3D打印導(dǎo)板輔助經(jīng)皮微創(chuàng)椎弓根螺釘置入治療多節(jié)段腰椎骨折的療效

楊鎮(zhèn)源 張繼偉 鄧強(qiáng)

甘肅省中醫(yī)院1脊柱骨二科，2修復(fù)重建骨科（蘭州 730050）

腰椎骨折是常見脊柱骨折之一，隨著高能量創(chuàng)傷事故增加，多節(jié)段脊柱骨折發(fā)生率逐漸升高［1-2］。多節(jié)段腰椎骨折常合并脊柱不穩(wěn)，多需手術(shù)治療。目前經(jīng)后路椎弓根螺釘內(nèi)固定術(shù)為其主要治療方式，傳統(tǒng)方式有Wiltse 椎旁入路、后正中入路等，但因其固定節(jié)段長，對椎旁軟組織損傷較大，術(shù)后常引起嚴(yán)重疼痛、肌肉萎縮，增加術(shù)區(qū)感染風(fēng)險(xiǎn)，不利于術(shù)后康復(fù)［3-5］。微創(chuàng)經(jīng)皮椎弓根螺釘置入內(nèi)固定術(shù)具有術(shù)中出血少、術(shù)后康復(fù)快等優(yōu)點(diǎn)，但因手術(shù)時(shí)間長、術(shù)中需反復(fù)透視、首次置釘準(zhǔn)確率不高等問題，應(yīng)用于多節(jié)段腰椎骨折治療較困難［6-7］?；诖耍狙芯孔灾餮邪l(fā)一種角度控制椎弓根螺釘植入工具（專利號：ZL201420307008.8），并進(jìn)行臨床應(yīng)用研究，能顯著提高置釘準(zhǔn)確性，但目前在多節(jié)段腰椎骨折上的應(yīng)用價(jià)值尚不明確［8］?；诖耍狙芯刻赝ㄟ^3D 打印導(dǎo)板結(jié)合角度控制組合式椎弓根置入工具輔助治療多節(jié)段腰椎骨折，分析其治療效果，以期探討其臨床應(yīng)用價(jià)值，報(bào)告如下。

1 資料與方法

1.1 病例資料選取2019年6月至2020年1月在我院行腰椎手術(shù)椎弓根螺釘內(nèi)固定術(shù)的多節(jié)段腰椎骨折患者60 例，根據(jù)手術(shù)方案將其分為對照組和研究組，對照組30例，研究組30例，兩組性別、年齡等一般資料比較，差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P>0.05），具有可比性。見表1。本研究已經(jīng)醫(yī)院醫(yī)學(xué)倫理委員會批準(zhǔn)同意，并得到患者知情同意。

表1 兩組一般資料比較Tab.1 Comparison of general data between the two groups

1.2 納入及排除標(biāo)準(zhǔn)納入標(biāo)準(zhǔn)：（1）符合多節(jié)段腰椎骨折診斷標(biāo)準(zhǔn)［9］；（2）臨床資料完整；（3）原發(fā)性骨折；（4）行腰椎后路椎弓根螺釘內(nèi)固定術(shù)；（5）對手術(shù)耐受者。

排除標(biāo)準(zhǔn)：（1）隨訪時(shí)間<12 個(gè)月；（2）陳舊性骨折；（3）后方韌帶復(fù)合體損傷；（4）伴有馬尾、圓錐、骨髓及神經(jīng)根等損傷；（5）合并嚴(yán)重心肝腎疾病；（6）嚴(yán)重骨質(zhì)疏松癥者；（7）合并嚴(yán)重精神類疾病、免疫性疾病。

