三維重建數字骨科技術輔助胸腰椎椎弓根螺釘徒手置釘準確性的應用研究

鄒方亮，李克軍，楊治樂

山東省莒縣人民醫院骨三科，山東莒縣 276500

椎弓根是人體脊柱當中最堅硬的結構，但椎弓根與脊髓和神經根離得很近，與內下壁離的會更近，椎弓根螺釘在身體上的任何地方出現問題，都會讓神經受到很大的傷害[1]。掌握好進釘點及進釘角度是經椎弓根內固定手術的關鍵，椎弓根螺釘在傳統意義上是依賴一定的解剖標志辨識和技術者經驗[2]，在脊柱顯露技術下是根本沒有辦法去看到椎弓根全部的部位，就算是有豐富臨床的脊柱外科醫師也會有著置入螺釘位置不對的失誤[3]。骨科手術采用的數字化新的方法普遍使用在脊柱外科手術、骨關節創傷治療、韌帶重建修復、骨腫瘤切除、骨關節嚴重畸形及其矯正上等骨科各分支方面，保證了骨科手術會更加的精確[4]。因此，選取該院2015年10月—2016年10月因脊柱疾病行椎弓根內固定的患者120例，主要對三維重建數字骨科技術輔助胸腰椎椎弓根螺釘徒手置釘準確性的應用進行分析研究，現報道如下。

1 資料與方法

1.1 一般資料

選取該院因脊柱疾病行椎弓根內固定的患者120例，其中男80例，女40例，將所有患者進行CT掃描，然后上傳數據到PACS系統當中，傳送的數據要以Dicom的格式保存在計算機；將120例患者隨機分成2組，第一小組傳統的解剖法置于椎弓根螺釘(徒手置釘組)，另外一小組利用三維數字化置入胸椎椎弓根釘(輔助置釘組)。輔助置釘組60例，女25例，男35例，平均年齡(42.23±9.74)歲；徒手置釘組60例，女24例，男 36例，平均年齡(45.86±11.86)歲；兩組患者一般資料比較差異無統計學意義(P＞0.05)。該研究所選病例經過倫理委員會批準，患者家屬知情同意。

1.2 方法

將患者胸腰椎薄層患者的數據導入軟件MIMICS當中，不斷觀察椎體的結構變化。①輔助置釘組：設計成虛擬置釘的手術通道。把手術前和手術后的置釘進行比較，一定要做好虛擬上的置釘記號，進行手術治療，輔助置釘組患者按照術前規劃設計好的椎弓根進釘點、根據螺釘的方向和深度置入到椎弓根螺釘當中。②徒手置釘組：徒手置釘組在顯露術野后，根據手術前的影像進行還原，讓手術的患者根據自己的經驗準備釘道后置入螺釘。

1.3 觀察臨床指標

根據釘道的準備時間和手術出血量進行登記記錄，測試其釘道的安全性，隨后在復查X射線和CT釘道驗證其安全性和準確性，前提必須是在對比虛擬置釘手術前和后的脊柱數字化模型下。

根據文獻的標準將它分成3個種類，在椎弓根內的位置CT掃描并且觀察螺釘的位置，根據透椎弓根壁的位置和距離進行記錄：①優：椎弓根內完全有螺釘；②良：穿透椎弓根峽部皮質的螺釘只是有一部分螺紋，不會影響到周圍的神經和血管；③差：椎弓根峽部皮質的螺釘完全露出來，對周圍的神經和血管的有一定的危害[5]。

1.4 統計方法

采用SPSS 21.0統計學軟件，分布資料幾乎都是用中位數來代表，正式的計量資料則用（±s）表示，行t檢驗，計數資料（%），采用 χ2檢驗，P＜0.05 為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 兩組準確率、成功率及優良率比較

根據置入一次性可以成功的概率和置入的準確精度相對比來看，徒手置釘組和輔助置釘組椎弓根螺釘置入精度率分別為84.9%和98.6%，它們能夠置入一次性可以成功的概率分別是81.0%和96.0%；置釘優良率分別為85.0%和95.0%，但誤差的影響并不是很大(χ2=0.394、0.646、1.053，P 均P＞0.05)。 見表 1。

表1 兩組準確率、成功率及優良率比較（%）

2.2 完成釘道準備時間及置釘出血量

根據完成釘道的準備時間和平均置釘出血量比較來看，徒手置釘組完成釘道的準備時間為 (5.76±1.37)min，置釘出血量為(10.07±7.66)mL；輔助置釘組完成釘道準備時間為 (3.95±2.27)min，置釘出血量為(18.33±8.58)mL，(t=9.365、5.628，P＜0.05)。 見表 2。

表2 完成釘道準備時間及置釘出血量（±s）

表2 完成釘道準備時間及置釘出血量（±s）

組別 完成釘道準備時間(min)置釘出血量(mL)徒手置釘組（n=60）輔助置釘組（n=60）t值P值5.77±1.36 3.93±2.29 9.365 0.016 10.09±7.68 18.32±8.59 5.628 0.025

