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

毛翔，張梅花，張海峰

杭州市第九人民醫(yī)院放射科，浙江杭州 311225

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(qiáng)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??；表現(xiàn)為各組織活動(dòng)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(qiáng)化術(shù)發(fā)揮著重要價(jià)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)日常活動(dòng)能力，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(qiáng)化術(shù)穿刺置釘過程中定位困難、風(fēng)險(xiǎn)較高[1]。通過查閱相關(guān)國內(nèi)外文獻(xiàn)，精準(zhǔn)定位和定向在骨折手術(shù)治療中具有重要價(jià)值。筆者團(tuán)隊(duì)長期致力于骨折手術(shù)的研究，在臨床實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)3D Slicer 分析處理平臺(tái)在骨質(zhì)疏松性椎體壓縮性骨折椎體強(qiáng)化術(shù)中具有較高的價(jià)值，同時(shí)得到一些使用要點(diǎn)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(qiáng)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(duì)象。按隨機(jī)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(duì)照組。對(duì)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(jì)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(huì)審批通過[倫理審批號(hào)：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(qiáng)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(shí)，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(dòng)性出血者；③生命體征極不平穩(wěn)者；④入院前半個(gè)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(qiáng)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(jī)，骨水泥專用穿刺針及注射器。

1.3.1 對(duì)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(jī)選擇正側(cè)位置；確認(rèn)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(dá)椎體后壁；停止注射骨水泥，轉(zhuǎn)動(dòng)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(shí)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(cè)量數(shù)據(jù)，沿克氏針?biāo)⑼ǖ乐萌肼葆敚恍蠧 臂透射掃描證實(shí)穿刺針方向無誤后進(jìn)行穿刺，后續(xù)步驟和對(duì)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(jí)法進(jìn)行評(píng)估[2]，根據(jù)項(xiàng)目條目評(píng)分分為：A 級(jí)椎體或椎弓根皮質(zhì)無破壞；B 級(jí)螺釘穿透皮質(zhì)<2mm；C 級(jí)螺釘穿透骨皮質(zhì)≥2mm 且<4mm；D 級(jí)螺釘穿透骨皮質(zhì)為≥4mm 且<6mm；E 級(jí)螺釘穿透骨皮質(zhì)≥6mm。A 級(jí)和B 級(jí)螺釘被認(rèn)為臨床可接受；C、D 或E 級(jí)螺釘被認(rèn)為是不良置釘。記錄單釘置入時(shí)間、手術(shù)過程時(shí)間、手術(shù)中患者的出血量等指標(biāo)。術(shù)后統(tǒng)計(jì)并記錄疼痛緩解時(shí)間、手術(shù)后引流量及住院所用時(shí)間；其中腰腿痛采用視覺模擬評(píng)分量表（visual analogue scale，VAS）對(duì)患者疼痛水平進(jìn)行評(píng)估，滿分10 分[3]。

對(duì)患者隨訪至術(shù)后1 年，統(tǒng)計(jì)并發(fā)癥發(fā)生率和生存質(zhì)量得分，采用SF-12 量表評(píng)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(jì)學(xué)方法

采用SPSS 22.0 統(tǒng)計(jì)學(xué)軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理分析。計(jì)量資料以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差（±s）表示，兩組間比較采用獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)；計(jì)數(shù)資料以例數(shù)（百分率）[n（%）]表示，比較采用X2檢驗(yàn)。P<0.05 為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 兩組患者Gertzbein-Robbins 分級(jí)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(duì)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(jí)的例數(shù)多于對(duì)照組A+B 級(jí)的例數(shù)（P<0.05），見表1。

表1 兩組患者Gertzbein-Robbins 分級(jí)比較[n（%），n=33]

2.2 兩組患者手術(shù)相關(guān)指標(biāo)比較

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

表2 兩組患者手術(shù)相關(guān)指標(biāo)比較（±s ，n=33）

表2 兩組患者手術(shù)相關(guān)指標(biāo)比較（±s ，n=33）

組別 單釘置入時(shí)間（min） 手術(shù)時(shí)間（min） 術(shù)中出血量（ml）對(duì)照組 17.87±1.79 51.17±3.45 25.04±3.12 3D 組 12.22±1.67 48.03±3.22 23.12±2.90 t 3.007 3.882 2.589 P 0.004 <0.001 0.012

