應用3D打印個體化導板進行S2AI螺釘固定的臨床精準性及安全性研究

羅志高 曹凱

摘 要：目的 研究應用3D打印個體化導板進行S2AI螺釘固定的臨床精準性及安全性。方法 將2016年8月～2017年8月于我院接受S2AI螺釘固定治療的40例退行性脊柱側彎患者分為未采用3D打印個體化導板的對照組及應用3D打印個體化導板的觀察組各20例，觀察患者椎弓根壁損傷發生情況、S2AI螺釘釘道參數。結果 觀察組椎弓根壁損傷發生率10.00%，對照組椎弓根壁損傷發生率20.00%，差異有統計學意義（P<0.05）；兩組S2AI螺釘釘道參數相比較，觀察組尾向偏角、外向偏角、釘道最大長度、釘道在骶骨內長度、髂骨寬度、進釘點與皮膚垂直距離均優于對照組，差異有統計學意義（P<0.05）。結論 應用3D打印個體化導板進行S2AI螺釘固定可降低患者椎弓根壁損傷發生率，提高臨床精準性及安全性，值得推廣使用。

關鍵詞：3D打印個體化導板；S2AI螺釘固定；臨床精準性；安全性

中圖分類號：R687.3 文獻標識碼：A DOI：10.3969/j.issn.1006-1959.2018.06.004

文章編號：1006-1959（2018）06-0010-03

Clinical Accuracy and Safety of S2AI Screw Fixation with 3D Printed Individualized Guide Plate

LUO Zhi-gao1，CAO Kai2

（1.Pingxiang Xiangyaping Mine Cooperative Hospital，Pingxiang 337009，Jiangxi，China；

2.Department of Spinal Surgery，the First Affiliated Hospital of Nanchang University，Nanchang 330000，Jiangxi，China）

Abstract：Objective To study the clinical precision and safety of S2AI screw fixation using 3D printed individualized guides. Methods 40 patients with degenerative scoliosis treated with S2AI screw fixation in our hospital from August 2016 to August 2017 were divided into control group without 3D printed individualized guide plate and observation group with 3D printed individualized guide plate.20 patients in each group，the occurrence of the pedicle wall injury and the S2AI screw parameters were observed.Results The incidence rate of pedicle wall damage in the observation group was 10.00%，and the incidence of pedicle wall injury in the control group was 20.00%，the difference was statistically significant（P<0.05）；Comparing the two groups of S2AI screws，the tail angle， outward declination，the maximum length of the nail path， the length of the pin canal in the sacrum，the width of the ilium，the vertical distance between the entry point and the skin were all better than those in the control group，the difference was statistically significant（P<0.05），Conclusion Using 3D to print individual guide plate for S2AI screw fixation can reduce the incidence of pedicle wall injury，improve clinical accuracy and safety，and is worthy of popularization.

Key words：3D printed personalized guide；S2AI screw fixation；Clinical accuracy；Safety

S2AI螺釘固定是目前治療腰椎病變常用手段，在實際應用中具有釘道長、內固定物穩定等優點，一經問世就受到了患者的廣為青睞[1]。然而，既往采取的徒手置釘雖然能夠取得較為理想的療效，但術后并發癥發生率相對較高，大幅延長患者康復時間，所以提高手術操作的精準性及安全性成為臨床亟待解決的問題。3D打印個體化導板是一種隨著影像技術快速發展而衍生出來的一種輔助置釘手段，將其應用于S2AI螺釘固定中無疑能夠取得更為理想的療效[2]。鑒于此，本次研究圍繞應用3D打印個體化導板進行S2AI螺釘固定的臨床精準性及安全性展開分析，報告如下。

1 資料與方法

1.1一般資料 將2016年8月～2017年8月于我院接受S2AI螺釘固定治療的40例退行性脊柱側彎患者分為未采用3D打印個體化導板的對照組及應用3D打印個體化導板的觀察組，各20例。納入標準：①無代謝性骨病者；②既往無腰骶骨盆手術史者；③臨床依從性好者。排除標準：①S2AI螺釘固定禁忌者；②未簽署知情同意書者。對照組中男12例，女8例，年齡40～65歲，平均年齡（55.27±1.03）歲，病程時間1.5～7年，平均病程（2.34±0.16）年；癥狀表現：腰痛14例，活動受限6例。觀察組中男15例，女5例，年齡42～65歲，平均年齡（55.25±1.05）歲，病程時間1～7年，平均病程（2.30±0.15）年；癥狀表現：腰痛15例，活動受限5例。兩組腰椎病變患者性別、年齡、病程等一般資料差異比較無統計學意義（P>0.05），可分組比對。

1.2方法 兩組患者均接受S2AI螺釘固定治療，患者取仰臥位，常規消毒鋪巾后實施全身麻醉，將腹部懸空并尋找到S1骶孔外緣1 mm垂線與下緣1 mm水平線的交匯點，剝離雙側關節突關節并充分暴露S2骶后孔，利用取自椎板/棘突的骨塊或者是髂后上棘的松質骨進行椎間融合。其中對照組未采用3D打印個體化導板，術中徒手置釘。觀察組應用3D打印個體化導板，具體如下：術前實施CT檢查并獲取參數后通過閾值選取工具、區域增長工具、平滑處理等運算建立病變部位的三維模型，定位三維參考平面后提取部分解剖學形態，建立與該部分解剖形態一致的，厚度為2.5 mm的椎板-棘突為貼合面的反向導板（見圖1），與模擬的進釘通道擬合并設計出帶有導向孔的個體化導板，保存數據并與3D打印機連接后打印3D個體化導板實物。形態相吻合的反向基板設計完畢后倒入頂道數據，整合成為外置釘道未貫通的導板雛形，在布爾運算后貫通導板的釘道并對其邊界處進行修整，3D個體化導板材質為光敏樹脂材料，過氧化氫低溫等離子后備用。

