陳毅 趙亮△ 王利民

創(chuàng)傷性脊柱后凸保守治療欠佳，患者往往需要手術(shù)治療[1-2]。近年來，四級截骨術(shù)被應(yīng)用于治療創(chuàng)傷性脊柱后凸，但由于脊柱解剖復(fù)雜，不同患者手術(shù)方案不一樣，導(dǎo)致手術(shù)難度大、風(fēng)險高[3-4]。目前，3D打印在腫瘤切除、四肢及脊柱畸形矯正和骨折治療方面都有很好地應(yīng)用[5-8]。但采用3D打印輔助四級截骨術(shù)治療創(chuàng)傷性脊柱后凸的研究報道尚少。因此，本研究通過對臨床資料的回顧性分析，探討3D打印輔助四級截骨術(shù)在創(chuàng)傷性脊柱后凸術(shù)前規(guī)劃中的臨床應(yīng)用。

1 臨床資料

1.1 一般資料

回顧性分析2019年1月至2019年12月于鄭州大學(xué)第一附屬醫(yī)院接受3D打印輔助四級截骨術(shù)治療的創(chuàng)傷性脊柱后凸畸形患者。共有30例創(chuàng)傷性脊柱后凸畸形患者(男18例，女12例)納入本研究。手術(shù)時年齡20～62歲，平均(43.8±9.2)歲。本研究獲得本醫(yī)院醫(yī)學(xué)倫理委員會批準(zhǔn)。

1.2 納入標(biāo)準(zhǔn)

1)臨床被診斷為創(chuàng)傷性脊柱后凸畸形；2)臨床資料及影像學(xué)資料完整；3)符合創(chuàng)傷性脊柱后凸畸形手術(shù)適應(yīng)證；4)術(shù)后隨訪時間≥12個月。

1.3 排除標(biāo)準(zhǔn)

1)先天性、病理性骨折、強(qiáng)直性脊柱炎、脊柱結(jié)核等原因引起的脊柱后凸畸形；2)患者的冠狀面存在脊柱側(cè)凸畸形且側(cè)凸>10°；3)患者有脊柱手術(shù)史。

2 方法

2.1 手術(shù)方法

對患者行脊柱0.5 mm薄層CT(德國，西門子公司)掃描，將圖像數(shù)據(jù)以DICOM格式保存并導(dǎo)入Mimics 17.0(Materialise公司，比利時)，在軟件內(nèi)進(jìn)行虛擬截骨操作，設(shè)計多種截骨方案，在電腦上模擬出不同方案的截骨效果，對比不同方案的矯形效果，確定最優(yōu)手術(shù)方案，記錄截骨的部位、角度、數(shù)量，測量截骨節(jié)段在椎板和椎體后緣的截骨寬度，同時記錄椎弓根螺釘置入的位置、方向。將Mimics軟件三維重建虛擬復(fù)位后的后凸模型用3D打印機(jī)實施打印。術(shù)前通過3D模型仔細(xì)觀察病變部位及椎弓根，避免在狹窄處置釘，最后將模型消毒后供術(shù)中參考。在全麻下，患者取俯臥體位，銳性分離兩側(cè)椎旁肌至兩側(cè)關(guān)節(jié)突關(guān)節(jié)外側(cè)，充分顯露椎板及關(guān)節(jié)突關(guān)節(jié)，以術(shù)前體外模擬截骨的最優(yōu)方案為指導(dǎo)，以3D打印模型為參考，在后凸畸形椎體上下兩側(cè)的鄰近椎體打入合適的椎弓根螺釘，充分顯露后凸頂椎椎弓根，然后用磨鉆經(jīng)椎弓根開鑿洞口進(jìn)入椎體，按照術(shù)前確定的最佳截骨矯形方案行四級截骨術(shù)。一側(cè)截骨完成后，單側(cè)置棒臨時固定，然后進(jìn)行對側(cè)截骨。兩側(cè)截骨完成后，潛行修整上位椎板下緣和下位椎板上緣，防止矯形復(fù)位時對神經(jīng)根造成機(jī)械性壓迫。將術(shù)中截骨獲得的松質(zhì)骨咬成碎骨粒植于頂椎上下椎間隙。放置預(yù)彎棒，連接椎弓根螺釘，逐步加壓使截骨面閉合，C臂機(jī)透視確定截骨面對合良好，用適量生理鹽水沖洗切口，見無活動性出血，然后放置負(fù)壓引流管。手術(shù)中所有操作都在體感誘發(fā)電位、運動誘發(fā)電位監(jiān)護(hù)下進(jìn)行。

