3D打印導(dǎo)板輔助置釘技術(shù)與傳統(tǒng)置釘技術(shù)治療寰樞椎不穩(wěn)有效性與安全性的Meta分析▲

鐘遠鳴 吳卓檀 鐘錫鋒 萬 通 何炳坤 吳思賢

(1 廣西中醫(yī)藥大學(xué)第一附屬醫(yī)院骨科，南寧市 530001，電子郵箱：zym196395@sina.com；2 廣西中醫(yī)藥大學(xué)研究生院，南寧市 530299)

寰樞椎連接著顱骨和下頸椎,其內(nèi)部椎管容納著高位頸髓,是神經(jīng)中樞所在的區(qū)域[1-2]。寰樞椎不穩(wěn)是指發(fā)育畸形、炎癥、感染、創(chuàng)傷、腫瘤、先天性疾病及退變等因素致使寰樞關(guān)節(jié)或寰枕關(guān)節(jié)失去正常的對合關(guān)系,從而產(chǎn)生神經(jīng)壓迫或者關(guān)節(jié)功能障礙的病理改變[3-4]。寰樞椎不穩(wěn)以頸區(qū)敏感或僵直、四肢共濟失調(diào)或輕癱等為主要特征，其發(fā)病隱匿，如得不到及時有效的診治則可能會造成遲緩性脊髓損傷，所以需要對該病患者進行早期干預(yù)，以解除脊髓壓迫和恢復(fù)寰樞椎的穩(wěn)定性[5-7]。

后路椎弓根螺釘置釘技術(shù)用于治療寰樞椎不穩(wěn)最早由Resnick提出,其憑借著較高的骨性融合效果及優(yōu)良的生物力學(xué)性能等優(yōu)勢，被逐漸普及并運用于寰樞椎不穩(wěn)的治療[8-9]。傳統(tǒng)置釘技術(shù)采用的是結(jié)合影像設(shè)備徒手進行置釘，但寰樞椎與下頸椎的解剖結(jié)構(gòu)存在著很大的差異性，置釘過程中容易因釘?shù)喇a(chǎn)生偏差而造成神經(jīng)血管的損傷，從而給螺釘置入造成了極大的困難[10-11]。有研究表明，采用傳統(tǒng)置釘技術(shù)進行椎弓根螺釘置入的失誤率為20.0%～30.0%，這可能帶來嚴重的安全隱患，并有可能導(dǎo)致嚴重的術(shù)后并發(fā)癥[12]。近年來，基于快速成型技術(shù)發(fā)展而來的3D 打印導(dǎo)板輔助置釘技術(shù)是一種用于提高寰樞椎椎弓根螺釘置釘準(zhǔn)確性的新興技術(shù)，理論上這種技術(shù)可以提高傳統(tǒng)內(nèi)固定手術(shù)的有效性與安全性。近年來，已有不少學(xué)者報告了3D打印導(dǎo)板輔助置釘技術(shù)與傳統(tǒng)置釘技術(shù)治療寰樞椎不穩(wěn)的療效差異，但這兩種技術(shù)的優(yōu)劣仍有較大爭議，且尚未有系統(tǒng)評價結(jié)果予以論證。因此，本文通過Meta分析的方法系統(tǒng)比較兩種技術(shù)的療效差異，以期為臨床與科研提供循證醫(yī)學(xué)依據(jù)。

1 資料和方法

1.1 文獻檢索 計算機檢索知網(wǎng)、維普、萬方、PubMed、中國生物醫(yī)學(xué)文獻服務(wù)系統(tǒng)、Cochrane Library、Embase等數(shù)據(jù)庫，時間自建庫至2020年8月，搜集有關(guān)3D打印導(dǎo)板輔助置釘技術(shù)與傳統(tǒng)置釘技術(shù)治療寰樞椎不穩(wěn)的臨床對照試驗，并手工檢索相關(guān)論文，語種為中英文。中文檢索詞包括3D打印、快速成型技術(shù)、導(dǎo)板、導(dǎo)航模板、寰樞椎、內(nèi)固定、輔助手術(shù)、輔助技術(shù)；英文檢索詞：3D printing、3-dimensional printed、template、navigational guiding template、guide plate、atlantoaxial instability、rapid prototyping technology、pedicle screw。

