基于3D slicer比較兩種椎間孔成型方法對(duì)上關(guān)節(jié)突的影響

孫頡瑋 馮法博 王俊 姜志洲 朱宇塵 姜建勇 尹航

經(jīng)皮椎間孔鏡腰椎間盤摘除術(shù)（percutaneous endoscopic transforaminal discectomy，PETD）是目前臨床上治療腰椎間盤突出癥最常用的微創(chuàng)術(shù)式之一［1-2］，在建立通道的過(guò)程中，大多數(shù)情況下需對(duì)責(zé)任節(jié)段的椎間孔進(jìn)行成型［3］。目前，臨床上用于椎間孔成型的工具主要有骨鉆和環(huán)鋸。有研究認(rèn)為二者不僅在切除上關(guān)節(jié)突的骨量上存在差異，同時(shí)在成型的部位方面也存在不同［4］，上關(guān)節(jié)突骨質(zhì)的缺失量或缺失部位與穩(wěn)定性密切相關(guān)［4］。為進(jìn)一步研究骨鉆和環(huán)鋸在椎間孔成型中切除上關(guān)節(jié)突體積和部位的差異，以探討兩種成型方式對(duì)腰椎穩(wěn)定性的潛在影響，本研究通過(guò)3D Slicer軟件對(duì)上關(guān)節(jié)突進(jìn)行建模，通過(guò)對(duì)比術(shù)前與術(shù)后的上關(guān)節(jié)突模型，來(lái)比較兩種工具在椎間孔成型中切除上關(guān)節(jié)突體積和部位的差異，并評(píng)估其對(duì)腰椎穩(wěn)定性的影響。

1 資料與方法

1.1 一般資料 本研究已通過(guò)杭州市蕭山區(qū)第一人民醫(yī)院倫理審核批準(zhǔn)（倫審字（科）［2021］57號(hào)）。采用前瞻性隊(duì)列研究，選取2021年5月至2022年7月因腰椎間盤突出癥接受PETD手術(shù)的患者60例。共計(jì)納入男32例，女28例；L4～5節(jié)段30例，L5/S1節(jié)段30例；年齡23～85歲，平均50歲。術(shù)前通過(guò)電腦隨機(jī)分為兩組，骨鉆組30例，環(huán)鋸組30例。納入標(biāo)準(zhǔn)：（1）PETD術(shù)式治療腰椎間盤突出癥者；（2）單節(jié)段腰椎間盤突出癥者；（3）單側(cè)癥狀者；（4）術(shù)中使用骨鉆或環(huán)鋸進(jìn)行椎間孔成型者；（5）影像學(xué)資料完整者；（6）術(shù)前無(wú)腰椎不穩(wěn)表現(xiàn)者。排除標(biāo)準(zhǔn)：（1）其他術(shù)式治療腰椎間盤突出癥者；（2）＞1個(gè)節(jié)段的腰椎間盤突出癥者；（3）雙側(cè)癥狀者；（4）術(shù)中未對(duì)椎間孔進(jìn)行成型者；（5）影像學(xué)資料缺失者。（6）術(shù)前存在腰椎不穩(wěn)表現(xiàn)者。

1.2 手術(shù)方式 骨鉆組與環(huán)鋸組均行標(biāo)準(zhǔn)PETD術(shù)式。（1）骨鉆組：使用4.6、5.9、7.5 mm（山東冠龍）（圖1）三種型號(hào)骨鉆逐級(jí)進(jìn)行椎間孔成型，當(dāng)骨鉆頭端定位至上關(guān)節(jié)突尖端后，采用骨鉆漂移技術(shù)，向上壓骨鉆尾端，使骨鉆頭端滑入椎間孔外口，然后逐級(jí)進(jìn)行椎間孔成型，直至正位片顯示骨鉆頭端位于椎弓根內(nèi)側(cè)緣連線和上下棘突連線之間，側(cè)位片顯示位于下位椎體的后上角。（2）環(huán)鋸組：使用7.5 mm環(huán)鋸（山東冠龍）（圖2-3）進(jìn)行一次性椎間孔成型，環(huán)鋸頭端定位至上關(guān)節(jié)突進(jìn)行成型，直至正位片顯示環(huán)鋸頭端位于椎弓根內(nèi)側(cè)緣連線和上下棘突連線之間，側(cè)位片顯示位于下位椎體的后上角。

