個體化3D打印輔助后路螺釘內固定治療上頸椎損傷的效果及并發(fā)癥分析

隋吉生，殷沖沖，徐杰,江一帆

(1.南京醫(yī)科大學附屬南京醫(yī)院(南京市第一醫(yī)院)骨科，江蘇南京 210006；2.東部戰(zhàn)區(qū)總醫(yī)院秦淮醫(yī)療區(qū)(原八一醫(yī)院)急診科，江蘇南京 210000)

頸椎損傷是脊柱外科常見傷，多伴有頸脊髓損傷，可致四肢癱瘓及嚴重的呼吸功能障礙，甚至危及生命。本研究旨在探討個體化3D打印輔助后路螺釘內固定治療上頸椎損傷的效果及安全性，現(xiàn)報道如下。

1 資料與方法

1.1 一般資料

選取2018年2月～2021年12月在本院行頸椎后路內固定手術治療的上頸椎損傷患者40例。納入標準：符合上頸椎損傷相關診斷標準[1]；均行頸椎正側位片、寰樞椎張口位片、頸椎薄層 CT、頸椎 MRI檢查；臨床資料完整無缺失，包括術后復查資料。排除標準：不符合手術指征，存在手術禁忌證；存在嚴重心腦、肝腎等全身重要器官損傷；存在凝血功能障礙；術后復查時間小于6個月。根據(jù)不同手術方式，將患者分為3D打印組(20例，行個體化3D打印輔助后路螺釘內固定治療)和徒手置釘組(20例，行徒手法置釘頸椎后路內固定治療)。3D打印組：男12例，女8例；年齡44～58歲，平均(51.55±4.70)歲；致傷原因：交通傷13例，高處墜落傷5例，重物砸傷2例；損傷類型：寰樞椎脫位2例，寰椎骨折5例，齒狀突骨折8例，Hangman骨折2例，復合骨折3例；Frankel神經功能分級：C級13例，D級7例，E級0例。徒手置釘組：男13例，女7例；年齡40～58歲，平均(49.40±4.91)歲；致傷原因：交通傷12例，高處墜落傷6例，重物砸傷2例；損傷類型：寰樞椎脫位2例，寰椎骨折5例，齒狀突骨折8例，Hangman骨折1例，復合骨折4例；Frankel神經功能分級：C級12例，D級8例，E級0例。兩組性別、年齡等基礎資料比較，差異無統(tǒng)計學意義(P>0.05)。本研究通過本院醫(yī)學倫理委員會審核。

1.2 方法

1.2.1 數(shù)據(jù)采集及個體化3D打印模型制備

將患者頸椎薄層CT(荷蘭飛利浦)掃描的原始數(shù)據(jù)(DICOM文件格式)導入Mimics 14.0三維圖像處理軟件(比利時Materialise公司)，重建頸椎三維模型。將頸椎三維模型文件導入3D打印系統(tǒng)(比利時Materialise公司)，使用光敏樹脂材料在高精度模式下，打印出個體化3D上頸椎模型(比例為1∶1)。

1.2.2 手術方法

所有患者均由同一組醫(yī)師順利完成手術。全身麻醉后取俯臥位，將俯臥位頭面部保護架應用于頭面部保護，持續(xù)行顱骨牽引(重量4kg)，使頸椎保持穩(wěn)定；使用布膠條粘貼皮膚，使頸部皮膚能夠充分繃緊，標記長度約5 cm的切口。常規(guī)后正中切口，顯露頸椎后方結構，徹底剔除骨質表面的軟組織，暴露C1后弓結節(jié)及C2棘突。3D打印組按照個體化3D打印頸椎模型及導板所標記的骨性參照標志、進釘點及置釘方案進行置釘；徒手置釘組按照傳統(tǒng)徒手置釘方式，使用高速磨鉆在預先設計的進釘點結合臨床經驗進行開口，并制備椎弓根置釘通路，徒手置釘。制定完成后，行C臂機透視，確定螺釘位置良好。折彎連接鈦棒，于寰椎后弓與樞椎棘突間放入骨塊植骨融合，旋緊螺栓、固定內置物。常規(guī)放置膠原蛋白海綿，并留置負壓引流管1根。逐層縫合并重建軟組織。3D打印組的典型病例見圖1。

圖1 3D打印的三維模型、打印模型和術中應用情況

1.3 觀察指標

(1)比較兩組患者手術時間、術中出血量、術后引流量等手術相關指標。(2)比較兩組患者手術前、術后1周、1個月的疼痛VAS評分。(3)比較兩組患者手術前、術后6個月的神經功能Frankel分級[2]。(4)根據(jù)kawaguchi標準[3]對兩組患者置釘?shù)燃夁M行評價。(5)出院后3、6個月復查頸椎CT，觀察兩組患者頸椎術后骨融合情況。

1.4 統(tǒng)計學方法

2 結果

3D打印組患者手術時間顯著短于徒手置釘組，術中出血量、術后引流量均顯著少于徒手置釘組(P<0.05)；見表1。術前、術后1周、1個月，兩組患者VAS評分差異均無統(tǒng)計學意義(P>0.05)；但術后兩組患者VAS評分均較術前顯著降低(P<0.05)，見表2。

表1 兩組患者手術相關指標比較

表2 兩組患者手術前后VAS評分比較分)

