3D Slicer技術(shù)在骨質(zhì)疏松性骨折椎體強化術(shù)中的應(yīng)用研究

毛翔 張梅花 張海峰

[摘要]?目的?探討3D?Slicer分析處理平臺應(yīng)用在骨質(zhì)疏松性椎體壓縮性骨折椎體強化術(shù)中的應(yīng)用價值。方法?選取2020年1月至2021年12月杭州市第九人民醫(yī)院收治的擇期行椎體強化術(shù)治療的66例骨質(zhì)疏松性椎體壓縮性骨折患者作為研究對象，按隨機數(shù)字表法將行3D?Slicer軟件輔助定位置釘?shù)?3例作為3D組和傳統(tǒng)徒手定位置釘?shù)?3例作為對照組。觀察并評估兩組患者位置釘Gertzbein-Robbins分級、手術(shù)相關(guān)指標(biāo)（單釘置入時間、手術(shù)時間、手術(shù)中出血量）、手術(shù)后指標(biāo)（疼痛緩解的時間、手術(shù)后引流量、住院時間）和隨訪結(jié)果（對患者隨訪至術(shù)后1年，記錄生存質(zhì)量評分及并發(fā)癥發(fā)生情況）。結(jié)果?3D組患者Gertzbein-Robbins分級中A+B級的例數(shù)多于對照組A+B級的例數(shù)（P<0.05）。3D組患者單釘置入時間、手術(shù)時間、手術(shù)中的出血量、手術(shù)后疼痛緩解時間、手術(shù)后的引流量、住院時間均低于對照組患者（P<0.05）。兩組隨訪時間中位數(shù)為（13.45±0.98）個月，3D組患者在各個隨訪時間點SF-12評分均高于對照組（P<0.05），隨訪截止時間3D組并發(fā)癥發(fā)生率低于對照組（P<0.05）。結(jié)論?3D?Slicer分析處理平臺應(yīng)用在骨質(zhì)疏松性椎體壓縮性骨折椎體強化術(shù)中，可提高置釘?shù)臏?zhǔn)確度，改善患者預(yù)后的癥狀且可降低術(shù)后并發(fā)癥，患者生存質(zhì)量高。

[關(guān)鍵詞]?3D?Slicer；骨質(zhì)疏松性椎體壓縮性骨折；椎體強化術(shù)；應(yīng)用價值；Gertzbein-Robbins分級

[中圖分類號]?R445.4??????[文獻標(biāo)識碼]?A??????[DOI]?10.3969/j.issn.1673-9701.2024.06.007

Application?of?3D?Slicer?technology?in?vertebral?reinforcement?surgery?for?osteoporotic?fractures

MAO?Xiang，?ZHANG?Meihua，?ZHANG?Haifeng

Department?of?Radiology，?Hangzhou?Ninth?Peoples?Hospital，?Hangzhou?311225，?Zhejiang，?China

[Abstract]?Objective?To?explore?the?application?value?of?3D?Slicer?analysis?and?processing?platform?in?vertebral?reinforcement?surgery?for?osteoporotic?vertebral?compression?fractures.?Methods?A?total?of?66?patients?with?osteoporotic?vertebral?compression?fractures?who?underwent?elective?vertebral?augmentation?surgery?at?Hangzhou?Ninth?Peoples?Hospital?from?January?2020?to?December?2021?were?selected?as?the?study?subjects.?They?were?randomly?divided?into?a?3D?group?consisting?of?33?patients?who?underwent?3D?Slicer?software?assisted?positioning?and?fixation，?and?a?control?group?consisting?of?33?patients?who?underwent?traditional?manual?positioning?and?fixation.?Observe?and?evaluate?the?Gertzbein-Robbins?grading，?surgical?related?indicators?（single?nail?insertion?time，?surgical?time，?intraoperative?bleeding），?postoperative?indicators?（time?of?pain?relief，?operation?drainage?volume，?hospital?stay），?and?follow-up?results?（for?patients?followed?up?to?1?year?after?surgery，?quality?of?life?scores，?record?the?incidence?complications）?in?two?groups?of?patients.?Results?The?number?of?A?group+B?group?cases?in?the?Gertzbein-Robbins?grading?of?patients?in?3D?group?was?higher?than?that?in?the?control?（P<0.05）.?The?insertion?time，?surgical?time，?intraoperative?bleeding?volume，?pain?relief?time，?the?volume?of?operation?drainage，?and?the?hospital?time?of?the?3D?group?patients?were?lower?than?the?control?group?（P<0.05）.?The?median?follow-up?time?for?the?two?groups?was?（13.45±0.98）?months.?Each?follow-up?time?point，?the?SF-12?score?of?3D?group?was?higher?than?the?control?group?（P<0.05），?the?incidence?complications?of?the?3D?group?was?lower?than?that?in?the?control?group?（P<0.05）.?Conclusion?The?application?of?3D?Slicer?analysis?and?processing?platform?in?vertebral?reinforcement?surgery?for?osteoporotic?vertebral?compression?fractures?can?improve?the?accuracy?of?nail?placement，?improve?clinical?symptoms?of?patients，?and?reduce?the?incidence?of?surgical?related?complications.?The?quality?of?life?of?patients?is?high.

