高開銀,向小兵,馮凱凱,李程鵬,曹廣如

(遵義醫(yī)科大學(xué)第二附屬醫(yī)院 骨科,貴州 遵義 563006)

脊柱結(jié)核病灶清除、植骨融合內(nèi)固定術(shù)是脊柱結(jié)核常用的治療方法,但對(duì)于脊柱結(jié)核翻修合并大段骨缺損患者的治療是長(zhǎng)期以來困擾骨科醫(yī)師的重大難題。應(yīng)用3D打印人工椎體重建患者病椎,鮮有文獻(xiàn)報(bào)道,現(xiàn)對(duì)1例脊柱結(jié)核翻修患者應(yīng)用3D打印人工椎體重建病椎穩(wěn)定性獲得成功,報(bào)道如下。

1 病例介紹

患者,男,52歲,因“胸腰椎結(jié)核術(shù)后3年,發(fā)現(xiàn)后凸畸形3月”入院。患者20多年前曾于當(dāng)?shù)蒯t(yī)院行胸腰椎結(jié)核清除內(nèi)固定術(shù)。3年前因脊柱結(jié)核復(fù)發(fā)(圖1 A～C)。就診于我院,予以行“后路病灶清除、截骨矯形、椎管擴(kuò)大探查減壓、釘棒系統(tǒng)內(nèi)固定術(shù)+前入路病灶清除植骨融合術(shù)(圖1 D～F)”,術(shù)后順利出院規(guī)律服用化療藥物1年半,3個(gè)月前發(fā)現(xiàn)胸背部后凸,近來感胸背部疼痛,復(fù)查CT檢查提示:發(fā)現(xiàn)內(nèi)固定物斷裂。入院生命體征平穩(wěn),肚臍至腹股溝區(qū)皮膚感覺麻木伴針刺痛覺減退,鞍區(qū)感覺未見明顯異常,腹壁反射及提睪反射存在,肛門括約肌無明顯松弛。左小腿及左足皮膚感覺麻木伴針刺痛覺減退,余雙下肢感覺未見明顯異常,雙下肢各關(guān)節(jié)活動(dòng)尚自如,肌張力不高,左側(cè)髂腰肌、股四頭肌及脛前肌肌力3級(jí),左側(cè)足背伸肌及踇背伸肌肌力1級(jí)、跖屈肌力3級(jí),右側(cè)髂腰肌、股四頭肌及脛前肌肌力5級(jí),右側(cè)足背伸肌及踇背伸肌肌力2級(jí)、跖屈肌力4級(jí)。腰背部VAS評(píng)分7分,Cobb角43°,Frankel分級(jí)D級(jí)。檢驗(yàn)及檢查結(jié)果顯示:血常規(guī):白細(xì)胞總數(shù) 8.42×109/L,中性粒細(xì)胞百分比 0.75 %,CRP 30.4 mg/L,ESR 35 mm/h,白蛋白34.9 g/L,肝腎功能、血離子、凝血功能、心肌酶、肌鈣蛋白未見明顯異常。胸腰段CT示:脊柱內(nèi)固定連接棒斷裂,螺釘有松動(dòng)移位跡象,T10～12、L1椎體見植骨塊部分吸收消失,后凸畸形明顯(圖2)。

A、B、C:胸腰椎 CT 及 MRI檢查示胸腰椎后凸成角(Cobb角約為85°),序列不連續(xù), T10～12、L1 椎體骨質(zhì)破壞并多發(fā)死骨影 ,膿腫向后突壓迫椎管,椎管變窄;D、E、F: 2016年8月手術(shù)時(shí)術(shù)中圖片及影像,術(shù)后復(fù)查X線。

A、B、C:入院前復(fù)查MRI及CT見內(nèi)固定斷裂、螺釘松動(dòng),T10～12、L1椎體見植骨塊部分吸收消失,后凸畸形明顯(Cobb角約43°);箭頭所示為斷裂。

A、B、C、D:術(shù)前數(shù)據(jù)及模型重建資料;E、F、G:定制假體設(shè)計(jì)方案資料;H、I:最終重建模型示意資料(愛康公司)。

