經皮椎間孔鏡下腰間盤切除術中3D打印導航模板輔助穿刺的應用

馬維理，陳國奮，熋亮

(1.海南中德骨科醫院脊柱關節科，海南海口570203；2.南方醫科大學南方醫院創傷科，廣東廣州510515；3.南方醫科大學中西醫結合醫院骨科，廣東廣州 510000)

腰椎間盤突出癥(lumbardisc herniation,LDH)是成人腰腿痛的常見原因，LDH發病率呈現不斷增長的趨勢[1]。 經皮椎間孔鏡下腰間盤切除術(percutaneous endoscopic lumbar discectomy,PELD) 是LDH微創手術的代表術式，但PELD手術對脊柱外科醫師手術經驗及技巧要求較高，需要豐富的解剖學知識、熟練的穿刺及鏡下技術[2]。近年來，3D打印導航板在寰樞椎骨折、腰椎融合內固定術的輔助置釘中獲得了廣泛運用，提高了操作的準確性[3-4]，但該項技術用于PELD手術的報道還較為少見。本院近年采用3D打印導航板輔助穿刺PELD手術治療LDH，取得較好效果，現報道如下。

1 資料與方法

1.1 一般資料

本研究選擇2018年1月～2020年1月本院收治的84例LDH患者為研究對象，數字表法隨機分為兩組，對照組采用常規PELD手術，觀察組采用3D打印導航板輔助穿刺PELD手術。兩組一般資料差異無統計學意義(P>0.05)，見表1。

表1 兩組一般資料比較

1.2 選擇標準

納入標準：經MRI、CT等診斷確診為單節段LDH；臨床表現與影像特點相符；年齡18～70歲；經長期保守治療，腰腿疼痛癥狀緩解不明顯。排除標準：既往腰椎有手術史、骨折史；腰椎先天性發育畸形；體質量指數(body mass index,BMI)<18.5 kg/m2或>28 kg/m2；合并椎間失穩、嚴重椎管狹窄等；合并腰椎結核、轉移瘤等。

1.3 手術方法

觀察組采用3D打印導航板輔助穿刺PELD手術。首先獲取LDH患者腰椎CT檢查所得的原始Dicom格式數據，將數據導入Mimics19.0軟件，根據腰椎CT數據重建出可視化的腰椎三維模型，直觀地模擬穿刺及定位操作；設計穿刺路徑時，其穿刺點經過責任椎間隙的下位椎體上關節突尖部。采用CAD/RP技術設計出針對不同患者的精準、個性化化經皮穿刺針道，同時計算出準確的穿刺深度、穿刺角度。采用逆向反求軟件獲得緊貼皮膚的穿刺導航板，包含3個部分，即穿刺套筒、定位塊、連接部，規格以患者具體情況而定。優化設計后，采用MakerBot Replicator Z18 3D打印機 (美國，Stratasys公司)打印出設計好的3D打印導航板，打印材料為聚乳酸(PLA)，消毒后使用。手術時患者進行全身麻醉，取俯臥位，消毒鋪巾后術中透視定位，準確固定導航板并進行穿刺。注意，可將導航板定位塊粘性貼片與皮膚緊密貼附；體表準確定位，導向器放置穩定，囑咐患者盡可能保持靜止，避免身體翻動，減少漂移；若穿刺失敗，可將導向器沿棘突上下適當移動微調，借助“C”臂透視確認調整效果，進行二次穿刺；到達責任椎間隙的下位椎體上關節突尖部，隨后按PELD手術常規步驟進行髓核摘除。

對照組采用常規PELD手術。采用“C”臂正側位透視明確患病椎間隙及椎間孔，并用油性筆在體表皮膚標注椎間隙水平線，手術操作者手持克氏針，通過“C”臂正側位透視反復確定針尖到達突出髓核的靶點部位，擬定穿刺路徑；再次沿克氏針采用油性筆劃線，與水平線交界點作為穿刺點，經皮穿刺針刺入時，邊進針邊透視，直到穿刺針準確到達靶點部位。其余手術步驟同觀察組一致。