2.3 兩組患者術(shù)后指標(biāo)比較

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

表3 兩組患者手術(shù)后相關(guān)指標(biāo)比較（±s ，n=33）

表3 兩組患者手術(shù)后相關(guān)指標(biāo)比較（±s ，n=33）

組別 疼痛緩解時(shí)間（d） 住院時(shí)間（d） 術(shù)后引流量（ml）對(duì)照組 3.73±1.23 15.87±2.46 69.80±8.02 3D 組 3.01±1.10 14.37±2.70 65.55±7.29 t 2.507 2.359 2.225 P 0.015 0.021 0.030

2.4 兩組患者生存質(zhì)量得分比較

兩組患者中位隨訪時(shí)間（13.45±0.98）個(gè)月，3D組患者的SF-12 評(píng)分均高于對(duì)照組（P<0.05），見表4。

表4 兩組患者的SF-12 評(píng)分比較（±s ，分，n=33）

表4 兩組患者的SF-12 評(píng)分比較（±s ，分，n=33）

組別 手術(shù)結(jié)束時(shí) 術(shù)后6 個(gè)月 術(shù)后12 個(gè)月對(duì)照組 68.14±6.55 71.33±6.80 74.66±6.99 3D 組 71.76±7.23 75.66±7.09 80.23±7.24 t 2.132 2.532 3.179 P 0.037 0.014 0.002

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(dòng)、輕度彎曲及螺帽脫落現(xiàn)象，經(jīng)修護(hù)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(duì)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(duì)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(shí)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(qiáng)化術(shù)來改善患者的臨床癥狀，手術(shù)的治療對(duì)脊柱進(jìn)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(qiáng)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(xiàn)表明，學(xué)者通過3D Slicer 技術(shù)完成椎體強(qiáng)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(jìn)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(shí)有學(xué)者通過3D Slicer 進(jìn)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(xiàn)報(bào)道中獲取循證并結(jié)合臨床經(jīng)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)3D 組患者置釘位置更佳，手術(shù)指標(biāo)佳。椎體強(qiáng)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(diǎn)。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(duì)比觀察指標(biāo)發(fā)現(xiàn)3D 組患者術(shù)中出血少、手術(shù)時(shí)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(shí)解剖結(jié)構(gòu)，有利于評(píng)估手術(shù)的難度和風(fēng)險(xiǎn)；另外，該軟件對(duì)患者進(jìn)行術(shù)前虛擬模型測(cè)量，選擇合適直徑的螺釘模擬置入螺釘?shù)倪M(jìn)針位置、角度及深度；手術(shù)時(shí)可通過手機(jī)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(shí)位置，提高置釘?shù)臏?zhǔn)確性。根據(jù)劉暢等[12]報(bào)道的骨質(zhì)疏松性椎體壓縮性骨折術(shù)后應(yīng)用椎體強(qiáng)化術(shù)出現(xiàn)并發(fā)癥危險(xiǎn)因素，發(fā)現(xiàn)在臨床實(shí)際中3D Slicer 技術(shù)的使用可縮短手術(shù)時(shí)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(duì)患者隨訪至術(shù)后12 個(gè)月，發(fā)現(xiàn)其并發(fā)癥發(fā)生率低，也證實(shí)其進(jìn)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(dá)到新的平衡[14]。本研究中3D 組患者長期療效率高于對(duì)照組患者，考慮3D-Slicer 的輔助治療對(duì)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(shí)踐中，筆者發(fā)現(xiàn)該方法操作簡(jiǎn)便，無須購置額外設(shè)備，可在短時(shí)間內(nèi)對(duì)3D-Slicer 進(jìn)行建模學(xué)習(xí)，結(jié)合虛擬與增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)更精確地進(jìn)行輔助手術(shù)過程。

綜上，椎體強(qiáng)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(jī)體功能障礙的優(yōu)勢(shì)，在很大程度上減少醫(yī)療資源浪費(fèi)。

利益沖突：所有作者均聲明不存在利益沖突。