患者為脊柱結(jié)核翻修術(shù)后,目前存在大段骨缺損,為解決患者大段骨缺損問題,在術(shù)前均重建了患者病椎的 3D 模型(圖 3 A～D),使用Mimics 19.0版軟件(materialise, leuven, belgium)進(jìn)行虛擬復(fù)位,以恢復(fù)患病椎骨的高度和生理曲度。此外,設(shè)計(jì)了一個(gè)個(gè)性化人工椎體,其上下各帶一個(gè)用于固定的翼展,翼展上預(yù)留螺釘固定孔和加壓孔,可以實(shí)現(xiàn)前路固定(圖 3 E～J),并對(duì)假體植入進(jìn)行虛擬模擬,結(jié)果顯示假體可以完美植入,翼展固定孔及加壓孔螺釘可以準(zhǔn)確地插入上下椎體,假體邊緣與上下殘椎椎體邊緣齊平,并且表面適合(圖 3 I)。假體設(shè)計(jì)有大中小三種規(guī)格(由愛康公司打印出人工椎體成品,術(shù)前測(cè)量病椎骨缺損高度63 mm,以此為標(biāo)準(zhǔn)號(hào),并以3 mm為間隔設(shè)計(jì)3個(gè)尺寸。內(nèi)部為孔隙結(jié)構(gòu),孔隙率為70%～80%,孔徑600～800 m),方便術(shù)中按實(shí)際需要進(jìn)行選擇(圖 3 H)。在征得患者及家屬同意后。行一期經(jīng)后路內(nèi)固定翻修+前路病灶清除、前路 3D打印人工椎體植入重建矯形術(shù)進(jìn)行治療。

規(guī)范抗結(jié)核治療3周,術(shù)前完善常規(guī)檢查,排除手術(shù)禁忌后,于2019年6月3日手術(shù)。全麻生效后,取俯臥位、常規(guī)消毒鋪巾,充分顯露手術(shù)視野后,見雙側(cè)連接棒在橫連桿處斷裂,椎弓根螺釘松動(dòng),取出原來的內(nèi)固定裝置。探査見椎弓根螺釘釘孔四壁及底部均為骨性結(jié)構(gòu),T8～9、L2～3椎雙側(cè)更換椎弓根螺釘,安放連接棒后鎖定頂絲及橫連接,置負(fù)壓引流管,逐層縫合切口。將患者改為左側(cè)臥位,常規(guī)消毒鋪巾,充分顯露胸膜外腔,見胸膜外腔粘連嚴(yán)重,細(xì)致分離粘連帶,切斷部分膈肌用撐開器撐開胸壁,顯露胸10至腰1椎體側(cè)方,胸10～腰1椎椎體破壞嚴(yán)重,大量死骨及未融合的肋骨組織填充,見少量膿腫及干酪樣壞死組織,顯露并結(jié)扎胸10～腰1椎節(jié)段動(dòng)、靜脈,充分顯露胸10～腰1椎體,見椎間有少許骨橋形成,充分清除胸10下半部一腰1椎體上半部分病灶組織。適當(dāng)撐開椎間隙用高速磨鉆打磨備好植骨床,測(cè)量并安放預(yù)備好的中號(hào)3D打印人工椎體,將混合有鏈霉素的自體肋骨顆粒置入人工椎體旁,在人工椎體上預(yù)先設(shè)計(jì)好的鎖定孔中安裝螺釘鎖定,C臂透視見人工椎體位置滿意(圖4A)。放置負(fù)壓引流管及胸腔閉式引流管,縫合膈肌,關(guān)閉胸膜腔,逐層縫合切口。手術(shù)順利完成,手術(shù)時(shí)間8 h,術(shù)中出血600 mL,未出現(xiàn)關(guān)鍵血管、神經(jīng)損傷等嚴(yán)重并發(fā)癥。術(shù)后病理報(bào)告提示脊柱結(jié)核復(fù)發(fā)(圖4 B),術(shù)后1周復(fù)查X線片提示3D打印假體及內(nèi)固定在位(圖4C、D)。術(shù)后繼續(xù)規(guī)范抗結(jié)核藥物化療18個(gè)月,予以加強(qiáng)營(yíng)養(yǎng)支持治療?；颊咝g(shù)后疼痛癥狀明顯減輕。術(shù)后佩戴胸腰椎固定支具3月。隨訪顯示患者癥狀進(jìn)一步改善,術(shù)后3個(gè)月隨訪腰背部VAS評(píng)分1分,顯示疼痛明顯緩解,Cobb角25°,明顯改善,Frankel分級(jí)E級(jí),顯示神經(jīng)功能基本恢復(fù)。3年隨訪期間,總體情況良好。術(shù)后影像學(xué)資料均顯示,人工椎體適當(dāng)固定到位,實(shí)現(xiàn)骨融合,內(nèi)固定釘棒無松動(dòng)移位及斷裂、3D打印人工椎體、植骨塊及椎體融合穩(wěn)定,結(jié)核病灶已完全治愈(圖4 E～G)。