2.3 神經血管損傷情況

拿這兩組患者的神經血管病變來看，在徒手置釘組當中的神經損傷有5例，在血管損傷中有7例；輔助置釘組神經損傷0例，這是比較好的結果，其中血管損傷中有1例，從這兩組神經和血管損傷程度來比較差異有統計學意義(χ2=7.378、6.341，P＜0.05)。見表 3。

表3 神經血管損傷情況

3 討論

數字化骨科技術是21世紀比較先進的醫療技術，在未來的應用會非常的廣泛[6]。在脊柱的外科手術當中、骨關節創傷治療當中、韌帶重建和修復中、骨腫瘤切除和重建中、骨關節嚴重變形及其矯正中等骨科各分支領域都會運用到數字化骨科技術，導致了未來骨科手術會更加的準確和專業[7]。

能夠完整的將人體的骨科大體結構呈現在電腦熒屏上也就是骨科數字化技術莫屬了，隨著數字化脊柱模型不斷的發展起來，椎弓根置釘導航導板逐漸的應用在這方面[8]。隨著患者的病變復雜化，未來將對醫生手術的要求會越來越高，醫生要不斷的在計算機上去設想、制定一些模擬手術方案，并且反復的修正，做出最佳的手術設計方案[9]。

該研究中，筆者進行了一次性置入成功率、置入準確率相比較，徒手置釘組和輔助置釘組椎弓根螺釘置入精度率分別為84.9%和98.6%，它們能夠置入一次性可以成功的概率分別是81.0%和96.0%；置釘優良率分別為85%和95%，差異無統計學意義(χ2=0.394、0.646、1.053,P均P＞0.05)。徒手置釘組完成釘道準備時間為(5.77±1.36)min，置釘出血量為(10.09±7.68)mL；輔助置釘組為(3.93±2.29)min，(18.32±8.59)mL，差異有統計學意義(t=9.365、5.628，P＜0.05)。在徒手置釘組當中的神經損傷有5例，在血管損傷中有7例；輔助置釘組神經損傷0例，這是比較好的結果，其中血管損傷中有1例，兩組神經、血管損傷比較差異有統計學意義(χ2=7.378、6.341，P＜0.05)。 通過以上數據清晰看出，科技的發展提高了工作效率，數字骨科技術效果優于傳統技術。

在學者張玉松等[10]探討了三維重建數字骨科技術輔助胸腰椎椎弓根螺釘徒手置釘準確性的應用效果，經研究發現，觀察組置入成功率、置入準確率分別為98%、84%均明顯高于對照組87%、69%，兩組比較,差異具有統計學意義(χ2=6.40，5.39，P＜0.05)，與該研究結果一致，有力證明了該研究的科學性。

由此可見，隨著人口老齡化的加劇，以及不健康生活習慣的普及，我國骨科疾病形勢日益嚴峻。目前，眾多的數字骨科化工具的應用，大大提升了骨科慢病的診治的便捷性，讓治療流程走向標準化、規范化。

[1]趙文龍,倪斌,郭群峰.后路寰樞椎經關節螺釘結合寰椎椎板鉤與寰樞椎椎弓根螺釘固定融合治療寰樞椎脫位的療效比較[J].中國脊柱脊髓雜志,2017,27(1):10-16.

[2]陳嘉華,鄧燁,蔡智.3D打印導航椎弓根螺釘置入術治療腰椎滑脫癥[J].實用骨科雜志,2017,23(12):1062-1065.

[3]魏巍,邢龍顏,焦甲勛.數字化導航模板技術聯合頸椎椎弓根螺釘植入的有效性及安全性:前瞻性、單中心、自身對照臨床試驗方案[J].中國組織工程研究,2017,21(35):5644-5648.

[4]韓培峰,苗勝,王海虎.CT導航技術在椎弓根螺釘內固定術中的應用[J].醫學理論與實踐,2017,30(23):3508-3510.

[5]盧政好,周菁華,王衛國.下頸椎椎弓根軸線與椎板平面夾角的影像學測量及其臨床意義[J].中南大學學報：醫學版,2017,42(11):1280-1287.

[6]吳非燃,董樂樂.3D打印導板輔助置釘與徒手置釘在腰椎椎弓根釘置入中的比較[J].包頭醫學院學報,2017,33(11):8-11.

[7]王亞楠,李青松,謝夢琦.椎弓根螺釘內固定術中應用錐束CT掃描評估椎弓根螺釘位置及椎弓根破壞情況的準確性臨床研究[J].中醫正骨,2017,29(10):25-29.

[8]周全,趙加力,張少先.個體化3D打印導板在寰樞椎椎弓根置釘中的初步應用 [J].臨床外科雜志,2017,25(8):586-588.

[9]許可,蒲曉鵬,鄭旺.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.

[10]張玉松,連欣,張健榮.三維重建數字骨科技術輔助胸腰椎椎弓根螺釘徒手置釘準確性的應用研究[J].吉林醫學,2018,39(1):145-147.