3D 打印在先天性頸椎畸形手術(shù)中的臨床應(yīng)用研究

于崇龍，宋淑文，邵立志，趙海波，潘晟，陳曦，呂洋，張紹，姜哲

（吉林市中心醫(yī)院 脊柱外科，吉林 吉林）

0 引言

先天性頸椎畸形主要表現(xiàn)為枕頸部畸形和下頸椎畸形[1]，常在兒童期被發(fā)現(xiàn)，有的到了青春期才有發(fā)病，更有一些成年以后才出現(xiàn)明顯癥狀。頸椎的先天性畸形并不常見，然而，對患者的影響很大[2]，在成人后，一些很小的損傷就會出現(xiàn)脊髓神經(jīng)癥狀需進行手術(shù)治療[3]。其所處的連接顱腦延髓與頸髓的特殊解剖部位[4]，血管叢豐富、椎動脈走行異位而手術(shù)風(fēng)險極大。

3D 打印（3DP）：又稱作3D 立體打印技術(shù)，即快速成型技術(shù)的一種，它是一種以數(shù)字模型文件為基礎(chǔ)，運用粉末狀金屬或塑料等可粘合材料，通過逐層打印的方式來構(gòu)造物體的技術(shù)。

我們利用3D 打印技術(shù)中的醫(yī)學(xué)模型制造工藝，將3D 打印技術(shù)與先天性頸椎畸形手術(shù)相結(jié)合[5]，可完全復(fù)制病人的先天性畸形頸椎實體模型。在術(shù)前為臨床醫(yī)生提供反復(fù)模擬手術(shù)的機會，從而大大的提高手術(shù)的安全性。還能讓患者家屬直觀了解所患疾病的復(fù)雜性和疑難程度，便于醫(yī)患溝通，減輕醫(yī)患矛盾。

自2015 年7 月至2018 年7 月我們針對收治的先天性頸椎畸形患者，采用3D 打印技術(shù)輔助，手術(shù)治療先天性脊柱畸形9 例，取得了良好的療效。

1 一般資料

本組病例共計9 人，其中女性6 人，男性3 人，年齡21～75 歲，平均55 歲。均出現(xiàn)了明顯的脊髓神經(jīng)癥狀和體征，表現(xiàn)為呼吸困難，咳痰無力，四肢活動受限，二便功能障礙。其中四肢痙攣癱7 例、弛緩癱2 例，肌力小于Ⅲ級，術(shù)后明顯改善者7 人、部分改善者1 人、死亡1 人。

2 術(shù)前準備

X 線正側(cè)位，動力位，必要時開口位，3 維CT，椎動脈血管造影（CTA），MRI，結(jié)合查體，明確診斷。術(shù)前各項檢查，多學(xué)科會診，排除絕對手術(shù)禁忌證。由經(jīng)治醫(yī)生負責(zé)，取得薄層CT 的DICOM 數(shù)據(jù)，交于3D 打印技術(shù)人員，制作模型。

拿到模型后，小組人員仔細研究手術(shù)椎體的解剖特點，模擬手術(shù)路徑、內(nèi)固定物植入的位置、方向、角度、長度，做好記錄；術(shù)前向病人及家屬告知病情，模型更加直觀顯示病變特點，溝通順暢，便于理解手術(shù)高風(fēng)險的原因。

3 手術(shù)經(jīng)過

采用俯臥位，Mayfield 頭架固定，全身麻醉。由1 名主任醫(yī)師完成，其他醫(yī)生配合完成。

（1）枕頸減壓、釘板系統(tǒng)內(nèi)固定組：共計2 人，多節(jié)段頸椎融合綜合征（Klippel-Feil 綜合征）1 人；先天性齒狀突畸形1 人。

（2）頸椎減壓、釘棒系統(tǒng)內(nèi)固定組：共計7 人，多節(jié)段頸椎融合綜合征（Klippel-Feil 綜合征）1 人；顱底凹陷3 人，先天性齒狀突畸形3 人。

（3）按照術(shù)前影像測量和3D 打印模型模擬手術(shù)得出的數(shù)據(jù)，結(jié)合術(shù)中解剖特點，進行減壓、精準植入內(nèi)固定裝置。通過術(shù)中C-臂X 線機定位，了解矯形情況及內(nèi)植物位置。

4 術(shù)后處置

術(shù)后頸部支具固定，留置引流管。給予適當?shù)目股兀锌诩准売稀Ｅ腦 線正側(cè)位片，3D-CT，并于1、3、6 個月時復(fù)查X 線片，術(shù)后半年復(fù)查MRI。了解手術(shù)減壓情況，矯形情況、脊髓情況，內(nèi)置螺釘?shù)奈恢谩㈤L度是否恰當、植骨融合情況等，詳見表1、表2。