術后置釘?shù)燃壏矫妫?D打印組0級19例，1級1例，準確率95%；徒手置釘組0級14例，1級5例，2級1例，準確率70%，兩組置釘準確率差異有統(tǒng)計學意義(x2=4.329,P=0.037)。3D打印組術后3個月的植骨融合率為95%(19/20)，術后6個月為100%(20/20)；徒手置釘組術后3、6個月的植骨融合率分別為65%(13/20)和95%(19/20)。3D打印組術后3個月的植骨融合率顯著高于徒手置釘組(P<0.05)。

Frankel分級方面，3D打印組術前C級13例、D級7例，術后6個月改善至D級1例、E級19例；徒手置釘組術前C級12例、D級8例，術后6個月改善至C級2例、D級5例、E級13例。術后3D打印組的Frankel分級改善效果顯著優(yōu)于徒手置釘組(Z=5.161，P=0.018)。

3 討論

3D打印技術作為一種新型的快速成型及快速制造技術，逐漸被廣泛應用于醫(yī)學領域。國內外研究報道，3D打印技術應用于頸椎手術，可顯著提高手術的精確性，降低手術并發(fā)癥的發(fā)生率[4,5]。在本研究中，筆者通過將患者的術前CT數(shù)據(jù)進行個性化3D打印上頸椎模型及導板，輔助后路內固定治療上頸椎損傷，與徒手法置釘內固定對比，手術時間縮短、術中出血量減少，術后引流量減少，提示個體化3D打印技術輔助內固定的術中風險更低，分析其原因可能是由于個體化3D 打印輔助下進行精準的椎弓根螺釘植入，避免了血管損傷、釘?shù)勒{整等可能造成的術中出血。

本研究顯示，兩組術后3個月、6個月VAS評分較術前均有所改善，但兩組間對比無差異。Yang等[6]研究對3D打印模型輔助后路內固定治療寰樞椎損傷的優(yōu)效性和可行性進行了分析，同樣以徒手置釘法進行對照，結果發(fā)現(xiàn)兩組在術后1周～12個月的VAS評分均差異無統(tǒng)計學意義，但均較術前明顯改善；樊勇等[7]的研究報道，3D打印和術中導航技術與常規(guī)后路寰樞椎椎弓根內固定手術比較，術后1年VAS評分存在統(tǒng)計學差異。本研究結合上述報道，均提示個體化3D打印技術輔助內固定治療上頸椎損傷在緩解患者疼痛方面有一定的效果，可能與3D 打印輔助下軟組織的精準暴露和保護有關。但對于個體化3D打印技術在緩解患者疼痛方面是否具有優(yōu)越性，還未能明確。

本研究中，個體化3D打印輔助后路螺釘內固定的置釘準確率約為95.00%，顯著高于徒手法置釘?shù)?0.00%，且均未出現(xiàn)神經、椎動脈損傷等并發(fā)癥。唐接福等[8]研究顯示，采用3D打印個體化定位導板技術的置釘成功率為93.3%，高于徒手置釘，與本研究結果相似。研究提示，個體化3D打印技術輔助內固定治療上頸椎損傷有較高的手術精確性，且無嚴重并發(fā)癥。本研究還發(fā)現(xiàn)，術后3個月，3D打印組骨融合率高于徒手置釘組，術后6個月兩組無明顯差異。方旭等[9]的研究報道，與傳統(tǒng)椎弓根內固定術比較，3D打印聯(lián)合椎內固定治療退行性腰椎側彎，術后6個月椎體融合率較高。本研究結果與上述報道存在部分差異，可能與本研究為上頸椎損傷疾病，較腰椎側彎更易融合有關；同時手術前通過個體化3D打印模型，評估了內固定方案的即刻穩(wěn)定性，能多視角觀察，使上頸椎更能完整、直觀、立體地展現(xiàn)出來，準確評估損傷情況，了解骨折的“個性”，且手術中能完美的實現(xiàn)；而徒手置釘在術中操作時，可能會因置釘調整、手術經驗等因素，影響生物力學穩(wěn)定性，從而影響其早期融合率。同時，本研究中，兩組患者術后6個月的Frankel分級均有所改善，且3D打印組改善效果較好。謝兆林等[10]研究也報道，個體化導航模板輔助下頸椎椎弓根螺釘內固定術較傳統(tǒng)方法的Frankel神經功能分級改善效果較優(yōu)。結果提示，個體化3D打印技術輔助內固定治療上頸椎損傷可加速患者骨融合，有助于患者脊髓損傷的恢復。

個體化3D打印技術輔助內固定治療上頸椎損傷手術，有以下優(yōu)勢：(1)通過術前Mimics軟件搭建上頸椎虛擬模型，遵循“個體化”治療原則；(2)彌補了徒手置釘可能出現(xiàn)的進釘點、進釘角度的失誤，使椎弓根螺釘植入更加準確，手術成功率更高，減少并發(fā)癥的風險；(3)經低溫消毒后的3D打印頸椎模型既可在手術區(qū)域內使用，便于術者術中再次確認置釘?shù)慕嵌?、進釘點等。

綜上所述，個體化3D打印輔助后路螺釘內固定治療上頸椎損傷的臨床療效顯著，能有效縮短手術時間，減輕患者術后疼痛，提高置釘準確性，修復脊髓損傷，促進骨融合，減少醫(yī)源性并發(fā)癥。