2.2 療效評價

測量指標(biāo)：1)脊柱后凸Cobb角。2)腰椎前凸角(Lumbar Lordosis,LL)：T12椎體下終板與S1椎體上終板之間的角度(LL后凸記為正值，前凸為負(fù)值)。3)矢狀面平衡(Sagittal Vertical Axis,SVA)：經(jīng)C7椎體中心的鉛垂線(C7PL)距S1后上角之間的水平距離(C7PL在骶骨后上角前方記為正值，后方為負(fù)值)。4)骨盆投射角(Pelvic Incidenxe,PI)：S1上緣中點至股骨頭中心點連線與S1上緣中垂線的夾角(雙側(cè)股骨頭不重合時，取兩中心點連線的中點)。5)骨盆傾斜角(Pelvic Tilt,PT)：S1上緣中點至股骨頭中心點連線與鉛垂線之間的夾角。6)骶骨傾斜角(Sacral Slope,SS)：S1上緣與水平線的夾角。

2.3 統(tǒng)計學(xué)方法

3 結(jié)果

3.1 一般資料

30例患者的手術(shù)時間為70～170 min，平均(123.2±47.9)min，術(shù)中出血量為300～900 mL，平均(520.8±90.1)mL。所有患者均獲得隨訪，隨訪時間為12～20個月，平均(15.7±3.1)個月。術(shù)口愈合良好，未出現(xiàn)感染、內(nèi)固定松動、內(nèi)固定斷裂、神經(jīng)、血管損傷等并發(fā)癥。末次隨訪時所有患者均獲得良好的骨性融合。

3.2 術(shù)后結(jié)果評價

Cobb角、LL術(shù)后2周與術(shù)前比較，差異均有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)，Cobb角、LL術(shù)后2周與末次隨訪比較，差異均無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)；此外，術(shù)前與術(shù)后2周、術(shù)后2周與末次隨訪的SVA，PI，PT，SS比較，差異均無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)，見表1。典型病例資料見圖1-3。術(shù)后2周及末次隨訪VAS 評分和ODI較術(shù)前均明顯改善(P<0.05)。末次隨訪與術(shù)后2周VAS評分和ODI比較差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)，末次隨訪時VAS評分和ODI均小于術(shù)后2周(見表2)。

表1 患者術(shù)前、術(shù)后2周及末次隨訪影像學(xué)參數(shù)比較

圖1 患者1，女，43歲，矯形效果良好

圖2 患者2，女，60歲，矯形效果良好

圖3 患者3，女，52歲，矯形效果良好

表2 VAS和ODI評分比較

4 討論

當(dāng)疼痛對患者的生活質(zhì)量有嚴(yán)重影響時，或病情不斷進(jìn)展并出現(xiàn)神經(jīng)功能損害，或脊柱后凸Cobb角>30°時，創(chuàng)傷性脊柱后凸畸形患者的首選治療方案是手術(shù)治療[9]。手術(shù)目的是重建矢狀面平衡，防止后凸畸形的進(jìn)展，改善患者的臨床癥狀，提高患者的生活質(zhì)量。經(jīng)椎弓根椎體截骨術(shù)(Pedicle Subtraction Osteotomy，PSO)是目前應(yīng)用比較多的一種手術(shù)方式，Schwab等[10]將脊柱截骨術(shù)分為六級，其中PSO屬于三級截骨。創(chuàng)傷性后凸畸形患者的椎間盤在脊柱骨折時容易被損傷，由于PSO截骨并沒有切除截骨椎體的上位椎間盤，因此受損破壞的椎間盤可能進(jìn)入截骨面內(nèi)，無法保證骨與骨的直接接觸，導(dǎo)致融合效果欠佳，此外還可引起椎間盤源性腰背部疼痛，甚至加速椎間盤退變，導(dǎo)致椎間隙進(jìn)一步狹窄。相比三級截骨，四級截骨增加了截骨椎體上方椎間盤和軟骨終板的切除。由于四級截骨術(shù)切除了被破壞的椎間盤，所以松質(zhì)骨接觸面積大，可以達(dá)到骨與骨直接接觸閉合，融合率高，而且還降低了椎間盤源性腰背部疼痛的發(fā)生率。但是目前四級截骨術(shù)主要依靠術(shù)前影像學(xué)資料作為手術(shù)依據(jù)，存在手術(shù)時間過長、術(shù)中出血量多等情況，且手術(shù)醫(yī)生在術(shù)前對脊柱后凸畸形缺乏直觀性的認(rèn)識，使得手術(shù)過程中容易出現(xiàn)神經(jīng)、血管、脊髓損傷等現(xiàn)象[5]。目前，設(shè)計個體化手術(shù)方案、提高手術(shù)精準(zhǔn)度、精簡手術(shù)流程、縮短醫(yī)護(hù)工作者術(shù)中的放射線暴露是我國脊柱外科領(lǐng)域需要解決的難題[11]。