5 結(jié)果及討論

術(shù)后7 名患者獲得了明顯的療效，肌力恢復(fù)，可以自行活動，呼吸及咳嗽功能正常；好轉(zhuǎn)1 名，男性患者，67 歲，為顱底凹陷，入院時已經(jīng)臥床2 月余，不能自行站立，呼吸困難，術(shù)后呼吸功能有所改善，攙扶下可以站立，仍需間斷吸氧；死亡1 人，女性，75 歲，齒狀突小體伴寰樞椎半脫位，曾于2001年有過上頸椎手術(shù)史。入院時呼吸功能障礙嚴重，不能平臥，依賴吸氧1 月多，2 次入住ICU 病房。充分告知病人病情，手術(shù)預(yù)后不佳，死亡風(fēng)險極大。家屬及患者堅決要求手術(shù)治療。術(shù)前積極調(diào)整各項指標，加強營養(yǎng)干預(yù)，術(shù)后，ICU 監(jiān)護治療，呼吸機支持，四肢活動靈活，自主呼吸及咳嗽反射未恢復(fù)，出現(xiàn)肺內(nèi)感染，于術(shù)后3 周呼吸衰竭，臨床死亡。其余病人隨訪6～24 個月，神經(jīng)功能、呼吸功能恢復(fù)滿意。

先天性頸椎畸形發(fā)病率雖不高，但畸形復(fù)雜，手術(shù)治療難度極大[6]。多數(shù)在成年后出現(xiàn)明顯的脊髓神經(jīng)功能、呼吸功能障礙時才給予手術(shù)。此時神經(jīng)功能出現(xiàn)了器質(zhì)性損害。MRI 出現(xiàn)脊髓內(nèi)異常信號，預(yù)示預(yù)后可能不佳[7]。借助3D打印技術(shù)，我們可以獲得一個與畸形頸椎“一模一樣”的實物模型，方便我們在體外直接觀察畸形椎體的細微結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)“騎跨”的血管而避開，結(jié)合CT，測量出內(nèi)置螺釘?shù)姆较颉⒔嵌群烷L度，確定置釘點，反復(fù)模擬手術(shù)經(jīng)過。這也是培養(yǎng)年輕醫(yī)生直觀接觸、學(xué)習(xí)高難度手術(shù)的教學(xué)工具和途徑。同時，將畸形的椎體模型展示給患者及家屬，通過充分的講解，讓患方知曉疾病的復(fù)雜程度和手術(shù)的風(fēng)險因素，有助于醫(yī)患溝通的順暢進行，減少醫(yī)患糾紛的發(fā)生。

本組病例因術(shù)前充分模擬操作，精確測量，手術(shù)順利，置釘恰當，手術(shù)時間明顯縮短。除1 例患者外，其余病例術(shù)后均給予CT、MRI 復(fù)查，結(jié)果滿意。1 例部分好轉(zhuǎn)病人主要與自身病程遷延相關(guān)。1 例死亡病人主要與病情嚴重相關(guān)，死亡原因分析：高齡患者，原發(fā)疾病多且病程較長；上頸椎有過手術(shù)史17 年，未給予內(nèi)固定，逐漸出現(xiàn)了頸椎失穩(wěn)，造成脊髓缺血變性，出現(xiàn)了肢體功能減退、呼吸功能逐漸衰竭，MRI顯示上頸髓受壓變扁，脊髓信號改變；手術(shù)后脊髓缺血再灌注損傷、手術(shù)麻醉、創(chuàng)傷應(yīng)激反應(yīng)等未能安全度過，術(shù)后病情難以逆轉(zhuǎn)而出現(xiàn)難以治療的肺內(nèi)感染。與此項技術(shù)沒有相關(guān)。

3D 打印技術(shù)在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的不斷應(yīng)用開展，勢必會解決許多以往難以解決的醫(yī)學(xué)難題，金屬人工椎體的應(yīng)用，將脊柱重建做到了接近解剖重建，使得許多脊柱腫瘤患者得到治療；同樣，在關(guān)節(jié)外科、創(chuàng)傷外科領(lǐng)域，3D 打印承擔(dān)著不可或缺的作用；活體組織、器官的3D 打印技術(shù)，已經(jīng)越來越快的走進我們的世界[8]。伴隨數(shù)字醫(yī)學(xué)和智能醫(yī)學(xué)時代的到來，3D打印技術(shù)必定會在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域乃至我們的生活中發(fā)揮越來越大的作用。

表1 枕頸減壓、釘板系統(tǒng)內(nèi)固定組

表2 頸椎減壓、釘棒系統(tǒng)內(nèi)固定組