1.2 文獻的納入與排除標(biāo)準(zhǔn)

1.2.1 納入標(biāo)準(zhǔn)：(1)研究類型為目前已經(jīng)公開發(fā)表的關(guān)于3D打印導(dǎo)板輔助置釘技術(shù)與傳統(tǒng)置釘技術(shù)治療寰樞椎不穩(wěn)的臨床對照試驗；(2)研究對象為臨床上被確診為寰樞椎不穩(wěn)并行后路內(nèi)固定手術(shù)的患者；(3)干預(yù)措施，導(dǎo)板組應(yīng)用3D打印導(dǎo)板輔助置釘技術(shù)，傳統(tǒng)組應(yīng)用傳統(tǒng)置釘技術(shù)；(4)觀察指標(biāo)包括術(shù)后視覺模擬量表(Visual Analogue Scale，VAS)評分、術(shù)后日本骨科協(xié)會(Japanese Orthopaedic Association，JOA)評分、手術(shù)時間、術(shù)中出血量、置釘準(zhǔn)確率、透視次數(shù)、并發(fā)癥發(fā)生率，其中置釘準(zhǔn)確的評價標(biāo)準(zhǔn)為螺釘完全置于椎弓根內(nèi)部。

1.2.2 排除標(biāo)準(zhǔn)：(1)研究類型不符合的文獻，如動物實驗、綜述、病例報告、尸體研究等；(2)無法獲取全文且聯(lián)系作者困難的研究；(3)分組不明確、數(shù)據(jù)不完整的研究。

1.3 文獻篩選、資料提取 由兩名研究員負責(zé)檢索文獻，分別獨立提取文獻資料后再進行相互核對，資料核對過程如有意見分歧則通過進一步討論解決。文獻篩選流程為：通過閱讀題目和摘要將明顯不符合的文獻排除，進一步閱讀全文結(jié)合排除標(biāo)準(zhǔn)與納入標(biāo)準(zhǔn)判定是否納入。需要提取的資料包括第一作者、文獻發(fā)表時間、樣本量、性別、年齡、隨訪時間及觀察指標(biāo)等。

1.4 文獻質(zhì)量評價 對于納入的隨機對照研究，采用Cochrane評估工具進行質(zhì)量評估，評價的內(nèi)容涉及隨機序列的生成、隱藏與盲法的實施、結(jié)局指標(biāo)的完整性、選擇性報道及其他偏倚等方面。對于納入的非隨機對照研究，采用紐卡斯?fàn)?渥太華量表(Newcastle-Ottawa Scale,NOS)[13]的相關(guān)條目進行質(zhì)量評價，總分為9分，分數(shù)越高則文獻質(zhì)量越好，以5分以下者為低質(zhì)量研究。NOS的具體條目：(1)暴露組的病例是否具有代表性；(2)非暴露組的選擇方法是否與暴露組來自同一社區(qū)；(3)暴露因素的確定方法是否可靠；(4)確定研究時是否確定結(jié)局指標(biāo)；(5)研究是否控制了年齡和其他重要因素；(6)結(jié)局的評價是否充分；(7)隨訪時間是否足夠長；(8)隨訪病例是否足夠充分。

