數字技術在胸腰椎壓縮骨折精準治療中的應用

房亞峰，魏戎，武軍龍，崔國峰，李明，郭哲，李亞偉

(鄭州大學附屬洛陽中心醫院 骨科，河南 洛陽 471000)

胸腰椎壓縮骨折常見于老年患者，多合并有骨質疏松，主要表現為疼痛，腰椎活動范圍受限，影響患者生活等[1]。近年來，經皮穿刺椎體成形術在治療胸腰椎壓縮骨折中的療效確切，患者術后疼痛得到明顯緩解，生活質量得到改善[2]。該術式在X線透視下，穿刺針穿過椎弓根直達椎體，推注骨水泥進行強化[3-4]。有文獻報道，經皮穿刺椎體成形術會出現定位偏差、椎弓根壁破損，骨水泥強化位置偏差，術后出現疼痛加重、下肢感覺異常等現象[5-6]。近年來，數字技術在臨床中逐漸開展，發揮了一定作用。本研究分組研究數字技術輔助椎體成形術治療椎體壓縮骨折的臨床效果。

1 資料與方法

1.1 一般資料選取鄭州大學附屬洛陽中心醫院2016年1—12月共60例胸腰椎壓縮骨折患者，均簽署知情同意書，研究通過醫院醫學倫理委員會審核。納入標準：≥60歲的患者，X線、MRI(俯臥位檢查)提示胸腰椎單節段壓縮骨折，排除脊柱側彎等畸形。根據手術方式分為參照組和目標組，各30例。參照組：男11例，女19例；年齡為57～86歲，平均(65.37±6.44)歲；骨折原因為摔倒15例，跌落7例，交通傷6例，其他2例。目標組：男9例，女21例；年齡為56～82歲，平均(62.32±5.36)歲；骨折原因為摔倒18例，跌落5例，交通傷4例，其他3例。兩組患者一般資料比較，差異無統計學意義(均P>0.05)。

1.2 手術操作術前行X線正側位、MRI檢查，確定骨折部位。

1.2.1參照組 患者俯臥位于透視手術床上，床上鋪軟墊，腹部懸空。C臂反復正側位透視確定骨折椎體及椎弓根投影點，體表標記穿刺點。建立靜脈通道，連接心電監護，觀察患者生命體征。常規消毒鋪巾，長針頭沿標記穿刺點局部麻醉，邊透視，邊進針推注局麻藥物，直至椎板骨質表面。在透視引導下將穿刺針經穿刺點穿破皮膚直達椎板表面，透視下確定穿刺針方向，延長線與椎弓根方向一致為最佳，然后在透視引導下沿椎弓根穿刺進入椎體，透視正位相達椎弓根影內側壁，側位相未超過椎體后緣，提示穿刺針順利安全穿過椎弓根，C臂引導下穿刺針進一步前進，直至椎體前緣約1/2處。拔出穿刺針內芯，置入導鉆，鉆深至椎體前緣約1/3。退出導鉆，將呈膠裝的聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)緩緩推入椎體，邊推注骨水泥，邊透視，動態觀察以避免骨水泥滲漏至椎體前緣、上下終板、椎管內等部位。骨水泥彌散完成后，拔出推注針，按壓穿刺針眼數分鐘后，輔料貼敷穿刺針眼，佩戴腰圍，術畢，送回病房。

1.2.2目標組 將患者MRI原始數據以DICOM格式刻錄光盤，導入惠普計算機Windows 7系統中。再將數據導入MIMICS 15.0軟件中，通過閾值分割、蒙板勾勒等，三維重建出患者背部皮膚、患椎及上下臨近椎體的拓撲結構。以STL格式導出到PTC 2.0軟件中，在軟件中確定患椎椎弓根穿刺軸線的空間方向及角度。測量骨折壓縮最嚴重位置，沿椎弓根穿刺方向至皮膚的距離AB(圖1)。穿刺方向AB與矢狀面的夾角∠A，以及穿刺點距離棘突體表投影點O的距離OB(圖2)。手術時，先捫及患椎棘突的體表投影點O，向外旁開長度OB，B點即為穿刺進針點，用記號筆在B點做標記，進行常規消毒、鋪巾。用長針注射器在B點穿刺，以∠A方向朝椎板進行局部麻醉。然后用穿刺針從B點以角度∠A進行穿刺，達椎板后，正側位透視一次給予確定無誤后，繼續向前穿刺，進針深度為AB，到達骨折穿刺針進至骨最嚴重部位，然后退出穿刺針內芯，緩慢推注呈膠裝的PMMA。推注骨水泥過程中進行X線透視1次，避免骨水泥滲漏發生。最后拔出推注針，輔料貼敷穿刺針眼，佩戴腰圍，術畢，送回病房。

圖1 椎弓根穿刺示意圖(穿刺側面觀)

