虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)計(jì)單開(kāi)門椎板角度治療脊髓型頸椎病

包乾錄，王力軍，楊 豪

（駐馬店市中心醫(yī)院骨科二病區(qū)，河南駐馬店463000）

頸椎后路單開(kāi)門技術(shù)是治療脊髓型頸椎病的常用術(shù)式，該技術(shù)不僅可以切除后方黃韌帶、擴(kuò)大頸椎管、解除病變節(jié)段脊髓的高應(yīng)力狀態(tài)，而且通過(guò)對(duì)上下椎板擴(kuò)大，為整個(gè)脊髓向后漂移提供空間，減小對(duì)腹側(cè)后縱韌帶或椎間盤的壓迫，形成“弓弦效應(yīng)”。臨床常用于治療多節(jié)段頸椎病變或單節(jié)段前方巨大椎間盤鈣化。然而，椎板角度過(guò)大，容易發(fā)生C5麻痹、脊柱不穩(wěn)、軸性癥狀等一系列并發(fā)癥［1～3］。因此，有必要在術(shù)前充分測(cè)量減壓的范圍和角度，孫天威等［4］通過(guò)測(cè)量認(rèn)為椎板開(kāi)門角度應(yīng)控制在15°～30°，術(shù)后軸性癥狀及C5神經(jīng)根麻痹發(fā)生率較低。楊曉江等［5］根據(jù)三角函數(shù)推導(dǎo)出椎板單開(kāi)門術(shù)后實(shí)際開(kāi)門寬度與椎管橫截面積增加值的關(guān)系公式，但測(cè)量計(jì)算方法復(fù)雜，臨床較少應(yīng)用。本研究通過(guò)在患者術(shù)前頸椎三維模型虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)（visual reality,VR）模擬不同椎板單開(kāi)門角度變化對(duì)椎管橫斷面積的影響，測(cè)量椎板開(kāi)門角度，為術(shù)中做到精準(zhǔn)減壓提供依據(jù)，避免了過(guò)度減壓導(dǎo)致的并發(fā)癥，取得良好的臨床效果，現(xiàn)報(bào)道如下。

1 資料與方法

1.1 納入與排除標(biāo)準(zhǔn)

納入標(biāo)準(zhǔn)：（1）符合脊髓型頸椎病的診斷標(biāo)準(zhǔn)［6］；（2）術(shù)前MRI及CT檢查存在后縱韌帶≥2個(gè)節(jié)段、頸椎間盤突出并鈣化、發(fā)育性椎管狹窄等致病因素；（3）患者擬接受頸椎后路單開(kāi)門手術(shù)治療；（4）術(shù)后隨訪資料完整。

排除標(biāo)準(zhǔn)：（1）無(wú)法耐受手術(shù)者；（2）合并強(qiáng)直性脊柱炎、類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎及其他腫瘤、結(jié)核及代謝性疾病所致的頸椎病變；（3）需頸椎前后路聯(lián)合手術(shù)的患者；（4）存在頸椎后凸畸形或上頸椎及胸腰椎椎管病變。

1.2 一般資料

2015年1月～2018年12月，共75例患者符合上述標(biāo)準(zhǔn)，納入本研究。采用隨機(jī)數(shù)字表法將患者分為兩組，兩組患者術(shù)前一般資料見(jiàn)表1。兩組患者在性別、年齡、病程、術(shù)前JOA評(píng)分及病變節(jié)段數(shù)的差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）。本研究獲駐馬店市中心醫(yī)院醫(yī)學(xué)倫理委員會(huì)批準(zhǔn)，所有患者簽署知情同意書。

表1 兩組患者術(shù)前一般資料與比較

1.3 手術(shù)方法

所有患者采用全身麻醉，俯臥位，頸部前屈，頸椎專用手術(shù)床頭部支架固定。取后正中入路，剝離顯露椎板至關(guān)節(jié)突外緣，確認(rèn)病變節(jié)段，根據(jù)患者術(shù)前體征確認(rèn)開(kāi)門方向，去除部分開(kāi)門椎體的棘突，使用高速磨鉆于開(kāi)門側(cè)磨透全層椎板，然后于門軸側(cè)打磨椎板至內(nèi)層骨皮質(zhì)，門軸側(cè)開(kāi)槽寬度4 mm左右、切斷頭尾側(cè)棘間韌帶，在棘突根部打孔過(guò)10號(hào)絲線。用骨膜剝離器翹起開(kāi)門椎板，由兩端向病變節(jié)段逐步翹起椎板，持續(xù)牽拉棘突部位的絲線，避免在開(kāi)門過(guò)程中椎板回彈損傷脊髓。