1.5 統(tǒng)計學(xué)分析 采用Stata/SE 12.0軟件進行Meta分析。二分類變量使用相對危險度(relative risk，RR)和95%CI進行分析；連續(xù)性變量數(shù)據(jù)使用加權(quán)均數(shù)差(weighted mean difference，WMD)及95%CI進行分析；P<0.05時說明差異有統(tǒng)計學(xué)意義。數(shù)據(jù)間的異質(zhì)性運用P值及I2進行判斷，若P≥0.1且I2≤50%可判定為存在異質(zhì)性的可能性小，使用固定效應(yīng)模型分析；反之則使用隨機效應(yīng)模型分析，同時分析數(shù)據(jù)的異質(zhì)性來源，可采用亞組分析或敏感性分析對數(shù)據(jù)做進一步處理。Meta分析的發(fā)表偏倚由Egger′s定量檢驗的結(jié)果進行判斷，當(dāng)P>0.05時可判定為存在發(fā)表偏倚的可能性較小。

2 結(jié) 果

2.1 文獻篩選結(jié)果及基本信息 共檢索到文獻278篇，其中中文文獻211篇，英文文獻67篇，經(jīng)剔重后獲得132篇；根據(jù)納入、排除標(biāo)準(zhǔn)，通過閱讀題目及摘要后選出76篇文獻；最后精讀全文選出9篇文獻納入研究。文獻資料情況見表1。

2.2 文獻質(zhì)量評價 納入的9個研究均為回顧性隊列研究，采用NOS量表對文獻質(zhì)量進行評價，其中4個隊列研究的質(zhì)量評價得分為8分，5個隊列研究為7分。見表1。

表1 納入研究的基本特征

2.3 Meta分析結(jié)果

2.3.1 術(shù)后VAS評分：共4個研究[16,18-19,21]比較了兩組患者治療后的VAS評分。各研究間存在異質(zhì)性的可能性大(I2=98.3%,P<0.001)，采用隨機效應(yīng)模型進行分析。Meta分析結(jié)果顯示，兩組術(shù)后VAS評分差異無統(tǒng)計學(xué)意義[WMD(95%CI)=-0.36(-0.84，0.12)，P=0.144]。見圖1。

根據(jù)治療后VAS評分的評估時間點進行亞組分析，部分亞組中各研究間存在異質(zhì)性的可能性較大(I2>50%或P<0.1)，均采用隨機效應(yīng)模型進行分析。Meta分析結(jié)果顯示，兩組術(shù)后3 d、6個月的VAS評分差異均無統(tǒng)計學(xué)意義[WMD(95%CI)=-0.01(-0.28，0.25)，P=0.914；WMD(95%CI)=-0.61(-1.59，0.37)，P=0.225]；術(shù)后12個月，導(dǎo)板組VAS評分低于傳統(tǒng)組[WMD(95%CI)=-0.23(-0.32，-0.15)，P<0.001]。見圖1。

圖1 導(dǎo)板組與傳統(tǒng)組術(shù)后VAS評分比較的森林圖

2.3.2 術(shù)后JOA評分：共4個研究[16，18-19,21]比較了兩組患者治療后的JOA評分。各研究間存在異質(zhì)性的可能性大(I2=75.0%,P<0.001)，采用隨機效應(yīng)模型進行分析。Meta分析結(jié)果顯示，兩組術(shù)后JOA評分差異無統(tǒng)計學(xué)意義[WMD(95%CI)=0.39(-0.21，0.98)，P=0.204]。見圖2。

根據(jù)治療后JOA評分的評估時間點進行亞組分析，部分亞組中各研究間存在異質(zhì)性的可能性較大(I2>50%或P<0.1)，均采用隨機效應(yīng)模型進行分析。Meta分析結(jié)果顯示，術(shù)后3 d、6個月、12個月，兩組的JOA評分差異均無統(tǒng)計學(xué)意義[WMD(95%CI)=0.24(-0.47，0.94)，P=0.510；WMD(95%CI)=0.45(-0.82，1.71)，P=0.487；WMD(95%CI)=0.21(-0.24，0.66)，P=0.352]。見圖2。