術中切開軟組織并充分顯露椎體后將打印好的3D個體化導板貼附于目標椎體表面以輔助固定，利用2mm電鉆沿著導向孔逐一進釘，骶骨矢狀面中尾向傾角34.1°、進釘點與皮膚垂直距離45 mm，入定軌跡橫截面中外向傾角37.9°、最長釘道長度113.9 mm、骶骨內釘道長度30.1 mm、髂骨寬度15.5 mm，于C型臂X線機輔助下確認固定效果并逐層關閉創口[3]。置釘后輔助影像學表現見圖2。

1.3觀察指標 選取椎弓根壁損傷發生率、S2AI螺釘釘道參數作為觀察指標，其中椎弓根壁損傷包括外側壁損傷、下壁損傷；S2AI螺釘釘道參數包括尾向偏角、外向偏角、釘道最大長度、釘道在骶骨內長度、髂骨寬度、進釘點與皮膚垂直距離，采用德國西門子公司生產的Sensation 16排螺旋CT系統測定。

1.4統計學方法 本次研究中所有數據均采用SPSS17.0統計軟件進行處理，計量資料采用（x±s）表示，以t檢驗，計數資料采用[n（%）]表示，以χ2檢驗，P<0.05表示差異具有統計學意義。

2 結果

2.1兩組椎弓根壁損傷發生率比較 觀察組椎弓根壁損傷發生率10.00%，對照組椎弓根壁損傷發生率20.00%，差異有統計學意義（P<0.05），見表1。

2.2兩組S2AI螺釘釘道參數比較 應用3D打印個體化導板的觀察組各S2AI螺釘釘道參數均優于未應用3D打印個體化導板的對照組，差異均有統計學意義（P<0.05），見表2。

3 討論

腰椎病變是目前我國中老年人群常見病、多發病且近些年來發病率呈明顯上升趨勢，引起了臨床的高度重視。手術是治療腰椎病變最有效的手段，在短時間內即可解除患者承受的病痛折磨且術后康復效果較為理想，成為臨床主流治療手段。尤其是S2AI螺釘固定具有釘道長、穩定性好、操作簡便等優點，一經問世就得到了臨床的廣泛使用[4-5]。但是，既往多采取徒手置釘，使得操作精準性受到一定影響，不可避免的對周圍神經血管帶來損傷，引發脊髓損傷并延長患者康復時間。而計算機導航系統應用成本高，難以在我國基層衛生醫療機構推廣使用，所以研發便于推廣使用的輔助工具成為當務之急。

本次研究中應用3D打印個體化導板的觀察組椎弓根壁損傷發生率10.00%，明顯低于未使用3D打印個體化導板的對照組20.00%，差異尤為明顯。在S2AI螺釘釘道參數比較上，觀察組尾向偏角、外向偏角、釘道最大長度、釘道在骶骨內長度、髂骨寬度、進釘點與皮膚垂直距離均優于對照組，差異有統計學意義（P<0.05），由此結果提示，3D打印個體化導板應用與否對S2AI螺釘固定效果及安全性帶來了直接的影響，可大幅提高手術操作的精準性及安全性。原因在于該導板是以影像學參數為基礎，與腰椎病變患者實際情況相吻合并通過設計科學的進釘點和進釘方向使得釘道更長，穩定性更高，術中操作大幅降低了周圍組織面臨的損傷風險，故此安全性更高。此外，數字化技術的應用使得3D打印個體化導板更為符合實際情況，且可以預見性的、完美的解決術中可能出現的問題，無論是精確度還是成功率均得到了大幅提升。本次研究對3D打印個體化導板術中應用體會以作了總結，內容如下：椎板-棘突為貼合面的反向導板能夠有效抵抗軸向鉆削力，使得貼合更為緊密，應用價值更高。

綜上所述，應用3D打印個體化導板進行S2AI螺釘固定可以提高臨床精準性及安全性，值得推廣使用。

參考文獻：

[1]許可，蒲曉鵬，鄭旺，等.3D打印個體化椎弓根導板研制及模擬置釘的準確性[J].中國組織工程研究，2017，21（23）：3724-3729.

[2]胡勇，袁振山，董偉鑫，等.個性化3D打印“定點-定向”雙導板輔助寰樞椎后路椎弓根螺釘置釘技術的安全性和準確性[J].中華創傷雜志，2016，32（1）：27-34.

[3]張昊，胡亞威，劉陽，等.頸椎弓根置釘植入的新型3D打印導板有效性研究[J].中國臨床解剖學雜志，2017，35（2）：147-150.

[4]盛曉磊，袁峰，李智多，等.3D打印組合式導板輔助下頸椎前路椎弓根螺釘置入與徒手置釘的準確性對比[J].中國組織工程研究，2017，21（3）：406-411.

[5]毛克政，王慶德，梅偉，等.3D打印個體化導板輔助頸椎椎弓根螺釘置釘的可行性研究[J].中華創傷雜志，2016，32（1）：47-50.

收稿日期：2018-12-6；修回日期：2018-1-31

編輯/成森