全數字化設計與3D技術輔助腰椎椎間孔鏡手術的臨床研究

傅余良 盛 玉 陳 蓉 趙隆隊 楊秋娜

江西省萍鄉礦業集團有限公司總醫院骨一科，江西萍鄉 337000

腰椎手術借助于椎間孔鏡評估病情程度，可確保術中操作的準確性，術中對受壓神經根進行充分減壓，利于解剖位置恢復，但有時尋找解剖標識困難，增加手術難度，影響預后[1-2]。為了更好地進行術前規劃，降低手術風險，需采取有效方式對手術進行改進。有研究發現，全數字化設計與3D技術可通過三維重建與數字化設計治療方案幫助臨床醫生了解病灶解剖結構，利用3D 打印模型設計手術方案，為醫生制定疑難病例的術前計劃提供了有力幫助，可提高手術效果[3-4]。基于此，本研究通過觀察全數字化設計與3D技術輔助腰椎椎間孔鏡手術的效果，旨在為臨床運用提供參考依據。

1 資料與方法

1.1 一般資料

選取2018年8月—2019年8月萍鄉礦業集團有限公司總醫院收治的40 例腰椎間盤突出癥和腰椎管狹窄患者的臨床資料進行回顧性分析，按照手術方式分為對照組（20 例）和觀察組（20 例）。對照組中，男11 例，女9 例；年齡41～59 歲，平均（51.08±1.23）歲；單純腰椎間盤突出13 例，腰椎間盤突出合并腰椎管狹窄7 例；病變節段：L3～48 例，L4～512 例；黃韌帶肥厚10 例，腰椎滑脫（均為Ⅰ度）7 例，其他原因3例；疼痛程度：輕度4 例，中度11 例，重度5 例。觀察組中，男12 例，女8 例；年齡40～61 歲，平均（51.11±1.24）歲；單純腰椎間盤突出15 例，腰椎間盤突出合并腰椎管狹窄5 例；病變節段：L3-46 例，L4-514 例；黃韌帶肥厚10 例，腰椎滑脫（均為Ⅰ度）8 例，其他原因2 例；疼痛程度：輕度6 例，中度10 例，重度4 例。兩組患者的一般資料比較，差異無統計學意義（P＞0.05），具有可比性。納入標準：①具有間歇性跛行、下肢放射痛、腰痛癥狀；②X 線片、MRI 影像學檢查確診；③經保守治療無效。排除標準：①拒絕接受手術方案的患者；②依從性差，難以完成隨訪的患者；③存在節段不穩或需廣泛切除關節突或需行融合手術的患者。

1.2 方法

對照組行腰椎椎間孔鏡手術。術前禁食8 h，局部麻醉后，患者取側臥位，在C 型臂X 線機下進行定位與檢查，靶區域關節面脊柱穿刺（18 號穿刺針）定位，成功后插入導絲，在穿刺點作8 mm 切口，利用擴張器對切口進行預擴張，透視下將工作套管置入責任椎間盤內，內窺鏡行脊間孔檢查，存在突出者摘除突出的髓核組織；神經根管狹窄者，切除骨性狹窄，擴大神經根管。鏡下觀察，解除壓迫的神經根、椎管至硬膜搏動良好，神經根松弛，無活動性出血后，拔出套管，逐層縫合切口，并采用敷料覆蓋。

觀察組行全數字化設計與3D技術輔助腰椎椎間孔鏡手術。與上級醫院和技術公司建立聯系，取仰臥位，利用CT（GE 128 排CT）和MRI（GE 3.0T 磁共振機）掃描三維重建患者骨骼、軟組織、手術器械，通過MIMICS 軟件和3D-matic 軟件建立上述精度模型，保存備用，將上述模型和虛擬仿真方案結合自身成熟的腰椎椎間孔鏡技術進行全數字化治療方案設計。以1∶1 比例3D 打印模型制作完成后，在模型上明確工作通道、穿刺點、融合方法和經皮椎弓根固定方法等，然后行腰椎椎間孔鏡手術，其余操作與對照組相同。