圖2 椎弓根穿刺示意圖(穿刺平面觀)

1.3 觀察指標統計術中X射線暴露次數，計算手術總時間，測量術前、術后患椎前緣高度(胸腰椎X線側位)，進行術前術后視覺模擬評分(visual analogue scale/score，VAS)、Oswestry功能障礙指數(Oswestry disability index，ODI)。

2 結果

2.1 各項觀察指標目標組X射線暴露次數、手術時間低于參照組，患椎高度高于參照組，差異有統計學意義(均P<0.05)。目標組發生骨水泥滲漏1例，參照組發生骨水泥滲漏4例，骨水泥滲漏患者術中術后未出現下肢疼痛、麻木異常感覺等臨床癥狀，兩組差異無統計學意義(P>0.05)。見表1。

表1 兩組圍手術期各項治療指標比較

2.2 VAS、ODI評分術前，兩組VAS、ODI評分比較，差異無統計學意義(均P>0.05)。術后，兩組VAS、ODI評分均低于術前，差異有統計學意義(均P<0.05)。術后，目標組VAS、ODI評分分值下降幅度大于參照組，但差異無統計學意義(均P>0.05)。見表2。

表2 兩組手術前后VAS、ODI評分比較分)

注：與同組手術前比較，aP<0.05；VAS—視覺模擬評分；ODI—Oswestry功能障礙指數。

3 討論

目前，骨質疏松性胸腰椎壓縮骨折的治療已淘汰保守治療，多選擇微創手術治療[7-8]，包括經皮穿刺椎體成形術(PVP)、經皮穿刺椎體后凸成形術(PKP)，術中穿刺針沿椎弓根直至椎體，然后從椎弓根通道注入合適劑量的骨水泥。該操作需要具備一定手術操作經驗的高年資醫生進行，術中需要多次透視來確定穿刺點及穿刺方向、穿刺深度等。如果發生椎弓跟壁的破裂，骨水泥滲漏等，發生神經損傷，可能引起下肢感覺功能障礙，甚至截癱等，所以，PVP及PKP操作的關鍵步驟是穿刺點及穿刺方向的確定[9-10]。即使具備一定手術操作經驗的高年資醫生，在面對不同患者時，也需要考慮患者身高、體質量、背部皮膚軟組織厚度等問題，這些因素都會對手術操作的準確度增加很大的障礙和困擾。目前臨床逐漸開展一些創新微創術式來治療椎體壓縮骨折[11-13]。許林濤等[11]采用椎弓根外側途徑，單側椎弓根穿刺PVP，達到了緩解疼痛的目的。近年來，臨床上開始逐漸應用數字技術進行PVP治療。數字技術可以將患者的影像數據價值進一步擴大化，呈遞給醫生更多的信息，使手術醫生可以優化手術方案設計及手術操作，實現精準治療。唐向盛等[12]利用3D打印技術，打印穿刺導向模板，實現穿刺定位，提升了手術穿刺的準確率。倪鵬輝等[13]利用患者影像數據，3D打印患椎1∶1實體模型，進行詳細術前規劃，為術中椎弓根的穿刺提供方案支持。上述研究中利用數字技術及3D打印技術進行椎弓根穿刺指導，未考慮穿刺通道與骨折最嚴重部位之間的關系。

本研究利用患者術前的影像資料，在電腦軟件中重現患者患椎骨折模型，確定骨折最嚴重部位，在軟件中規劃骨折最嚴重部位經過椎弓跟到達皮膚的最優穿刺通道，確定最佳穿刺角度，測量穿刺深度，確定穿刺點與患者棘突體表投影點的位置關系，使術中穿刺定位有了一定參照，較傳統反復透視定位縮短了穿刺定位時間。術前的穿刺角度確定，使穿刺過程中可以規避椎弓根被刺破的風險，降低神經損傷的可能，為術者提供穿刺角度、穿刺深度、穿刺點參照位置等理論支持，使手術可以精準進行。同時穿刺末端直達骨折最嚴重部位，即骨折最需要骨水泥強化的部位，實現靶向注入骨水泥，最大程度增加患椎的剛度及強度，改善患椎的生物力學性能。

綜上，在胸腰椎壓縮骨折的手術治療中，應用數字技術，進行術前詳細規劃，確定穿刺的角度及深度，縮短穿刺定位時間，減少透視次數。術中實現精準定位，準確靶向注入骨水泥，避免神經、血管等副損傷，降低手術風險，提高PVP/PKP治療胸腰椎壓縮骨折的療效。

本研究中也存在如下問題：數字技術對椎體成形術僅提供了理論數據支持，術中仍然需要一定次數X線暴露，下一步將借助3D打印技術來進一步實現胸腰椎壓縮骨折的靶向骨水泥強化治療。