3D 打印導(dǎo)板技術(shù)在復(fù)雜上頸椎手術(shù)中的應(yīng)用

葉書熙，陳勤，伍耀宏，陳榮春

贛州市人民醫(yī)院 （江西 贛州 341000）

復(fù)雜上頸椎畸形存在嚴重的骨性畸形與椎動脈變異，臨床治療以手術(shù)效果最佳。但由于該部位解剖結(jié)構(gòu)復(fù)雜，血管與神經(jīng)分布較多，手術(shù)過程中稍有不慎會損傷鄰近神經(jīng)、血管，誘發(fā)嚴重并發(fā)癥，影響手術(shù)安全[1]。復(fù)雜上頸椎手術(shù)中螺釘?shù)闹萌氩僮麝P(guān)乎手術(shù)成敗，但傳統(tǒng)置釘方法主要依靠術(shù)者的經(jīng)驗進行，置釘?shù)臏蚀_性、安全性無法保證[2]。隨著醫(yī)學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，3D 打印導(dǎo)板技術(shù)在臨床得到廣泛應(yīng)用。作為一種高新技術(shù)，3D 打印導(dǎo)板技術(shù)以數(shù)字技術(shù)為基礎(chǔ)，結(jié)合了材料技術(shù)、信息技術(shù)，可根據(jù)患者的實際需求制備個性化的器械、材料[3]。3D 打印導(dǎo)板技術(shù)使置釘操作更加簡單、準確，有效提高了手術(shù)安全性，目前已在脊柱置釘、輔助關(guān)節(jié)置換、骨折內(nèi)固定等多種手術(shù)中取得理想效果。基于此，本研究探討3D 打印導(dǎo)板技術(shù)在復(fù)雜上頸椎手術(shù)中的應(yīng)用效果，現(xiàn)報道如下。

1 資料與方法

1.1 一般資料

選取2018 年8 月至2022 年8 月我院收治的20 例復(fù)雜上頸椎手術(shù)患者作為研究對象，按照隨機數(shù)字表法分為兩組，每組10 例。試驗組男7 例，女3 例；年齡35～67 歲，平均（49.83±5.18）歲；體質(zhì)量42～83 kg，平均（70.45±6.72）kg；文化程度，高中及以下4 例，大專及以上6 例。對照組男6 例，女4 例；年齡33～66 歲，平均（49.52±5.04）歲；體質(zhì)量42～82 kg，平均（70.68±6.91）kg：文化程度，高中及以下5 例，大專及以上5 例。兩組一般資料比較，差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P>0.05），具有可比性。本研究經(jīng)醫(yī)院醫(yī)學(xué)倫理委員會批準，患者及家屬均自愿簽署知情同意書。

納入標準：經(jīng)MRI、CT 檢查確診，需進行復(fù)雜上頸椎手術(shù)治療；伴有不同程度的頸部活動受限、疼痛等癥狀；未合并骨質(zhì)疏松、感染等疾病。排除標準：伴有臟器功能衰竭；存在椎弓根細小、畸形、變異等影響置釘操作的情況；無法耐受手術(shù)；伴有精神疾病，無法進行正常交流。

1.2 方法

兩組術(shù)前均完善相關(guān)檢查，向患者簡單說明手術(shù)步驟，消除其焦慮、緊張心理。手術(shù)時，患者取俯臥位，全身麻醉后，采用頭架固定頭部，消毒術(shù)區(qū)皮膚后鋪巾，于頸后正中線做切口，自項韌帶白線切開至棘突，使用電刀剝離棘突兩側(cè)的肌肉，充分暴露后方雙側(cè)椎板、側(cè)塊、小關(guān)節(jié)等骨性結(jié)構(gòu)。

對照組采用傳統(tǒng)方法置釘，即使用C 型臂X 線機透視輔助置釘：根據(jù)患者術(shù)前影像學(xué)資料及術(shù)中頸椎后方的具體結(jié)構(gòu)，結(jié)合術(shù)者經(jīng)驗明確進釘點；使用球磨鉆磨去骨皮質(zhì)，推入直徑2 mm 的頸椎椎弓根手椎，利用球頭椎弓根探子探測鉆出通道的四壁、底部，正常通道應(yīng)為骨性、有摩擦感且底部堅硬，操作過程應(yīng)輕柔，防止暴力操作誤傷血管或硬膜囊；隨后置入椎弓根螺釘，并利用C 型臂X 線機觀察置釘位置，若置釘位置不滿意，術(shù)者可酌情調(diào)整進釘角度，直至滿意為止。