VR組：術(shù)前將患者頸椎CT數(shù)據(jù)導(dǎo)入Mmimcs 17.0 軟件中，計(jì)算 C2/3、C3/4、C4/5、C5/6、C6/7等節(jié)段的脊髓橫斷面積［7］，通過(guò)各節(jié)段脊髓橫斷面積與C2/3的比值，計(jì)算出病變節(jié)段脊髓正常的橫斷面積［8］。然后將頸椎骨質(zhì)進(jìn)行三維重建，模擬手術(shù)過(guò)程去除椎板門軸及開(kāi)門側(cè)骨質(zhì)。在Mmimcs 17.0軟件中，以門軸側(cè)為軸開(kāi)門旋轉(zhuǎn)椎板，同時(shí)測(cè)量椎管面積，直至開(kāi)門后的椎管與脊髓橫斷面積相等或略大于脊髓橫斷面積，此時(shí)測(cè)量開(kāi)門椎板與關(guān)節(jié)突的距離，即為術(shù)中各椎板的開(kāi)門角度（見(jiàn)圖1）。

圖1 患者，男，57歲，脊髓型頸椎病，術(shù)前JOA評(píng)分8.59分，采用虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)計(jì)單開(kāi)門椎板角度治療 1a:術(shù)前椎板角為50.37°1b:Mimics軟件中模擬椎板截骨，將椎板單獨(dú)重建 1c:Mimics軟件中在軸位窗口中選擇開(kāi)門椎板 1d:以門軸側(cè)為旋轉(zhuǎn)中心，將椎板模擬手術(shù)掀開(kāi) 1e:參照測(cè)量角度進(jìn)行單開(kāi)門手術(shù)，并用微型鈦板固定 1f:術(shù)后椎板開(kāi)門角度為65.93°

常規(guī)組：按照術(shù)者經(jīng)驗(yàn)將椎板翹起8～10 mm左右或觀察脊髓膨脹情況，并使硬膜與椎板分離。

檢查脊髓膨隆及搏動(dòng)情況良好，測(cè)量翹起后棘突與上關(guān)節(jié)突的距離，選擇微型鈦板進(jìn)行固定。放置引流管后逐層縫合皮膚。術(shù)后預(yù)防感染，負(fù)壓引流48 h，頸部圍領(lǐng)制動(dòng)3個(gè)月

1.4 評(píng)價(jià)指標(biāo)

記錄圍手術(shù)期資料及并發(fā)癥，采用四肢肌腱反射、肌力、感覺(jué)分級(jí)平均值和日本骨科協(xié)會(huì)頸椎評(píng)分（Japanese Orthopaedic Association,JOA）評(píng)價(jià)臨床效果。行影像檢查，測(cè)量頸椎前凸Cobb角、椎板角、開(kāi)門段平均脊髓橫斷面積。

1.5 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

采用SPSS 22.0統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。計(jì)量資料以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差表示，兩組間比較采用獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)，組內(nèi)比較采用配對(duì)資料T檢驗(yàn)；計(jì)數(shù)資料采用x2檢驗(yàn)；等級(jí)資料采用非參數(shù)統(tǒng)計(jì)分析。P＜0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 圍手術(shù)期情況

兩組患者均順利完成手術(shù)，兩組患者圍手術(shù)期資料見(jiàn)表2。VR組手術(shù)時(shí)間顯著短于常規(guī)組（P＜0.05），VR組術(shù)中失血量少于常規(guī)組，但差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）；兩組患者在術(shù)中透視次數(shù)、術(shù)后引流量和住院時(shí)間的差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）。

表2 兩組患者圍手術(shù)期資料（±s）與比較

表2 兩組患者圍手術(shù)期資料（±s）與比較

images/BZ_23_206_2169_523_2235.pngimages/BZ_23_523_2169_778_2235.pngimages/BZ_23_778_2169_1048_2235.pngimages/BZ_23_1048_2169_1185_2235.pngimages/BZ_23_206_2301_523_2368.pngimages/BZ_23_523_2301_778_2368.pngimages/BZ_23_778_2301_1048_2368.pngimages/BZ_23_1048_2301_1185_2368.pngimages/BZ_23_206_2434_523_2500.png手術(shù)時(shí)間（min）術(shù)中透視次數(shù)（次）住院天數(shù)（d）images/BZ_23_523_2434_778_2500.png100.87±19.31 3.71±1.05 11.21±1.72images/BZ_23_778_2434_1048_2500.png132.28±18.63 4.18±1.26 11.92±2.28images/BZ_23_1048_2434_1185_2500.png＜0.001 0.083 0.132