A:術(shù)中影像;B:術(shù)后病理結(jié)果:慢性肉芽腫性炎伴凝固性壞死,傾向結(jié)核;C、D:術(shù)后1周復(fù)查X線;E、F、G:術(shù)后3年復(fù)查CT見脊柱內(nèi)固定釘棒無松動(dòng)移位及斷裂、3D打印人工椎體、植骨塊及椎體融合穩(wěn)定。

2 討論

結(jié)核病是世界上最古老的疾病之一,其中脊柱結(jié)核是最常見的肺外結(jié)核,約占骨和關(guān)節(jié)結(jié)核的50%[1]。脊柱結(jié)核的早期往往只有局部疼痛、低熱盜汗等不典型表現(xiàn),而影像學(xué)上無明顯變化,因此早期診斷脊柱結(jié)核十分困難,常常出現(xiàn)漏診、誤診[2-3],待明確診斷時(shí)往往已出現(xiàn)大量骨質(zhì)破壞,脊柱穩(wěn)定下降,脊髓神經(jīng)功能損害。目前,脊柱結(jié)核治療的關(guān)鍵是規(guī)范抗結(jié)核藥物治療以及良好的營(yíng)養(yǎng)支持治療,手術(shù)治療是重要手段,對(duì)清除病灶,解除脊髓、神經(jīng)壓迫,挽救脊髓神經(jīng)功能,糾正脊柱后凸畸形以及重建脊柱穩(wěn)定性有著重要意義[4]。隨著抗結(jié)核治療的規(guī)范化及鈦合金內(nèi)置物用于結(jié)核病灶,治愈率進(jìn)一步提高,但是仍有一定的復(fù)發(fā)率。其中大多數(shù)學(xué)者認(rèn)為,術(shù)后未行正規(guī)化療、營(yíng)養(yǎng)狀況差、術(shù)中病灶清除不徹底、術(shù)后脊柱穩(wěn)定性差、耐藥結(jié)核等因素與脊柱結(jié)核術(shù)后復(fù)發(fā)有顯著相關(guān)性[5-8]。