1.3 方法術(shù)前準(zhǔn)備：所有患者均按照腰椎后路術(shù)前常規(guī)準(zhǔn)備，行腰椎正側(cè)位及動(dòng)力位X 線、CT 檢查，確認(rèn)骨折部位。3D 打印導(dǎo)板：研究組患者術(shù)前CT 掃描，掃描參數(shù)：層厚0.625 mm、矩陣512×512，以Dicom 格式輸入Mimics Research 21.0 軟件（比利時(shí)Materialize 公司）中，重建腰椎三維數(shù)字化模型。根據(jù)擬固定椎體椎弓根最佳進(jìn)釘位置及螺釘通道方向設(shè)計(jì)導(dǎo)向孔，完成導(dǎo)板設(shè)計(jì)，利用3D打印快速成型技術(shù)（美國3D SYSTEMS 公司，3DS 3600）及光敏樹脂材料，打印1∶1 導(dǎo)板。將制備好的腰椎模型及導(dǎo)板送至手術(shù)室滅菌處理，備用。

兩組均行腰椎后路椎弓根螺釘植入內(nèi)固定術(shù)?；颊咝腥椋「┡P位，腹部懸空，C 臂機(jī)定位傷椎及相鄰頭尾側(cè)椎體的椎弓根，記號筆標(biāo)記其體表投影。常規(guī)消毒鋪巾，根據(jù)術(shù)前標(biāo)記點(diǎn)做2.0 cm 左右縱形切口，切開皮膚、皮下及深筋膜，電凝止血，鈍性分離肌層至關(guān)節(jié)突。兩組均采用Weinstein 法置入椎弓根螺釘。待全部螺釘置入完成后，選擇適宜長度鈦棒預(yù)彎。擰入螺釘尾帽，采用配套撐開裝置適當(dāng)撐開復(fù)位椎體，復(fù)位滿意后鎖緊螺釘尾帽，折斷釘尾。閉合切口。研究組采用3D 打印導(dǎo)板輔助經(jīng)皮微創(chuàng)椎弓根螺釘置入：體表定位操作與上述對照組一致，采用環(huán)氧乙烷嚴(yán)格消毒處理導(dǎo)航模塊，術(shù)中“人”字嵴完全暴露后，將消毒導(dǎo)航模塊貼附于相應(yīng)椎體的椎板、棘突，確認(rèn)與腰椎緊密貼合后固定，確定置釘點(diǎn)，使用角度控制組合式椎弓根置入工具，全程（開口、定位針、開路、置釘）可視控制椎弓根螺釘植入水平面角度（transverse section angle，TSA）、矢狀面角度（sagtial section angle，SSA）；進(jìn)行螺釘置入（見圖1、2、3）。其他操作與對照組一致。

圖1 角度控制工具實(shí)物圖Fig.1 Physical drawing of angle control tool

術(shù)后處理：術(shù)后48 h 引流量< 50 mL 時(shí)拔除引流管，靜脈注射抗生素預(yù)防感染；術(shù)后3 d 臥床休息，拔除引流管后患者可佩戴支具嘗試下地活動(dòng)，鼓勵(lì)患者早期功能鍛煉；術(shù)后2 周拆線，出院3 個(gè)月后拆除支具，定期門診隨訪，至骨折愈合將內(nèi)固定物拆除。

1.4 觀察指標(biāo)（1）圍術(shù)期指標(biāo)：統(tǒng)計(jì)兩組患者置釘時(shí)間、術(shù)中出血量、手術(shù)時(shí)間及透視時(shí)間。（2）置釘準(zhǔn)確率［10］：置釘準(zhǔn)確：螺釘完全處于椎弓根內(nèi)，或螺釘穿出椎弓根皮質(zhì)<2 mm，置釘準(zhǔn)確率=置釘準(zhǔn)確數(shù)量/椎弓根螺釘總數(shù)量×100%。（3）腰椎功能：采用Oswestry 功能障礙指數(shù)（oswestry disability index，ODI）問卷表［11］評價(jià)腰椎功能。（4）疼痛：采用疼痛視覺模擬（visual analogue scale，VAS）評分［12］評估兩組患者術(shù)前和術(shù)后疼痛程度。（5）不良反應(yīng)：術(shù)后記錄兩組不良反應(yīng)發(fā)生情況。（6）根據(jù)術(shù)前術(shù)后骨折節(jié)段矢狀面后凸Cobb 角及椎體前緣高度比評價(jià)內(nèi)固定物、骨折椎體復(fù)位情況；后凸Cobb 角：傷椎上位椎體終版和下位椎體終板之間夾角；椎體前緣高度比=［傷椎前緣高度/上下鄰近正常椎體前緣高度之和］×100%。