早期并發(fā)癥方面，VR組共190個(gè)椎骨行椎板擴(kuò)大成形，其中6個(gè)椎骨發(fā)生門軸側(cè)骨折；常規(guī)組共185個(gè)椎骨進(jìn)行椎板擴(kuò)大成形，其中17個(gè)椎骨發(fā)生門軸側(cè)骨折，兩組間差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P=0.014）。VR組未發(fā)生醫(yī)源性脊髓損傷，而常規(guī)組有3例患者術(shù)后脊髓損傷加重。VR組未發(fā)生C5神經(jīng)根損傷，而常規(guī)組5例患者出現(xiàn)C5神經(jīng)根損傷。VR組僅1例出現(xiàn)軸性癥狀，而常規(guī)組7例患者出現(xiàn)軸性癥狀。

2.2 隨訪結(jié)果

兩組患者隨訪14～18個(gè)月，平均（16.84±2.27）個(gè)月。隨時(shí)間推移，兩組患者癥狀減輕，功能改善。隨訪過(guò)程中未出現(xiàn)臨床癥狀加重，再次翻修手術(shù)者。

兩組患者隨訪資料見(jiàn)表3。隨時(shí)間推移，兩組患者患者四肢肌腱反射平均分級(jí)顯著下降（P＜0.05），四肢肌力平均分級(jí)顯著增加（P＜0.05），四肢感覺(jué)平均分級(jí)顯著增加（P＜0.05），JOA評(píng)分顯著增加（P＜0.05）。相應(yīng)時(shí)間點(diǎn)，兩組間肌腱反射、肌力和感覺(jué)評(píng)級(jí)，以及JOA評(píng)分的差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）。

表3 兩組患者隨訪資料與比較

2.3 影像評(píng)估

兩組患者影像測(cè)量結(jié)果見(jiàn)表4。兩組患者術(shù)后6個(gè)月時(shí)頸椎前凸Cobb角較術(shù)前顯著減小，末次隨訪時(shí)進(jìn)一步減少，不同時(shí)間點(diǎn)差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）；兩組患者術(shù)后6個(gè)月椎板角和平均脊髓橫截面積較術(shù)前顯著增加，末次隨訪時(shí)較術(shù)后6個(gè)月有所減少，不同時(shí)間點(diǎn)差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）。

表4 兩組患者影像測(cè)量結(jié)果（±s）與比較

表4 兩組患者影像測(cè)量結(jié)果（±s）與比較

指標(biāo)C2～7Cobb 角 （°）椎板角（°）平均脊髓橫斷面積（mm2）時(shí)間點(diǎn)術(shù)前術(shù)后6個(gè)月末次隨訪時(shí)P值術(shù)前術(shù)后6個(gè)月末次隨訪時(shí)P值術(shù)前術(shù)后6個(gè)月末次隨訪時(shí)P值VR組（n=38）21.24±1.71 19.28±1.64 18.76±1.22＜0.001 50.09±4.29 68.45±4.07 67.11±4.04＜0.001 57.63±5.59 69.29±4.68 68.34±4.92＜0.001常規(guī)組（n=37）21.62±1.53 18.37±1.27 16.59±1.07＜0.001 49.81±5.63 70.81±4.39 69.24±3.71＜0.001 58.22±5.95 69.52±4.06 67.96±5.81＜0.001 P值0.314 0.009 0.001 0.808 0.018 0.021 0.659 0.820 0.761

術(shù)前兩組間頸椎前凸Cobb角、椎板角和椎管面積的差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）。術(shù)后6個(gè)月和末次隨訪時(shí)，VR組頸椎前凸Cobb角顯著大于常規(guī)組（P＜0.05），VR組椎板角顯著小于常規(guī)組（P＜0.05），但兩組間平均脊髓橫斷面積的差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）。