[Key?words]?3D?Slicer;?Osteoporosis?vertebral?compression?fracture;?Vertebral?reinforcement?surgery;?Application?value;?Gertzbein-Robbins?grading

骨質(zhì)疏松性椎體壓縮性骨折一般是因骨質(zhì)疏松導(dǎo)致椎體的強度下降、骨密度減小、骨質(zhì)較為脆弱，容易因摔傷、扭傷、撞傷等因素導(dǎo)致椎體壓縮變扁，引起壓縮性骨折，出現(xiàn)全身性骨骼疾病；表現(xiàn)為各組織活動受限性疼痛，患者生存質(zhì)量低。在治療骨質(zhì)疏松性椎體壓縮性骨折中椎體強化術(shù)發(fā)揮著重要價值，通過置入位置釘來保持脊柱穩(wěn)定性，幫助緩解患者疼痛程度并恢復(fù)日?；顒幽芰?，且手術(shù)效果具有長期穩(wěn)定性。但受椎弓根形態(tài)及周圍血管神經(jīng)等因素的影響，錐體強化術(shù)穿刺置釘過程中定位困難、風(fēng)險較高[1]。通過查閱相關(guān)國內(nèi)外文獻，精準(zhǔn)定位和定向在骨折手術(shù)治療中具有重要價值。筆者團隊長期致力于骨折手術(shù)的研究，在臨床實踐中發(fā)現(xiàn)3D?Slicer分析處理平臺在骨質(zhì)疏松性椎體壓縮性骨折椎體強化術(shù)中具有較高的價值，同時得到一些使用要點和臨床數(shù)據(jù)，以期為提高骨質(zhì)疏松性椎體壓縮性骨折患者的手術(shù)效果和生存質(zhì)量提供一些策略依據(jù)。

1??資料與方法

1.1??臨床資料

選取2020年1月至2021年12月杭州市第九人民醫(yī)院收治的擇期行椎體強化術(shù)治療的66例骨質(zhì)疏松性椎體壓縮性骨折患者作為研究對象。按隨機數(shù)字表法將行3D?Slicer軟件輔助定位置釘?shù)?3例作為3D組和傳統(tǒng)徒手定位置釘?shù)?3例作為對照組。對照組中男20例，年齡45～68歲，平均（55.44±3.88）歲；3D組中男17例，年齡43～74歲，平均（56.09±3.90）歲。兩組患者的一般資料比較，差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P>0.05）。本研究經(jīng)杭州市第九人民醫(yī)院倫理委員會審批通過[倫理審批號：研倫第（2022-009）]，受試者均知情同意。

1.2??納入和排除標(biāo)準(zhǔn)

納入標(biāo)準(zhǔn)：①具備椎體強化術(shù)適應(yīng)證且能耐受手術(shù)治療；②年齡<80歲；③有自主意識，精神狀態(tài)好；④臨床表現(xiàn)為明顯的腰背部、胸腰椎疼痛；⑤既往無骨折手術(shù)史或重大外傷手術(shù)史。排除標(biāo)準(zhǔn)①存在溝通障礙和神經(jīng)系統(tǒng)疾病者；②合并長期活動性出血者；③生命體征極不平穩(wěn)者；④入院前半個月有抗凝藥物使用史或手術(shù)史者。

1.3??方法

兩組患者均行無差別的椎體強化術(shù)治療，完善術(shù)前檢查，遵醫(yī)囑術(shù)前、術(shù)后用藥，手術(shù)后根據(jù)具體情況給予患者廣譜抗生素預(yù)防感染。采用不可降解骨水泥填充劑（聚甲基丙烯酸甲酯，Polymethyl?methacrylate，PMMA），使用NHC-300m?A?C臂X線機，骨水泥專用穿刺針及注射器。

1.3.1??對照組??由麻醉師完成全身阻滯麻醉，手術(shù)中采用C臂X線機選擇正側(cè)位置；確認穿刺針方向無誤后，穿刺至目標(biāo)椎體區(qū)前部及中部1/3處，注入骨水泥，觀察彌散情況繼續(xù)注入骨水泥，至骨水泥到達椎體后壁；停止注射骨水泥，轉(zhuǎn)動注射器并等待骨水泥凝固后再拔出。

