意效果。

目前，隨著3D打印技術(shù)在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域發(fā)展和應(yīng)用，為復(fù)雜脊柱腫瘤手術(shù)治療提供了新的方法和思路。3D打印技術(shù)可直觀的了解腫瘤與椎體與周圍血管的關(guān)系與神經(jīng)走形及其受壓情況。3D打印模型模擬手術(shù)，設(shè)計更加合理、個性化的手術(shù)方案。國內(nèi)外學(xué)者亦有相關(guān)報道[15]。本研究組16例脊柱腫瘤患者采用術(shù)前3D打印技術(shù)，1∶1打印的三維模型與術(shù)中所見病灶結(jié)構(gòu)基本一致，病灶區(qū)的三維立體結(jié)構(gòu)特點，以及術(shù)前手術(shù)操作預(yù)演讓術(shù)者術(shù)中從容切除瘤體，縮短常規(guī)手術(shù)的時間、減少出血量，術(shù)后并發(fā)癥明顯減少，取得了較好的預(yù)后。

近年來，隨著脊柱微創(chuàng)技術(shù)和顯微外科技術(shù)的臨床廣泛應(yīng)用，隨著3D打印人工椎體的合法化，脊柱腫瘤的手術(shù)治療前景將更為廣闊。