患者術(shù)前CT發(fā)現(xiàn)后路釘棒系統(tǒng)斷裂、松動(dòng),前柱胸11、12椎體處植骨塊部分吸收消失,胸10椎體下半部至腰1椎體上半部骨質(zhì)破壞明顯。對(duì)于這種病灶累及4個(gè)椎體,術(shù)前評(píng)估術(shù)中前中柱骨缺損范圍約3個(gè)椎體,后柱釘棒系統(tǒng)斷裂、松動(dòng),脊柱穩(wěn)定性極差的復(fù)發(fā)性復(fù)雜胸腰段脊柱結(jié)核,其治療的重難點(diǎn)在于重建病椎穩(wěn)定性,預(yù)防截癱。脊柱結(jié)核病灶清除術(shù)后大段骨缺損是病灶清除術(shù)應(yīng)用以來一直困擾脊柱外科醫(yī)師的重大難題。長(zhǎng)期以來脊柱外科醫(yī)師采用多種方式,包括多種植骨方式、鈦籠及骨水泥填充等方法重建病椎,均沒有取得滿意的融合率[9-10]。近年來,3D打印技術(shù)快速發(fā)展,已經(jīng)在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域得到廣泛研究應(yīng)用,主要集中于復(fù)雜創(chuàng)傷、脊柱外科、神經(jīng)外科、口腔頜面外科等專業(yè),在脊柱外科中3D打印人工椎體在重建大段骨缺損方面已經(jīng)得到廣泛研究探索。相比傳統(tǒng)前路重建方法,3D打印人工椎體具有與人體自身椎體相似的彈性模量、適合骨長(zhǎng)入的微孔結(jié)構(gòu)、良好的機(jī)械強(qiáng)度和組織相容性[11],這些優(yōu)點(diǎn)使個(gè)體化人工椎體在脊柱腫瘤領(lǐng)域得到較多研究及應(yīng)用[12-13]。Zhou等[14]報(bào)告23例應(yīng)用3D打印椎體重建胸腰椎腫瘤患者病椎,術(shù)后隨訪時(shí)間24～58個(gè)月,總?cè)诤下蕿?7.0%。僅2例患者出現(xiàn)器械故障,有明顯下沉。脊柱結(jié)核病灶清除造成大段骨缺損,重建患者病椎穩(wěn)定性是手術(shù)的重點(diǎn)及難點(diǎn),是預(yù)防截癱的關(guān)鍵點(diǎn)。查閱國(guó)內(nèi)外相關(guān)文獻(xiàn),研究報(bào)道3D打印人工椎體在脊柱結(jié)核治療中的應(yīng)用鮮有報(bào)道[15-17]。劉艷成等[15]在研究人工椎體在脊柱結(jié)核重建手術(shù)的應(yīng)用中發(fā)現(xiàn),10例應(yīng)用3D打印人工椎體重建脊柱穩(wěn)定性的患者,隨訪12～45 個(gè)月,除1例多重耐藥結(jié)核患者外,其余9例患者均無假體下沉、松動(dòng)及移位,植骨融合良好。在本研究中,我們通過術(shù)前全面、精確的影像學(xué)評(píng)估,根據(jù)病灶清除的范圍及相鄰椎體終板的角度設(shè)計(jì)出最適配的假體,并且在其上下各設(shè)計(jì)一個(gè)用于固定的翼展,翼展上預(yù)留螺釘固定孔和加壓孔,可以實(shí)現(xiàn)前路固定,再聯(lián)合后路椎弓根系統(tǒng),可獲得即刻穩(wěn)定性。值得注意的是,3D打印人工椎體重建脊柱病椎目前仍在研究及探索中,成功植入假體完成重建仍然困擾著脊柱外科醫(yī)生。Hu等[18]報(bào)告8例應(yīng)用3D打印椎體重建患者病椎,僅6例成功,2例由于植入物不匹配而失敗,被迫轉(zhuǎn)換為傳統(tǒng)重建。在本研究中,3D打印人工椎體是根據(jù)患者術(shù)前仰臥位胸腰椎CT檢查設(shè)計(jì)制作的。手術(shù)時(shí)先行后路椎弓根螺釘系統(tǒng)更換,再改為左側(cè)臥位安裝假體,此二者均可能會(huì)造成骨缺損間隙的高度發(fā)生變化,可能導(dǎo)致假體植入困難。筆者認(rèn)為成功植入假體有以下三方面因素:(1)全面精準(zhǔn)的術(shù)前評(píng)估及假體設(shè)計(jì);(2)假體需要有大中小三種規(guī)格(大號(hào)66 mm、中號(hào)63 mm、小號(hào)60 mm),方便術(shù)中按實(shí)際需要進(jìn)行調(diào)整;(3)必須由手術(shù)經(jīng)驗(yàn)豐富的脊柱外科醫(yī)生主刀。

綜上所述,由于該患者病椎多次翻修,病灶清除范圍大,導(dǎo)致骨缺損范圍大。因此我們應(yīng)用近年來興起的3D打印人工椎體作為前路支撐融合的載體,旨在恢復(fù)脊柱長(zhǎng)度、排列和承重能力,并重建病椎即時(shí)穩(wěn)定性,術(shù)后繼續(xù)規(guī)范抗結(jié)核治療18個(gè)月,隨訪3年已成功融合,無明顯沉降,植入物脫出等現(xiàn)象。筆者認(rèn)為3D打印人工椎體可用于脊柱結(jié)核術(shù)后翻修,重建患者病椎穩(wěn)定性。但這只是一個(gè)初步嘗試,這種重建方式在脊柱結(jié)核的應(yīng)用中,其遠(yuǎn)期效果仍需要進(jìn)一步觀察,同時(shí)還需要進(jìn)一步進(jìn)行大樣本、多中心研究。