1.3.2??3D組??以DICOM數(shù)據(jù)格式導(dǎo)入患者的CT及MRI數(shù)據(jù)后，依據(jù)需要重建脊柱脊髓模型。應(yīng)用Sina軟件圖片透視到手術(shù)區(qū)位置，采用克氏針建立真實的置釘通道沿術(shù)前規(guī)劃虛擬置釘通道，選取合適尺寸的螺釘依據(jù)虛擬脊柱模型的測量數(shù)據(jù)，沿克氏針?biāo)⑼ǖ乐萌肼葆?；行C臂透射掃描證實穿刺針方向無誤后進行穿刺，后續(xù)步驟和對照組一致。

1.4??觀察指標(biāo)

置入螺釘?shù)臏?zhǔn)確性采用Gertzbein-Robbins分級法進行評估[2]，根據(jù)項目條目評分分為：A級椎體或椎弓根皮質(zhì)無破壞；B級螺釘穿透皮質(zhì)<2mm；C級螺釘穿透骨皮質(zhì)≥2mm且<4mm；D級螺釘穿透骨皮質(zhì)為≥4mm且<6mm；E級螺釘穿透骨皮質(zhì)≥6mm。A級和B級螺釘被認為臨床可接受；C、D或E級螺釘被認為是不良置釘。記錄單釘置入時間、手術(shù)過程時間、手術(shù)中患者的出血量等指標(biāo)。術(shù)后統(tǒng)計并記錄疼痛緩解時間、手術(shù)后引流量及住院所用時間；其中腰腿痛采用視覺模擬評分量表（visual?analogue?scale，VAS）對患者疼痛水平進行評估，滿分10分[3]。

對患者隨訪至術(shù)后1年，統(tǒng)計并發(fā)癥發(fā)生率和生存質(zhì)量得分，采用SF-12量表評分分析患者長期的生存質(zhì)量，并發(fā)癥包括二次損傷、肺栓塞、感染、骨折未愈合、脊髓或神經(jīng)根損傷、發(fā)熱等[4]。

1.5??統(tǒng)計學(xué)方法

采用SPSS?22.0統(tǒng)計學(xué)軟件對數(shù)據(jù)進行處理分析。計量資料以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差（）表示，兩組間比較采用獨立樣本t檢驗；計數(shù)資料以例數(shù)（百分率）[n（%）]表示，比較采用c2檢驗。P<0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

2??結(jié)果

2.1??兩組患者Gertzbein-Robbins分級比較

3D組患者共置入108枚螺釘，其中頸椎23枚、胸椎52枚、腰骶椎33枚；對照組患者共置入99枚螺釘，其中頸椎20枚、胸椎49枚、腰骶椎30枚。3D組A+B級的例數(shù)多于對照組A+B級的例數(shù)（P<0.05），見表1。

2.2??兩組患者手術(shù)相關(guān)指標(biāo)比較

3D組單釘置入時間、手術(shù)時間、術(shù)中出血量低于對照組（P<0.05），見表2。

2.3??兩組患者術(shù)后指標(biāo)比較

3D組患者的疼痛緩解時間、術(shù)后引流量、住院時間低于對照組（P<0.05），見表3。

2.4??兩組患者生存質(zhì)量得分比較

兩組患者中位隨訪時間（13.45±0.98）個月，3D組患者的SF-12評分均高于對照組（P<0.05），見表4。

2.5??兩組患者并發(fā)癥發(fā)生率比較

隨訪1年，3D組中1例患者于術(shù)后出現(xiàn)椎弓根釘棒松動、輕度彎曲及螺帽脫落現(xiàn)象，經(jīng)修護后無影響，未發(fā)生無釘棒斷裂情況；發(fā)生感染1例，并發(fā)癥發(fā)生率3.03%（2/33）。對照組發(fā)生感染2例、釘棒斷裂1例、二次損傷1例、骨折未愈合2例，并發(fā)癥發(fā)生率18.18%（6/33）。3D組并發(fā)癥發(fā)生率低于對照組（χ2=3.995，P=0.046）。

3??討論

骨質(zhì)疏松性椎體壓縮性骨折是一種常合并重要臟器及脊柱骨折的骨科創(chuàng)傷性疾病，常合并多組織系統(tǒng)疼痛，疾病惡化或未得到及時治療可發(fā)生截癱，嚴(yán)重威脅患者的生命安全。近年使用椎體強化術(shù)來改善患者的臨床癥狀，手術(shù)的治療對脊柱進行內(nèi)固定，療效確切，術(shù)后患者生存質(zhì)量高[5-6]。近年相關(guān)學(xué)者開始通過3D?Slicer技術(shù)來提高椎體強化術(shù)治療中置釘?shù)臏?zhǔn)確性和手術(shù)的安全性，但目前尚無統(tǒng)一的結(jié)論。