1.3 觀察指標

記錄術中相關指標，評估術前、術后1d、3個月、6個月時的疼痛VAS評分[5]，以及術前、術后3個月和6個月時的Oswestry功能障礙指數(Oswestry disability index,ODI)[6]，術后6個月采用改良Macnab療效標準[7]評定手術效果。

1.4 統計學分析

2 結果

觀察組透視次數、穿刺次數、手術用時均顯著低于對照組(P<0.05)，見表2。兩組圍手術期均無嚴重并發癥出現。相比于術前，兩組術后VAS評分、ODI指數均明顯降低，但術后1 d觀察組VAS評分顯著低于對照組(P<0.05)，其余隨訪時間差異無統計學意義(P>0.05)，見表3。兩組治療優良率差異無統計學意義(P>0.05)，見表4。

表2 兩組術中相關指標比較

表3 兩組功能指標比較

表4 兩組綜合療效比較

3 討論

保障PELD手術順利進行的關健在于精確的穿刺定位，初學者或三維空間想象能力欠缺者，早期穿刺定位效果不佳，反復穿刺可能增加醫患輻射，增加腰部軟組織創傷，延長手術操作時間，影響手術滿意度[8]。目前，3D技術在脊柱外科已得到多年的發展，創建局部脊柱三維個性化實體模型是該項技術在脊柱外科領域的應用基礎，例如張源廣等[9]通過3D打印導航板提升了寰樞椎骨折椎弓根螺釘置釘的準確性。

本研究運用3D打印導航板輔助穿刺，獲得了良好的運用效果。結果顯示，觀察組透視次數、穿刺次數、手術用時均顯著低于對照組(P<0.05)，說明3D打印導航板輔助穿刺PELD手術治療LDH，能夠為不同患者設計個性化的穿刺路徑，降低穿刺、透視次數以及手術時間，簡化了手術步驟[10]。該技術設計原則為：通過CT數據轉換為個性化的脊柱3D模型，并通過計算機模擬至責任椎間隙的下位椎體上關節突尖部的穿刺路徑，計算出準確的穿刺深度、穿刺角度，并盡可能避開可能干擾到的神經及血管，采用逆向反求軟件生成緊貼皮膚的輔助套件[11]。該導航板穿刺套筒、定位塊、連接部規格以患者具體情況而定，具有個性化設計的優勢，只要不是過于過度肥胖或消瘦者，導航板均能貼合患者皮膚，并經穿刺套筒準確穿刺。而傳統穿刺主要根據術者經驗反復透視，這種經驗性判斷方式準確性誤差較大，往往需要多次透視才能完成[12]。尤其對于L5-S1節段患病者，該節段具有更復雜的解剖結構，例如橫突大、髂棘遮擋、椎間隙窄等，會進一步增加穿刺難度。因此，傳統穿刺透視及穿刺次數更多，手術時間明顯延長。相比于術前，兩組術后VAS評分、ODI指數均明顯降低(P<0.05)，其余隨訪時間差異無統計學意義(P>0.05)，兩組治療優良率差異無統計學意義(P>0.05)，提示3D打印導航板輔助穿刺PELD手術治療LDH的近期療效確切；但術后1 d觀察組VAS評分低于對照組(P<0.05)，可能原因為：對照組穿刺次數增多，相對于觀察組普遍一次穿刺成功而言，皮下軟組織損傷更重。

雖然3D打印導航板在PELD手術中具有較高的運用價值，但仍要注意以下幾點[13]：對于過度肥胖、體表解剖標志無法清晰顯示，以及過度消瘦、導航板無法緊密貼合者，導板準確性也受到影響，不建議采用此方法；操作過程中，不僅要求導航板緊密貼合皮膚，還應減少體位變動，任何相對活動均可能造成穿刺偏差；術前設計3D打印導航板時，不同軟件的數據轉換應保證精確，核實CT數據以及3D打印機的精度。

綜上所述，3D打印導航板輔助穿刺PELD手術治療LDH時能夠為不同患者設計個性化的穿刺路徑，降低了穿刺、透視次數以及手術時間，術后當天疼痛癥狀更輕，具有良好的運用價值。