3 討論

本研究采用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，在計(jì)算機(jī)軟件中動(dòng)態(tài)模擬椎板開(kāi)門手術(shù)過(guò)程，并實(shí)時(shí)測(cè)量開(kāi)門角度對(duì)脊髓橫截面積的影響，取得良好的臨床效果，VR組椎板骨折、軸性癥狀、C5神經(jīng)根損傷等并發(fā)癥發(fā)生率明顯低于常規(guī)組，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）。其優(yōu)點(diǎn)一是經(jīng)Mimics軟件自動(dòng)測(cè)量的脊髓橫截面積，避免了復(fù)雜公式計(jì)算。二是術(shù)前模擬手術(shù)操作，包括開(kāi)門過(guò)程中磨鉆切除骨量，使測(cè)量結(jié)果更精確。在上述各種測(cè)量計(jì)算方案中，影響計(jì)算結(jié)果準(zhǔn)確性的主要問(wèn)題為手工測(cè)量各個(gè)標(biāo)記線的人工誤差，如椎板截骨部位、去除骨量等，而本研究通過(guò)術(shù)前動(dòng)態(tài)測(cè)量，能夠準(zhǔn)確的計(jì)算開(kāi)門角度對(duì)椎管矢狀徑、脊髓橫斷面積的影響，使術(shù)中操作更有目的性，縮短了手術(shù)時(shí)間。

本研究發(fā)現(xiàn)術(shù)后兩組脊髓橫斷面積比較差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，該結(jié)果提示脊髓的膨脹存在一定的限度，減壓完成脊髓恢復(fù)其正常外徑后，再增加椎板開(kāi)門角并無(wú)意義。Karpova等［12］研究認(rèn)為CSM患者受壓脊髓程度最嚴(yán)重的橫截面積與JOA評(píng)分存在很大相關(guān)性，并可作為評(píng)估預(yù)后的參考指標(biāo)。既往確認(rèn)該平面的方法為CT或MR橫斷面測(cè)量椎管前側(cè)骨性占位與椎管矢狀徑的比值，但因脊髓前側(cè)的骨性占位，如骨化的后縱韌帶、突出鈣化的椎間盤，為復(fù)雜的三維立體結(jié)構(gòu)，橫斷面測(cè)量并不能體現(xiàn)其全貌，從而影響判斷的準(zhǔn)確性。本研究通過(guò)計(jì)算機(jī)建模技術(shù)，建立完整的脊髓三維模型，能夠直觀、精確的定位該平面位置、壓縮比例等參數(shù)，術(shù)中以狹窄部位后凸角頂點(diǎn)為中心，以上下緣正常脊髓矢狀徑為參照，計(jì)算出脊髓膨脹所需要的后移空間，確認(rèn)術(shù)中椎板的開(kāi)門角度。結(jié)果顯示VR組雖然減小了椎板開(kāi)門角度，但能夠?yàn)榧顾枧蛎浖昂笠铺峁┳銐虻目臻g，而常規(guī)組開(kāi)門角度存在椎板過(guò)度開(kāi)門的弊端。

減小椎板角雖然有利于減少術(shù)后并發(fā)癥，但亦存在術(shù)后再關(guān)門的風(fēng)險(xiǎn)，特別是早些年，開(kāi)門椎板的固定措施多為絲線、帶線錨釘?shù)葟椥圆牧?，術(shù)后椎板牽引力不足可導(dǎo)致關(guān)門。而近年來(lái)微型鈦板的應(yīng)用，能夠保證椎板與關(guān)節(jié)突之間的靜力穩(wěn)定，避免椎板再關(guān)門。本研究術(shù)后12個(gè)月隨訪結(jié)果亦顯示兩組患者均未發(fā)生再關(guān)門。兩組患者術(shù)后頸椎前凸Cobb角VR組顯著大于常規(guī)組，筆者認(rèn)為這是因?yàn)閂R組中各椎板的開(kāi)門角度為梯度變化，根據(jù)距離遠(yuǎn)近，以病變節(jié)段椎板為中心向兩側(cè)依據(jù)術(shù)前模型，逐步減小開(kāi)門角度，而常規(guī)組中所有椎板均維持基本相同的開(kāi)門角度。

綜上所述，本研究通過(guò)建立CSM患者術(shù)前三維模型，模擬頸椎后路單開(kāi)門椎板成形術(shù)，能夠準(zhǔn)確的測(cè)量椎板張開(kāi)角度對(duì)脊髓橫截面積及椎管矢狀徑影響，為術(shù)中做到準(zhǔn)確控制椎板開(kāi)門角度提供直觀、準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)參考，在保證手術(shù)效果的同時(shí)有效的降低了既往盲目擴(kuò)大椎管導(dǎo)致的軸性癥狀、C5神經(jīng)根麻痹等并發(fā)癥。