圖2 導(dǎo)板組與傳統(tǒng)組術(shù)后JOA評分比較的森林圖

2.3.3 手術(shù)時間：共9個研究[14-22]比較了兩組患者的手術(shù)時間。各研究間存在異質(zhì)性的可能性小(I2=91.7%,P<0.001)，采用隨機效應(yīng)模型進行分析。Meta分析結(jié)果顯示，導(dǎo)板組的手術(shù)時間短于傳統(tǒng)組[WMD(95%CI)=-22.30(-33.80，-10.80)，P<0.001]。見圖3。

圖3 導(dǎo)板組與傳統(tǒng)組手術(shù)時間比較的森林圖

2.3.4 術(shù)中出血量：共9個研究[14-22]比較了兩組患者的術(shù)中出血量。各研究間存在異質(zhì)性的可能性小(I2=96.4%,P<0.001)，采用隨機效應(yīng)模型進行分析。Meta分析結(jié)果顯示，導(dǎo)板組的術(shù)中出血量少于傳統(tǒng)組[WMD(95%CI)=65.71(-101.29，-30.13)，P<0.001]。見圖4。

圖4 導(dǎo)板組與傳統(tǒng)組術(shù)中出血量比較的森林圖

2.3.5 置釘準(zhǔn)確率：共8個研究[14-16,18-22]比較了兩組患者的置釘準(zhǔn)確率。各研究間存在異質(zhì)性的可能性小(I2=85.2%,P<0.001)，采用隨機效應(yīng)模型進行分析。Meta分析結(jié)果顯示，導(dǎo)板組的置釘準(zhǔn)確率高于傳統(tǒng)組[RR(95%CI)=1.26(1.12，1.42)，P<0.001]，見圖5。

圖5 導(dǎo)板組與傳統(tǒng)組置釘準(zhǔn)確率比較的森林圖

2.3.6 透視次數(shù)：共6個研究[15-16,18-19,21-22]比較了兩組患者的術(shù)中透視次數(shù)。各研究間存在異質(zhì)性的可能性大(I2=95.6%,P<0.001)，采用隨機效應(yīng)模型進行分析。Meta分析結(jié)果顯示，導(dǎo)板組的透視次數(shù)少于傳統(tǒng)組[WMD(95%CI)=-3.34(-4.67，-2.01)，P<0.001]。見圖6。

圖6 導(dǎo)板組與傳統(tǒng)組置透視次數(shù)比較的森林圖

2.3.7 并發(fā)癥發(fā)生率：共4個研究[15-16,19,21]比較了兩組患者治療后的并發(fā)癥發(fā)生率。各研究間存在異質(zhì)性的可能性小(I2=0.0%,P=0.801)，采用固定效應(yīng)模型進行分析。Meta分析結(jié)果顯示，導(dǎo)板組的并發(fā)癥發(fā)生率低于傳統(tǒng)組[RR(95%CI)=0.33(0.11，0.97)，P=0.044]。見圖7。

圖7 導(dǎo)板組與傳統(tǒng)組并發(fā)癥發(fā)生率比較的森林圖

2.4 發(fā)表偏倚 本次分析共納入9個研究，以手術(shù)時間為例分析發(fā)表偏倚。分析結(jié)果顯示，經(jīng)Egger′s定量檢驗，P=0.401，提示存在發(fā)表偏倚的可能性小，見圖8。

圖8 手術(shù)時間的Egger′s檢驗圖

3 討 論

寰樞椎不穩(wěn)的手術(shù)治療主要是采用椎弓根螺釘進行內(nèi)固定，其治療目的是恢復(fù)椎體穩(wěn)定性和正常的椎間高度及曲度[23-24]。自1969年計算機成像技術(shù)發(fā)明以來，手術(shù)醫(yī)生可通過透視設(shè)備觀察患者脊柱的形態(tài)并制定手術(shù)方案[25-26]。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，目前3D打印技術(shù)已被應(yīng)用于醫(yī)療的相關(guān)領(lǐng)域，相關(guān)技術(shù)不斷得到革新，3D打印導(dǎo)板輔助置釘技術(shù)憑借其顯著的置釘效果正逐漸在脊柱矯形領(lǐng)域普及，并推動手術(shù)向精準(zhǔn)化和個體化發(fā)展[6,27]。本次Meta分析結(jié)果顯示，3D打印導(dǎo)板輔助置釘技術(shù)和傳統(tǒng)置釘技術(shù)的術(shù)后VAS評分、術(shù)后JOA評分以及并發(fā)癥發(fā)生率差異均無統(tǒng)計學(xué)意義(均P>0.05)，說明兩種技術(shù)均能取得良好的療效。