試驗組采用3D 打印導(dǎo)板技術(shù)置釘。導(dǎo)板制作：術(shù)前拍攝頸椎正側(cè)位X 線片，并用Philips 128 排螺旋CT 對擬固定節(jié)段脊柱進行連續(xù)掃描（掃描參數(shù)設(shè)置：電流30 mA，電壓120 kV，層距0.67 mm，層厚0.67 mm，矩陣512×512），將掃描獲得的CT 圖像數(shù)據(jù)建立三維模型，以二維DICOM 格式導(dǎo)入Mimics 17.0 軟件進行數(shù)據(jù)處理；根據(jù)在三維模型上模擬的置釘過程設(shè)計進釘點及可在正確方向置釘?shù)膶?dǎo)板，包括基座和空心導(dǎo)向管；擬合基座及空心導(dǎo)向管的模型后，設(shè)計帶有導(dǎo)向孔的個體化椎弓根定位導(dǎo)板；隨后進行3D 打印，獲得椎體模型及導(dǎo)板模型。置釘方法：術(shù)中充分暴露擬固定節(jié)段椎體后方結(jié)構(gòu)后，與3D 打印椎體模型后方結(jié)構(gòu)進行比對，以便更準確、迅速地確定擬固定椎體；通過導(dǎo)板上的空心導(dǎo)向管與骨性結(jié)構(gòu)的接觸點確認進釘點，用球磨鉆于進釘點磨去皮質(zhì)骨，將直徑2 mm 的電鉆沿空心導(dǎo)向管鉆入，操作期間避免損傷重要結(jié)構(gòu)；使用球頭椎弓根探子探測所鉆出通道的四壁和底部（標準同對照組），隨后置入椎弓根螺釘，并利用C 型臂X 線機觀察置釘位置。

1.3 觀察指標

（1）手術(shù)指標：比較兩組每枚螺釘置入時間、術(shù)中出血量、術(shù)中透視次數(shù)、手術(shù)時間。（2）置釘準確度[4]：根據(jù)CT 掃描結(jié)果，螺釘全部在椎弓根內(nèi)為Ⅰ級，螺釘穿出椎弓根壁<2 mm 為Ⅱ級，螺釘穿出椎弓根壁2～4 mm 為Ⅲ級，螺釘穿出椎弓根壁>4 mm 為Ⅳ級。（3）疼痛程度：術(shù)前1 d、術(shù)后3 d，采用視覺模擬評分法[5]（visual analogue scale，VAS）評估兩組的疼痛程度，總分10 分，評分與疼痛程度呈正相關(guān)。（4）頸椎功能：術(shù)前1 d、術(shù)后3 d，采用日本骨科協(xié)會[6]（Japanese Orthopaedic Association，JOA）頸椎神經(jīng)功能評分評估兩組的頸椎功能，總分17 分，評分與頸椎神經(jīng)功能呈正相關(guān)。

1.4 統(tǒng)計學(xué)處理

采用 SPSS 22.0 統(tǒng)計軟件進行數(shù)據(jù)分析。計量資料以±s 表示，采用t檢驗。計數(shù)資料以率表示，采用χ2檢驗。等級資料采用秩和檢。P<0.05 為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 兩組手術(shù)指標比較

試驗組每枚螺釘置入時間、手術(shù)時間均短于對照組，術(shù)中出血量、術(shù)中透視次數(shù)均少于對照組，差異均有統(tǒng)計學(xué)意義（P<0.05），見表1。

表1 兩組手術(shù)指標比較（±s）

表1 兩組手術(shù)指標比較（±s）

術(shù)中透視次數(shù)（次）每枚螺釘置入時間（min）手術(shù)時間（min）對照組 10 2.96±0.28 186.34±24.18 6.25±1.04 146.68±22.34試驗組 10 2.02±0.19 106.71±19.34 4.53±0.82 118.25±18.41 t 8.7858.1334.1073.106 P 0.0000.0000.0010.006組別 例數(shù)術(shù)中出血量（ml）

2.2 兩組置釘準確度比較

試驗組置釘準確度優(yōu)于對照組，差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P<0.05），見表2。

表2 兩組置釘準確度比較（例）

2.3 兩組VAS 評分、JOA 頸椎神經(jīng)功能評分比較

術(shù)前1 d，兩組VAS 評分、JOA 頸椎神經(jīng)功能評分比較，差異均無統(tǒng)計學(xué)意義（P>0.05）。術(shù)后3 d，兩組VAS 評分均低于同組術(shù)前1 d，JOA頸椎神經(jīng)功能評分均高于同組術(shù)前1 d，且試驗組VAS 評分低于對照組，JOA 頸椎神經(jīng)功能評分均高于對照組，差異均有統(tǒng)計學(xué)意義（P<0.05），見表3。