1.5 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法SPSS 24.0軟件統(tǒng)計(jì)分析數(shù)據(jù)，計(jì)量資料以（）表示，采用t檢驗(yàn)，不同時(shí)段間比較采用重復(fù)測量資料方差分析；計(jì)數(shù)資料以例（%）表示，采用χ2檢驗(yàn)。P<0.05 為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

圖2 術(shù)前導(dǎo)板及術(shù)前模擬置釘Fig.2 Preoperative guide plate and preoperative simulated nail placement

圖3 術(shù)中導(dǎo)板輔助建立釘?shù)兰靶g(shù)中使用角度控制工具置入螺釘Fig.3 Intraoperative guide plate was used to assist the establishment of the nail passage and the Angle control tool was used to place the screw

2 結(jié)果

2.1 圍術(shù)期指標(biāo)研究組置釘時(shí)間、術(shù)中出血量、手術(shù)時(shí)間、透視時(shí)間及置釘準(zhǔn)確率均優(yōu)于對照組（P<0.05）。見表2。

表2 兩組圍術(shù)期指標(biāo)比較Tab.2 Comparison of perioperative indicators between the two groups ±s

表2 兩組圍術(shù)期指標(biāo)比較Tab.2 Comparison of perioperative indicators between the two groups ±s

指標(biāo)置釘準(zhǔn)確率［例（%）］置釘時(shí)間（min/枚）術(shù)中出血量（mL）手術(shù)時(shí)間（min）透視時(shí)間（min）對照組（n=30）178（97.27）3.04±1.49 74.31±20.32 83.90±18.94 3.53±0.47研究組（n=30）159（87.85）2.27±1.14 62.25±17.04 71.14±11.77 2.33±0.74 χ2/t值16.392 2.248 2.491 3.134 7.498 P值<0.001 0.028 0.016 0.003<0.001

2.2 腰椎功能及疼痛程度指標(biāo)術(shù)后3 個(gè)月，兩組ODI 及VAS 評分較術(shù)前均降低、研究組ODI 及VAS 評分較對照組更低（P<0.05）；末次隨訪，兩組ODI 及VAS 評分較術(shù)后3 個(gè)月均降低（P< 0.05），但兩組間ODI 及VAS 評分比較，差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P>0.05）。見表3。

表3 兩組術(shù)前術(shù)后ODI 及VAS 評分比較Tab.3 Comparison of ODI and VAS scores before and after surgery between the two groups ±s，分

表3 兩組術(shù)前術(shù)后ODI 及VAS 評分比較Tab.3 Comparison of ODI and VAS scores before and after surgery between the two groups ±s，分

注：與同組術(shù)前比較，*P < 0.05；與同組術(shù)后3 個(gè)月比較，#P<0.05

指標(biāo)ODI 評分t 值0.366 4.323 0.606 P 值0.716<0.001 0.547 VAS 評分時(shí)間術(shù)前術(shù)后3 個(gè)月末次隨訪F 值P 值術(shù)前術(shù)后3 個(gè)月末次隨訪F 值P 值對照組（n=30）77.66±12.33 28.24±6.33*4.07±0.92*#656.305<0.001 7.98±1.81 2.14±0.75*1.34±0.59*#282.449<0.001研究組（n=30）76.53±11.59 21.34±6.03*3.93±0.87*#754.157<0.001 7.79±1.33 1.73±0.72*1.18±0.58*#461.475<0.001 0.463 2.160 1.059 0.645 0.035 0.294

2.3 不良反應(yīng)研究組術(shù)后并發(fā)癥總發(fā)生率低于對照組（P>0.05）。見表4。

表4 兩組不良反應(yīng)總發(fā)生率比較Tab.4 Comparison of the total incidence of adverse reactions between the two groups 例（%）

2.4 預(yù)后隨訪指標(biāo)術(shù)后即刻，兩組后凸Cobb 角較術(shù)前均減小、椎體前緣高度比較術(shù)前均增加，研究組后凸Cobb 角較對照組更小、椎體前緣高度比較對照組更大（P< 0.05）；末次隨訪，兩組后凸Cobb 角、椎體前緣高度較術(shù)后即刻及兩組間比較，差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P> 0.05），但研究組后凸Cobb 角較對照組更?。≒<0.05）。見表5和圖4。