寰樞椎椎弓根螺釘置釘?shù)碾y點在于該部位存在著重要的血管神經(jīng)及復(fù)雜的解剖結(jié)構(gòu)[28-29]。然而，傳統(tǒng)置釘技術(shù)主要是依靠影像學(xué)數(shù)據(jù)及骨性標(biāo)記來完成置釘[28,30-31]，這種徒手置釘技術(shù)的效果很大程度上取決于術(shù)者的臨床經(jīng)驗，因此會不可避免地導(dǎo)致螺釘?shù)恼`置。例如，Rajasekaran等[32]的研究表明，徒手置釘?shù)臏?zhǔn)確率約為60%，并且認為螺釘置釘位置的不準(zhǔn)確將增加神經(jīng)血管損傷的風(fēng)險。相關(guān)研究顯示，采用徒手置釘時，需要頻繁采用術(shù)中透視來了解螺釘?shù)奈恢?，這樣會增加手術(shù)時間及患者所受的射線劑量，從而增加手術(shù)的風(fēng)險[33]。分析原因可能為：傳統(tǒng)的徒手置釘技術(shù)依靠的是二維平片形式的影像學(xué)資料，這些資料缺乏立體的感觀，同時該技術(shù)的操作步驟復(fù)雜，需要經(jīng)過高強度的學(xué)習(xí)和經(jīng)驗積累才能在置釘過程中靈活應(yīng)對寰樞椎形態(tài)的個體化差異；此外,椎弓根的大小和患者的頸椎對位情況也會影響螺釘插入的準(zhǔn)確性,這些因素使得傳統(tǒng)置釘技術(shù)存在很大的操作難度和諸多的手術(shù)風(fēng)險。

與傳統(tǒng)置釘方式不同，采用3D打印導(dǎo)板輔助置釘時，需要采用特定軟件將患者寰樞椎的CT掃描數(shù)據(jù)進行三維重建,并根據(jù)剖面及三維結(jié)果對椎弓根螺釘?shù)尼數(shù)雷龊线m的調(diào)整以確保釘?shù)赖陌踩院蜏?zhǔn)確性，完成導(dǎo)板設(shè)計后可通過快速成型技術(shù)將寰樞椎仿真模型及導(dǎo)向模板打印出來[34-36]。故術(shù)前可以驗證3D打印的導(dǎo)板與寰樞椎實體后部骨性結(jié)構(gòu)的表面是否吻合良好，同時可以通過模擬置釘驗證釘?shù)朗欠癜踩行?；術(shù)中可將3D打印的導(dǎo)板附著于寰樞椎相應(yīng)部位并將椎弓根螺釘從釘?shù)纼?nèi)置入，從而發(fā)揮導(dǎo)板輔助置釘?shù)淖饔肹33,35]。本次Meta分析結(jié)果顯示，3D打印導(dǎo)板輔助置釘技術(shù)在手術(shù)時間、術(shù)中出血量、置釘準(zhǔn)確率、透視次數(shù)及并發(fā)癥發(fā)生率等方面均優(yōu)于傳統(tǒng)置釘技術(shù)，說明3D打印導(dǎo)板輔助置釘技術(shù)具有更高的安全性。相關(guān)研究也表明，3D打印導(dǎo)板輔助置釘技術(shù)具有顯著的優(yōu)勢：Chen等[34]發(fā)現(xiàn)，通過3D 打印導(dǎo)航模板的輔助可以顯著提高椎弓根螺釘置入的準(zhǔn)確率；Tan等[37]使用3D打印模型輔助置釘技術(shù)在術(shù)中置入494顆螺釘，其滿意率高達96.3%，且術(shù)后未發(fā)現(xiàn)神經(jīng)、血管損害情況；Chen等[38]在3D 打印技術(shù)輔助下對脊柱畸形患者進行椎弓根螺釘置釘，最終置釘滿意率高達97.1%，同樣也并未發(fā)現(xiàn)神經(jīng)、血管損害情況；Cecchinato等[39]認為3D打印技術(shù)可以有效提高椎弓根螺釘置入的準(zhǔn)確率、減少術(shù)中放射劑量及手術(shù)出血量等。由此可見,相對于傳統(tǒng)置釘技術(shù)，3D打印技術(shù)加深了術(shù)者對寰樞椎病理狀態(tài)的認知，同時術(shù)者可以通過3D打印導(dǎo)板獲取寰樞椎最合適的螺釘進針點和釘?shù)婪较?，且不會因為體位變化而發(fā)生錯位失效現(xiàn)象；同時3D打印導(dǎo)板輔助置釘技術(shù)還具有置釘操作更簡單、定位更準(zhǔn)確、手術(shù)創(chuàng)傷更小等優(yōu)點。

