3D 打印技術輔助經椎弓根椎體截骨術治療脊柱后凸畸形的臨床價值

沈建輝

（大慶油田總醫院，黑龍江 大慶 163000）

0 引言

以往臨床一直都是采用頸椎弓根椎體截骨手術來治療脊柱后凸畸形，但通過臨床實踐的不斷反饋我們發現，由于受到脊柱后凸的影響，使得病變部位的椎體解剖結構有異常變化，又因椎體和脊髓、神經與血管等重要組織距離皆較近，因此更加大了手術操作難度與風險[1]。從現有的外科手術治療情況來看，經椎弓根椎體截骨術雖然能夠取得滿意的治療效果，但是在手術操作中還存在一定的難點，如截骨時磨鉆需經椎弓根狹小管狀區進入，這個操作過程對醫師的手術水平提出了較高的要求，容易增加風險。而隨著現代醫學技術的發展，3D 打印術是一種使用計算機來對實物進行模擬、重建，再由特殊材料打印出三維模型的技術，以觀察直觀、細微的優勢在骨科多種骨折創傷治療中都發揮了巨大作用[2]。本文主要就其輔助用于脊柱后凸畸形的手術治療展開研究。

1 資料與方法

1.1 一般資料

12 例脊柱后凸畸形患者收治于2016 年6 月至2019 年7 月，符合條件：①中、重度脊柱后凸畸形，符合手術指征；②機體狀況可耐受手術治療。剔除條件：①先天性脊柱畸形伴發脊髓疾病；②有手術禁忌癥；③伴嚴重全身系統性病癥。其中男7 例、女5 例，年齡于25～58 歲、平均（41.2±3.3）歲，患病時間5～17 年、平均（11.2±1.3）年；后凸畸形發生部位：胸段1 例、胸腰段3 例、下腰段6 例；畸形原因：先天性椎體發育畸形1 例、陳舊性結核2 例、強直性脊柱炎3 例、陳舊性胸腰椎骨折4 例。

1.2 方法

術前行脊柱端的薄層CT 掃描，導入掃描圖像至軟件處理中心做三維重建，數據輸入到3D 打印機后，打印出脊柱后凸畸形實物模型，并于計算機上先虛擬進行截骨，結合患者個體脊柱后凸的不同程度、設計出相應適合的截骨方案，之后再轉到脊柱的實物模型上模擬操作，據矯形最終結果、選定合適的手術方案，預先記錄好截骨的位置、角度以及數量，并標記好椎弓根釘置入位置、方向和長度；3D 打印出復位之后的脊柱模型，評判狀態，復查各個角度下的椎弓根釘位置；以此為前提，展開經椎弓根椎體截骨術：氣管插管行全麻，俯臥位下，結合3D 技術所得結果，選擇合適切口位置，剝離皮膚、肌肉到椎體位置，再結合術前3D 打印技術確定的手術計劃，在相應位置置入椎弓根釘，找到壓迫嚴重椎體段（術前已由3D 打印實物模型找到），將兩側椎間盤、椎弓根切除掉，使用磨鉆進行截骨；截開椎體腹側皮質呈合頁形態，椎體后預留一定的薄層皮質，在腹側借助刮匙把薄層皮質壓到截骨間隙當中，兩側交替進行，據3D 打印技術設計好的最佳基底寬度、截骨角度，使用連接棒予以連接、鎖緊。術畢。

1.3 隨訪指標

記錄手術用時、術中出血量；術后CT 掃描脊柱、評價椎弓根釘置入良好與否；隨訪6 個月，復查脊柱正側位X 線片，評價患者脊柱后凸Cobb角的變化[3-4]。

1.4 隨訪評價

使用SPSS 22.0 軟件進行統計學分析，計量資料進行正態性檢驗后，用均數±標準差表示，正態分布的資料采用單因素方差分析，P ＜0.05為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 手術情況