表5 兩組術(shù)前術(shù)后后凸Cobb 角及椎體前緣高度比比較Tab.5 Comparison of kyphotic Cobb angle and anterior vertebral height ratio between the two groups before and after surgery ±s

表5 兩組術(shù)前術(shù)后后凸Cobb 角及椎體前緣高度比比較Tab.5 Comparison of kyphotic Cobb angle and anterior vertebral height ratio between the two groups before and after surgery ±s

注：與同組術(shù)前比較，*P<0.05

指標(biāo)后凸Cobb角（°）t值0.090 2.336 2.396 P值0.929 0.023 0.020椎體前緣高度比（%）時(shí)間術(shù)前術(shù)后即刻末次隨訪F值P值術(shù)前術(shù)后即刻末次隨訪F值P值對照組（n=30）12.73±1.73 3.81±0.92*4.18±1.06*461.844<0.001 63.76±6.31 89.80±5.03*91.83±3.69*280.084<0.001研究組（n=30）12.69±1.71 3.27±0.85*3.58±0.87*585.300<0.001 64.13±6.36 95.33±5.05*93.13±3.19*358.464<0.001 0.226 4.250 1.460 0.822<0.001 0.150

圖4 典型病例Fig.4 Typical case

3 討論

隨著交通經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展，多節(jié)段腰椎骨折發(fā)生率逐年上升，占全部脊柱骨折3%～5%［13］。因此，該類骨折診斷及治療已被臨床重視。目前臨床上多采用手術(shù)治療多節(jié)段腰椎骨折，椎弓根螺釘固定是目前腰椎“金標(biāo)準(zhǔn)”［14］。腰椎椎弓根結(jié)構(gòu)復(fù)雜、位置特殊，周圍存在較多神經(jīng)血管，且與脊髓相鄰，為取得最佳效果，必須將椎弓根螺釘準(zhǔn)確放置于椎弓根內(nèi)，且不能超出椎弓根界限，若椎弓根螺釘穿透椎弓根壁，可能會產(chǎn)生嚴(yán)重神經(jīng)血管損傷并發(fā)癥，影響預(yù)后［15］。經(jīng)皮微創(chuàng)置釘雖能有效減小創(chuàng)傷及出血量，但需在透視反復(fù)進(jìn)行置釘點(diǎn)確認(rèn)及進(jìn)針操作，術(shù)者及患者術(shù)中射線暴露過多，且徒手置釘難度較大，易導(dǎo)致釘?shù)浪蓜?dòng)，影響內(nèi)固定穩(wěn)定［16］。故減少術(shù)中輻射、提高置釘準(zhǔn)確性及安全性、縮短手術(shù)學(xué)習(xí)曲線是該術(shù)式需克服的難點(diǎn)問題。

目前已有研究［17-18］指出，3D 成像和虛擬導(dǎo)航下能明顯提高椎弓根螺釘置入準(zhǔn)確率，減少術(shù)中出血量及手術(shù)時(shí)間。但由于3D 導(dǎo)板是根據(jù)患者腰背部皮膚作為模板做的個(gè)性化設(shè)計(jì)，與術(shù)中實(shí)際操作具有較大差異，導(dǎo)致定位精準(zhǔn)度較低，置釘準(zhǔn)確率效果不佳［19］。因此，在椎弓根螺釘置入過程中，應(yīng)注重提高置釘點(diǎn)和置釘角度準(zhǔn)確性。已有多項(xiàng)研究［20-21］表明，3D 打印導(dǎo)板輔助椎弓根螺釘置入能顯著減少脊柱畸形手術(shù)時(shí)間及失血量。本研究結(jié)果顯示，研究組置釘時(shí)間、術(shù)中出血量、手術(shù)時(shí)間、透視時(shí)間及置釘準(zhǔn)確率均優(yōu)于對照組，表明3D 打印導(dǎo)板結(jié)合角度控制組合式椎弓根螺釘置入工具可有效提高多節(jié)段腰椎骨折患者置釘效率，增加置釘準(zhǔn)確性，減少術(shù)中射線暴露。角度控制組合式椎弓根螺釘置入工具刻度表采用“不倒翁效應(yīng)”實(shí)際原理，可隨著指定角度調(diào)整，角度表盤上發(fā)生偏轉(zhuǎn)而指針保持垂直，然后在表上獨(dú)處置入工具桿偏轉(zhuǎn)角度；結(jié)合術(shù)前椎體CT 三維重建及術(shù)前患者體位水平儀測量角度差，得出所需置釘角度，醫(yī)者可通過兩角度表所讀取數(shù)值準(zhǔn)確控制進(jìn)釘角度［20］。通過該工具能更為精準(zhǔn)確認(rèn)置釘點(diǎn)及角度；同時(shí)導(dǎo)板與椎體一一對應(yīng)，避免了因體位變化而影響相鄰皮外導(dǎo)板，3D 打印導(dǎo)板輔助下視野更清晰，兩者結(jié)合有效增加置釘準(zhǔn)確率。