圖1：4.6 mm、5.9 mm、7.5 mm三種型號(hào)骨鉆；圖2：7.5 mm環(huán)鋸；圖3：環(huán)鋸切除的骨質(zhì)；圖4：病例A術(shù)前上關(guān)節(jié)突模型；圖5：病例A術(shù)前上關(guān)節(jié)突模型體積（1,751.48 mm3）；圖6：病例A術(shù)后上關(guān)節(jié)突模型；圖7：病例A術(shù)后上關(guān)節(jié)突模型體積（893.04 mm3）

1.3 研究方法 （1）運(yùn)用3D Slicer軟件對(duì)上關(guān)節(jié)突進(jìn)行建模：①術(shù)前建模：A.將術(shù)前腰椎CT資料以DICOM格式導(dǎo)入3D Slicer軟件；B.在Segment Editor板塊添加一個(gè)新的蒙版，運(yùn)用paint工具對(duì)上關(guān)節(jié)突進(jìn)行描繪，描繪層面從上關(guān)節(jié)突尖端至關(guān)節(jié)突移行為橫突處；C.在Segmentations模塊下，將3D模型以model格式導(dǎo)出，然后在Models板塊可直接讀取模型的體積大小。模型體積的單位為mm3，結(jié)果保留2位小數(shù)（圖4-5）。②術(shù)后建模：建模方法與術(shù)前一致，保證兩次建模的層數(shù)一致，對(duì)于個(gè)別切除尖端的術(shù)后模型，則保證其建模的最底層與術(shù)前模型保持一致（圖6-7）。（2）測(cè)算切除上關(guān)節(jié)突體積的方法：切除上關(guān)節(jié)突體積=術(shù)前上關(guān)節(jié)突體積-術(shù)后上關(guān)節(jié)突體積。切除體積百分比=切除上關(guān)節(jié)突體積/術(shù)前上關(guān)節(jié)突體積×100%。（3）評(píng)價(jià)切除部位的方法：將上關(guān)節(jié)突模型分為3等份，尖端即上1/3的模型，腹側(cè)為中1/3模型，基底為下1/3模型。模型發(fā)生缺如的部分則認(rèn)為相應(yīng)部分的上關(guān)節(jié)突被切除。此外，為更好的觀察與統(tǒng)計(jì)，作者根據(jù)切除部位對(duì)腰椎穩(wěn)定性的影響引入一個(gè)新的評(píng)價(jià)指標(biāo)：切除評(píng)分。將切除尖端記為4分，腹側(cè)為2分，基底為1分，由于切除部分不是單一的，多部位的切除評(píng)分即為所有單項(xiàng)評(píng)分之和，例如尖端+腹側(cè)為6分，腹側(cè)+基底為3分，尖端+腹側(cè)+基底為7分，該評(píng)價(jià)指標(biāo)可以涵蓋所有的切除可能性，且不會(huì)出現(xiàn)同分不同部位的情況。平均切除評(píng)分=組內(nèi)所有切除評(píng)分之和/組內(nèi)樣本個(gè)數(shù)。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法 采用SPSS 25.0統(tǒng)計(jì)軟件。計(jì)量資料以（）表示，組間比較采用t檢驗(yàn)；計(jì)數(shù)資料以n或%表示，組間比較采用χ2檢驗(yàn)。以P＜0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 兩組一般資料比較 見(jiàn)表1。

表1 兩組一般資料比較

2.2 兩組骨鉆和環(huán)鋸切除上關(guān)節(jié)突體積的差異 見(jiàn)表2。

表2 骨鉆和環(huán)鋸切除上關(guān)節(jié)突體積的差異（）

表2 骨鉆和環(huán)鋸切除上關(guān)節(jié)突體積的差異（）

指標(biāo)骨鉆組（n=30）環(huán)鋸組（n=30）t值P值術(shù)前關(guān)節(jié)突體積（mm3）1,266.90±182.711,381.60±360.11-1.5560.024術(shù)后關(guān)節(jié)突體積（mm3）1,091.54±165.83823.22±265.864.6900.058切除關(guān)節(jié)突體積（mm3）175.81±88.49558.80±232.22-8.441＜0.001切除百分比（%）13.78±6.5740.22±12.13-10.4970.003