表3 兩組VAS 評分、JOA 頸椎神經(jīng)功能評分比較（分，±s）

表3 兩組VAS 評分、JOA 頸椎神經(jīng)功能評分比較（分，±s）

注：VAS 為視覺模擬評分法，JOA 為日本骨科協(xié)會

組別例數(shù)VAS 評分術(shù)前1 d術(shù)后3 dtP對照組106.49±1.29 2.36±0.59 9.2070.000試驗組106.31±1.37 1.24±0.35 11.3390.000 t 0.3035.163 P 0.7660.000組別例數(shù)JOA 頸椎神經(jīng)功能評分術(shù)前1 d術(shù)后3 dtP對照組107.53±1.07 12.52±2.58 5.6500.000試驗組107.65±1.16 15.24±1.63 11.9970.000 t 0.2412.819 P 0.8130.011

3 討論

上頸椎解剖關(guān)系復(fù)雜，存在重要的神經(jīng)與血管，主要控制人體的感覺及運動功能。復(fù)雜上頸椎手術(shù)通過在椎弓根置入螺釘可有效處理椎體病變，達到重建與減壓的雙重作用，安全性、有效性備受臨床認可[7]。但因椎弓根容積小，缺乏解剖標志，周圍神經(jīng)、血管較多，術(shù)中存在損傷椎動脈及脊髓的風(fēng)險，影響患者預(yù)后[8]。既往臨床多采用C 型臂X 線機透視輔助置釘，但置釘操作多依賴操作者的經(jīng)驗進行，由于其對影像學(xué)閱讀與理解的不同，加之術(shù)中需多次調(diào)節(jié)進釘角度、方向，增加透視次數(shù)的同時使患者的受輻射劑量增加，延長手術(shù)時間，影響整體手術(shù)效果[9-10]。因此，精確置釘已成為臨床研究的重點。

近年來，3D 打印技術(shù)在多種疾病中均得到應(yīng)用，已積累大量經(jīng)驗，是一種趨于成熟的手術(shù)輔助技術(shù)[11]。3D 打印導(dǎo)板技術(shù)首先利用計算機建立模型，然后使用生物材料、金屬粉末等逐層堆疊累積，最后獲得模型。該技術(shù)最早應(yīng)用于工業(yè)領(lǐng)域，隨著技術(shù)的不斷成熟，目前已逐漸用于制造人體椎體、髖關(guān)節(jié)、病灶體等模擬生物件[12]。3D 打印導(dǎo)板技術(shù)無需實物，具有成本低、可變化、效率高等優(yōu)勢，可降低手術(shù)風(fēng)險，提高手術(shù)精準性和前瞻性，更能滿足臨床對個性化醫(yī)學(xué)的需求[13]。本研究結(jié)果顯示，試驗組手術(shù)指標、置釘準確度均優(yōu)于對照組，術(shù)后3 d 試驗組VAS 評分低于對照組，JOA 評分高于對照組，差異均有統(tǒng)計學(xué)意義（P<0.05）。表明復(fù)雜上頸椎手術(shù)中采用3D打印導(dǎo)板技術(shù)置釘利于縮短手術(shù)時間，減少出血量與透視次數(shù)，提高置釘準確度，減輕疼痛程度，改善頸椎功能。分析其原因為，3D 打印導(dǎo)板技術(shù)利用CT 掃描頸椎結(jié)構(gòu)，隨后使用計算機構(gòu)建三維模型并打印實體模型，術(shù)前即可完成個體化導(dǎo)板的設(shè)計與制作，可開展模擬操作，獲得完善的術(shù)前計劃，使術(shù)者更直觀地了解手術(shù)部位的解剖情況；術(shù)中利用3D 打印導(dǎo)板更精準地輔助完成高難度手術(shù)，利于避開重要血管、神經(jīng)，劃定安全區(qū)域進行手術(shù)操作，從而提高手術(shù)效率、減少手術(shù)出血，確保手術(shù)順利進行；且3D 打印導(dǎo)板技術(shù)的打印材料具有良好的生物相容性，不會引起人體的排異反應(yīng)，安全性高[14]。陳雍君等[15]研究顯示，復(fù)雜上頸椎手術(shù)中采用3D打印導(dǎo)板技術(shù)具有創(chuàng)傷小、可靠安全、術(shù)后恢復(fù)快等優(yōu)勢，相比傳統(tǒng)方法置釘更加精準，可縮短手術(shù)時間、減少出血量，利于頸椎功能恢復(fù)，本研究結(jié)果與其相似。

綜上所述，復(fù)雜上頸椎手術(shù)中采用3D 打印導(dǎo)板技術(shù)置釘?shù)男Ч^好，利于縮短螺釘置入時間、手術(shù)時間，減少術(shù)中出血量、透視次數(shù)，且置釘準確度更高，術(shù)后疼痛更輕，患者頸椎功能恢復(fù)更好。