王雅輝等［22］研究證實(shí)，3D 打印技術(shù)能有效減少腰椎椎體間壓迫癥狀，利于腰椎功能恢復(fù)。本研究結(jié)果顯示，術(shù)后3 個(gè)月兩組ODI 及VAS 評分較術(shù)前均降低、研究組ODI 及VAS 評分較對照組更低，末次隨訪兩組ODI 及VAS 評分較術(shù)后3 個(gè)月均降低，表明3D 打印導(dǎo)板結(jié)合角度控制組合式椎弓根螺釘置入工具能有效改善多節(jié)段腰椎骨折患者神經(jīng)、腰椎功能，減輕患者疼痛。分析原因?yàn)榻嵌瓤刂平M合式椎弓根螺釘置入工具能從三維立體空間控制椎弓根螺釘植入角度；而3D 打印導(dǎo)板技術(shù)可精準(zhǔn)確定置釘點(diǎn)，方便快捷地幫助術(shù)者獲得合適的置釘位置［23］，兩者結(jié)合可大幅度提高置釘準(zhǔn)確性，減少腰椎椎體間壓迫癥狀，避免神經(jīng)血管損傷，恢復(fù)腰椎生理彎曲，促進(jìn)患者早期功能鍛煉，從而利于腰椎功能恢復(fù)。吳超等［24］研究表明，皮外導(dǎo)板能較好地控制定位導(dǎo)針矢狀位角度。本研究結(jié)果還顯示，術(shù)后即刻研究組后凸Cobb 角較對照組更小、椎體前緣高度比較對照組更大，末次隨訪研究組后凸Cobb 角較對照組更小，術(shù)后并發(fā)癥總發(fā)生率比較差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，進(jìn)一步表明3D打印導(dǎo)板結(jié)合角度控制組合式椎弓根螺釘置入工具矯正效果佳，安全性較好。研究組在操作過程中需通過C 臂機(jī)確定椎弓根中螺釘位置，C 臂機(jī)角度發(fā)生偏移及患者體位改變均會對影像效果造成影響［25］。此外，醫(yī)師對角度控制工具的熟練度也會影響螺釘置入準(zhǔn)確性。因此，在應(yīng)用3D 打印導(dǎo)板結(jié)合角度控制組合式椎弓根螺釘置入工具時(shí)應(yīng)嚴(yán)格按照規(guī)范操作，仔細(xì)檢查椎弓根釘?shù)朗欠裢暾苊庾倒葆敶┏觥?/p>

綜上，3D 打印導(dǎo)板結(jié)合角度控制組合式椎弓根螺釘置入工具輔助經(jīng)皮微創(chuàng)椎弓根螺釘置入治療多節(jié)段腰椎骨折，可有效提高置釘準(zhǔn)確率和手術(shù)效率，改善患者腰椎功能，療效良好，安全性佳。本研究尚存不足：納入樣本量較小，單中心樣本研究，未來需擴(kuò)大樣本量、納入多中心樣本研究，以進(jìn)一步驗(yàn)證本研究結(jié)論。