相關(guān)文獻表明，學(xué)者通過3D?Slicer技術(shù)完成椎體強化術(shù)治療老年骨質(zhì)疏松性椎體壓縮性骨折具有較好的療效，經(jīng)治療后患者脊柱獲得理想復(fù)位和穩(wěn)定性，且恢復(fù)快[7]；另有學(xué)者指出早期手術(shù)治療可降低進行性神經(jīng)損傷的發(fā)生和預(yù)防椎體晚期成角畸形[8]。同時有學(xué)者通過3D?Slicer進行定置針的穿刺，發(fā)現(xiàn)其療效確切，患者骨功能恢復(fù)良好，有效改善了椎管狹窄的程度，患者疼痛程度、骨密度水平及生活質(zhì)量均得到顯著提高[9]。

本研究從文獻報道中獲取循證并結(jié)合臨床經(jīng)驗，發(fā)現(xiàn)3D組患者置釘位置更佳，手術(shù)指標(biāo)佳。椎體強化術(shù)屬于脊椎微創(chuàng)外科技術(shù)之一，是在影像學(xué)技術(shù)指導(dǎo)下將骨水泥經(jīng)皮通過椎弓根外注入椎體內(nèi)而加固病變椎體。此方法具有創(chuàng)口及血管損傷小、增加椎體穩(wěn)定性、恢復(fù)快、手術(shù)后并發(fā)癥少等優(yōu)點。手術(shù)治療可使神經(jīng)組織徹底減壓，有利于胸腰椎畸形矯正、重建脊柱穩(wěn)定性。3D?Slicer技術(shù)的應(yīng)用提高了手術(shù)治療的準(zhǔn)確性，通過對比觀察指標(biāo)發(fā)現(xiàn)3D組患者術(shù)中出血少、手術(shù)時間短、恢復(fù)更快、骨再形成和恢復(fù)效果佳。3D-slicer軟件是一款功能豐富開源圖像分析處理軟件，臨床資料顯示其多被應(yīng)用于經(jīng)蝶內(nèi)鏡垂體瘤切除術(shù)、聽神經(jīng)瘤手術(shù)中[10-11]。該軟件可直觀、全面顯示手術(shù)時解剖結(jié)構(gòu)，有利于評估手術(shù)的難度和風(fēng)險；另外，該軟件對患者進行術(shù)前虛擬模型測量，選擇合適直徑的螺釘模擬置入螺釘?shù)倪M針位置、角度及深度；手術(shù)時可通過手機上的Sina軟件據(jù)術(shù)前規(guī)劃選擇合適螺釘透視到椎體重疊到術(shù)區(qū)真實位置，提高置釘?shù)臏?zhǔn)確性。根據(jù)劉暢等[12]報道的骨質(zhì)疏松性椎體壓縮性骨折術(shù)后應(yīng)用椎體強化術(shù)出現(xiàn)并發(fā)癥危險因素，發(fā)現(xiàn)在臨床實際中3D?Slicer技術(shù)的使用可縮短手術(shù)時間和減少手術(shù)出血量，降低急性發(fā)熱的發(fā)生率。

本研究中對患者隨訪至術(shù)后12個月，發(fā)現(xiàn)其并發(fā)癥發(fā)生率低，也證實其進行輔助手術(shù)操作的有效性。本研究結(jié)果與余立為等[13]研究結(jié)果有一定的差異，考慮與該研究只隨訪至治療前期有關(guān)。隨著脊柱損傷組織愈合椎間盤退變可趨向穩(wěn)定，手術(shù)治療可使脊柱達到新的平衡[14]。本研究中3D組患者長期療效率高于對照組患者，考慮3D-Slicer的輔助治療對準(zhǔn)確治療椎弓根周圍有效，且后期影響較小。在長期的臨床實踐中，筆者發(fā)現(xiàn)該方法操作簡便，無須購置額外設(shè)備，可在短時間內(nèi)對3D-Slicer進行建模學(xué)習(xí)，結(jié)合虛擬與增強現(xiàn)實更精確地進行輔助手術(shù)過程。

綜上，椎體強化術(shù)結(jié)合3D?Slicer治療骨質(zhì)疏松性椎體壓縮性骨折可最大限度減輕患者的痛苦，具有胸腰椎矯形效果好、改善機體功能障礙的優(yōu)勢，在很大程度上減少醫(yī)療資源浪費。

利益沖突：所有作者均聲明不存在利益沖突。

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（收稿日期：2023–03–27）

（修回日期：2024–02–04）

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