12 例患者術中均未發生血管損傷、術后也未見有感染病例。手術用時平均（68.1±5.2）min，出血量平均（70.3±12.4）mL。術中共置入140 枚椎弓根釘，準確置入130 枚、置釘準確率92.9%。

2.2 隨訪結果

隨訪時間1 年，隨訪期并未見患者有螺釘松動或斷裂的問題。且隨訪術后1 周、6 個月可見，患者脊柱后凸Cobb 角較術前有顯著改善（P ＜0.05），見表1。

表1 治療前、后患者脊柱后凸Cobb角變化（，°）

表1 治療前、后患者脊柱后凸Cobb角變化（，°）

注：與術前比較，*P＜0.05；與術后1周比較，#P＜0.05。

3 討論

脊柱后凸畸形在臨床上較為常見，其發病原因為：①人體先天發育不良而造成的脊柱后凸畸形；②因特異性或者非特異性感染造成的脊柱后凸畸形；③在創傷性脊柱治療過程中因為治療方法不恰當所造成的脊柱后凸畸形。

脊柱后凸畸形主要伴隨有脊柱矢狀面失衡的表現[5-6]，臨床治療術式雖然多種多樣，例如后路椎體切除術、經椎弓根椎體截骨術等等，但其根本目標都在于盡量恢復脊柱矢狀面的平衡，從而確保截骨之后保證脊柱的穩定融合，消除神經壓迫，緩解局部痛感，減輕脊髓損傷。從手術治療效果來看，后路椎體切除術有助于后的滿意的矯形結果，但是在手術期間需要完全切除椎體軟骨，并使用送支付填充間隙，手術治療的床上較大，患者術中出血量較多，且術后面臨較高的血管損傷以及神經損傷風險。經椎弓根椎體截骨術對脊柱后凸畸形的治療，是通過將脊柱后凸椎體的后結構予以切除、保留前方縱韌帶的方式，來實現對脊柱的矯形。相較于后路椎體切除術而言，有效避免了前方結構的顯露，從而減少了內臟、血管的損傷幾率[7-8]。但是該術式尚有不足之處：截骨時需要穿過椎弓根狹小的管狀區，無法直視，操作難度較大，會影響到術后恢復；將椎體腹側薄層皮質壓入截骨間隙時，很大一部分是靠術者的臨床操作經驗，盲目性較大[9]。

3D 打印技術的出現，為進一步提高經椎弓根椎體截骨術操作精準度提供了可能。它是一種集數據采集、處理和打印模型流程為一體的三維重建技術，通過對3D 打印機打印出來的實物模型進行虛擬操作，進行截骨、螺釘置入等操作的模擬進行，可直觀、立體、清楚的觀察到螺釘最佳置入方向、椎弓根形態等，并顯示出病變區域的結構情況、治療后脊柱發生的力學變化，通過多種治療方案的比較，選擇出最佳治療方案，再由3D 打印機將模擬手術結果打印出來，用以指導術中的截骨等各環節操作。這樣一來，治療前術者便可以有一個對患者病變的直觀、全面認知，術中也可以通過3D 打印技術確定的置釘位置、方向、以最佳角度置入，有效避免反復穿刺而造成的手術風險[10-11]。在本次治療過程中，在患者手術治療前將脊柱CT 掃掃描圖導入到系統中，結合形態曲面完成脊柱后凸節段三維重建，在手術治療期間能夠按照脊柱形象模型模擬置入螺釘、截骨等操作過程，并由此來判斷患者的椎弓根形態以及不同方位螺釘對手術治療效果的影響。所以與傳統手術治療方法相比，3D打印技術能夠模擬患者病變脊柱的模型，用于指導手術治療過程，加深醫師對患者情況的認知，對于提高手術治療效果具有重要意義。

本文試驗數據結果亦表明，在3D 打印技術的輔助下，脊柱后凸畸形患者經椎弓根椎體截骨術治療療效好，手術創傷小、置釘成功率高，脊柱后凸畸形改善程度好。