隨著3D打印技術(shù)在臨床上的廣泛應(yīng)用，脊柱外科醫(yī)生可以在術(shù)前通過軟件重建出患者脊柱畸形附近各組織的解剖關(guān)系，獲取3D打印脊柱模型，在電腦上預(yù)模擬并操作椎弓根螺釘?shù)闹萌?、截骨?shù)量以及截骨部位、角度等情況，根據(jù)不同患者的脊柱畸形特點，制定個體化的手術(shù)方案[12-13]。本研究結(jié)果表明：患者術(shù)前LL為-61.7°±11.5°，SVA為(95.9±41.3)mm，PI為44.1°±7.6°，PT為16.3°±6.7°，SS為28.6°±7.3°，與既往文獻(xiàn)報道中的正常人矢狀面參數(shù)相比，存在LL增大的趨勢，但未發(fā)生骨盆矢狀面參數(shù)的代償，也未發(fā)生矢狀面軀干失衡[14]。筆者分析術(shù)前LL的改變可能是創(chuàng)傷性脊柱后凸畸形引起相鄰的腰椎代償?shù)慕Y(jié)果。另外，術(shù)前與術(shù)后2周、術(shù)后2周與末次隨訪的SVA，PI，PT，SS比較，差異均無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)，說明手術(shù)前后骨盆參數(shù)未發(fā)生代償，矢狀面未發(fā)生失衡，其原因可能與創(chuàng)傷性脊柱后凸畸形的受累節(jié)段較短、受傷程度較輕、脊柱的退變程度較輕有關(guān)。本研究結(jié)果顯示：Cobb角由術(shù)前平均42.6°±7.2°矯正至10.7°±4.4°，隨訪中矯正無明顯丟失(P>0.05)；LL由術(shù)前-61.7°±11.5°矯正至-47.8°±8.7°，隨訪中矯正無明顯丟失(P>0.05)，說明3D打印輔助四級截骨術(shù)可以很好地矯正創(chuàng)傷性脊柱后凸畸形。此外，患者術(shù)后VAS及ODI評分較術(shù)前均明顯改善，差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)，說明3D打印輔助四級截骨術(shù)可以有效改善創(chuàng)傷性脊柱后凸畸形患者的臨床癥狀。3D打印技術(shù)使脊柱外科醫(yī)生在術(shù)前就可以設(shè)計出個體化的3D打印模型，可以使手術(shù)醫(yī)生術(shù)前在電腦上模擬不同的截骨部位和截骨方案，確定最佳的椎弓根螺釘?shù)闹萌胛恢?、方向以及截骨方案，并比較不同方案的矯形效果，詳細(xì)評估各種手術(shù)方案的優(yōu)劣，最后選擇最優(yōu)的手術(shù)方案。本組采用3D打印輔助四級截骨術(shù)設(shè)計手術(shù)截骨矯形及內(nèi)固定方案，并用來指導(dǎo)實際手術(shù)，提高了脊柱矢狀位及冠狀位的矯形效果，降低了并發(fā)癥的發(fā)生率，具有臨床推廣應(yīng)用價值。

綜上所述，3D打印模型可直觀地顯示創(chuàng)傷性脊柱后凸畸形椎體的形狀、嚴(yán)重程度以及其與鄰近椎體、血管、神經(jīng)的空間關(guān)系，術(shù)前預(yù)模擬置釘、截骨、內(nèi)固定等，可為實際手術(shù)提供參考。3D打印輔助四級截骨術(shù)治療創(chuàng)傷性脊柱后凸畸形具有可行性，且臨床效果滿意。