隨著社會的發(fā)展及技術(shù)的創(chuàng)新，矯形手術(shù)在脊柱畸形方面的療效已得到普遍認可，新技術(shù)的革新為患者創(chuàng)造了更優(yōu)良的矯形效果，本次Meta分析的結(jié)果也表明新技術(shù)具有顯著的優(yōu)勢。但是，其局限性也應(yīng)受到重視：有學(xué)者認為CT掃描建模時的體位與術(shù)中體位的差異，可能會影響到椎弓根螺釘通道的吻合度[40]；也有學(xué)者認為3D打印模型輔助置釘技術(shù)應(yīng)該是集醫(yī)學(xué)影像學(xué)、數(shù)字化三維重建技術(shù)、逆向工程、快速成型技術(shù)等于一體的系統(tǒng)性技術(shù)，但目前仍然缺乏相關(guān)的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)[41-42]。此外，3D打印模型輔助置釘技術(shù)是一種新技術(shù)，其潛在的技術(shù)風(fēng)險仍不明確。相關(guān)研究仍需深入和完善，以便為患者及臨床工作者提供更為安全有效的治療方案。

本次研究的局限性在于：(1)雖然納入研究的質(zhì)量較高，但文獻均為隊列研究，缺乏高質(zhì)量的隨機對照研究作為補充；(2)個別指標(biāo)經(jīng)亞組分析后仍存在一些異質(zhì)性；(3)納入研究以國內(nèi)為主，國外研究較少，使得研究涉及的地域范圍較窄；(4)本文沒有考慮到手術(shù)醫(yī)生的操作水平、學(xué)習(xí)曲線等干擾因素，結(jié)局指標(biāo)的測量結(jié)果也可能因主觀原因?qū)е乱恍┎町?，這可能是本次Meta分析的異質(zhì)性來源，并且還可能降低最終結(jié)論的可信度。鑒于上述局限性，今后需開展更多設(shè)計合理的大樣本、多中心隨機對照試驗對這兩種置釘技術(shù)的效果進行進一步論證。

綜上所述，3D打印模型輔助置釘技術(shù)在提高置釘準(zhǔn)確率、縮短手術(shù)時間、減少術(shù)中透視次數(shù)、降低并發(fā)癥發(fā)生率以及減少術(shù)中出血量等方面優(yōu)于傳統(tǒng)置釘技術(shù)，而兩者在術(shù)后VAS評分和JOA評分方面比較并無顯著差異，說明兩種技術(shù)均能取得良好的療效，但3D打印模型輔助置釘技術(shù)具有更高的安全性。