2.3 兩組骨鉆和環(huán)鋸切除上關(guān)節(jié)突部位的差異 見(jiàn)表3。

表3 骨鉆和環(huán)鋸切除上關(guān)節(jié)突部位的差異

2.4 患者癥狀的緩解情況 見(jiàn)表4。

表4 患者癥狀緩解情況

3 討論

通過(guò)建模發(fā)現(xiàn)，在切除體積方面，骨鉆組平均切除上關(guān)節(jié)突的體積為（168.66±102.49）mm3，明顯少于環(huán)鋸組（556.95±250.77）mm3。分析造成此差異的原因有兩點(diǎn)：（1）骨鉆成型時(shí)，通過(guò)旋轉(zhuǎn)前外側(cè)鉆齒產(chǎn)生的摩擦力來(lái)磨除骨質(zhì)，其磨除的骨質(zhì)有限。（2）環(huán)鋸?fù)ㄟ^(guò)旋轉(zhuǎn)前端環(huán)形鋸齒產(chǎn)生的剪切力來(lái)切除骨質(zhì)，其可將環(huán)形鋸齒范圍內(nèi)的骨質(zhì)均予以切除，故其切除的骨質(zhì)較多。另外，從切除百分比中也能看出骨鉆（13.18±7.57%）對(duì)上關(guān)節(jié)突的切除明顯少于環(huán)鋸（38.51±13.74%），AHUJA等［5］通過(guò)力學(xué)分析發(fā)現(xiàn)，＞30%的上關(guān)節(jié)突切除會(huì)增加腰椎活動(dòng)度和不穩(wěn)的風(fēng)險(xiǎn)。因此，骨鉆比環(huán)鋸對(duì)腰椎穩(wěn)定性的影響更小。

在切除部位方面，骨鉆切除關(guān)節(jié)突腹側(cè)的比例為71.43%（15/21），環(huán)鋸切除尖端的比例達(dá)到81.82%（18/22）。分析其原因作者認(rèn)為有以下兩點(diǎn)：（1）骨鉆漂移，骨鉆漂移技術(shù)改變了骨鉆與上關(guān)節(jié)突接觸點(diǎn)，從定位時(shí)的上關(guān)節(jié)突尖端漂移至腹側(cè)。（2）環(huán)鋸頭端呈鋸齒狀，當(dāng)環(huán)鋸頭端定位于上關(guān)節(jié)突尖端后，鋸齒會(huì)錨住尖端骨質(zhì)，限制環(huán)鋸在成型時(shí)的移動(dòng)，所以環(huán)鋸切除上關(guān)節(jié)突尖端的概率大。另外，從切除評(píng)分也能看出兩種工具在切除部位方面的差異，骨鉆組2.67分明顯低于環(huán)鋸組5.59分，提示骨鉆在成型過(guò)程中切除上關(guān)節(jié)突尖端的可能性更小。眾所周知，上關(guān)節(jié)突作為關(guān)節(jié)突關(guān)節(jié)的一部分，其對(duì)于腰椎的穩(wěn)定性至關(guān)重要，其中不同部位的骨質(zhì)缺失對(duì)穩(wěn)定性的影響也不相同，上關(guān)節(jié)突尖端的破壞會(huì)使腰椎的活動(dòng)度明顯增加，從而造成腰椎不穩(wěn)的潛在風(fēng)險(xiǎn)增加［6-7］。因此，作者認(rèn)為，骨鉆成型對(duì)腰椎穩(wěn)定性的影響要小于環(huán)鋸成型。

綜上所述，骨鉆成型時(shí)磨除上關(guān)節(jié)突骨質(zhì)較少且主要磨除腹側(cè)，對(duì)腰椎穩(wěn)定性的影響小；環(huán)鋸成型時(shí)切除上關(guān)節(jié)突體積較多且容易切除尖端，對(duì)腰椎穩(wěn)定性的影響大。盲視成型應(yīng)盡量選擇骨鉆進(jìn)行成型。