1.3 觀察指標及評價標準

記錄手術情況并隨訪1年評估治療效果及并發癥情況。①手術情況：包括兩組的穿刺時間、透視次數、手術時間及術中出血量。②臨床效果：隨訪1年，參照《外科學》[5]評估術后1、3、6 個月及術后1年的療效，顯效為腰腿負重下無或輕微酸痛感，抬高腿試驗陰性；有效為長時間端坐或治安具有明顯酸痛感，休息后可緩解，抬高腿試驗陰性；均未滿足上述指標為無效。總有效率=（顯效+有效）例數/總例數×100%。③并發癥：隨訪1年，記錄術后并發癥情況，如血腫、神經損傷等。

1.4 統計學方法

采用SPSS 23.0 統計學軟件進行數據分析，計量資料用均數±標準差（±s）表示，兩組間比較采用t檢驗；計數資料用率表示，組間比較采用χ2檢驗，以P＜0.05 為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 兩組患者不同時間點臨床療效的比較

兩組術后1、3、6 個月及術后1年的治療總有效率比較，差異無統計學意義（P>0.05）（表1）。

表1 兩組患者不同時間點臨床療效的比較[n（%）]

2.2 兩組患者手術情況的比較

觀察組穿刺時間、手術時間短于對照組，透視次數、術中出血量少于對照組，差異有統計學意義（P＜0.05）（表2）。

表2 兩組患者手術情況的比較（±s）

表2 兩組患者手術情況的比較（±s）

組別穿刺時間（s）透視次數（次）手術時間（min）術中出血量（mL）觀察組（n=20）對照組（n=20）t 值P 值48.63±5.83 71.27±6.12 12.032＜0.001 3.65±0.18 5.26±0.22 25.330＜0.001 82.58±4.67 123.48±5.32 100.835＜0.001 57.25±2.07 85.63±2.65 37.744＜0.001

2.3 兩組患者并發癥發生情況的比較

隨訪1年，觀察組發生血腫1 例，并發癥總發生率為5.00%；對照組發生血腫3 例，神經損傷2 例，感染1 例，并發癥總發生率為30.00%。觀察組的并發癥總發生率低于對照組，差異有統計學意義（χ2=4.329，P=0.037）。

3 討論

目前，椎間孔鏡微創術是治療腰椎間盤突出癥和腰椎管狹窄較為有效的微創術式，具有創傷小、恢復快，并發癥少等優勢，臨床運用較廣[6]。但在L5～S1解剖結構與其他節段不同，髂嵴過高或橫突肥厚兩大因素可影響穿刺，導致手術難度加大，且解剖標志不清會導致多次穿刺，加大術后感染的風險[7-8]。因而為促進手術順利進行，術前可運用有效的方案進行手術設計，以改善手術效果。

數字醫學技術和3D 打印技術已在醫療領域不斷的創新應用，給臨床醫生精準診治多發肋骨骨折提供新思路及新方法。有研究發現，在骨折患者中運用3D 打印技術可提高手術治療效果。由此可見全數字化設計與3D技術在骨科手術中具有較高的運用價值[9]。主要由于三維重建并數字化設計，可以非常清晰的觀察機體的立體解剖結構，而皮膚軟組織層的可視化重建，對病灶的解剖參數的測量，進而制定有效的治療方案；而3D 打印相關解剖模型，進一步有助于手術方案的設計及術中操作導航。由此可見，全數字化設計與3D技術輔助利于骨科手術的精準化、微創化。本研究結果顯示，術后1、3、6 個月及術后1年，兩組的治療總有效率比較，差異無統計學意義（P＞0.05），表明兩種手術方式療效相當，證實了全數字化設計與3D技術輔助腰椎椎間孔鏡手術治療的可行性。分析其原因，全數字化設計與3D技術可通過三維重建技術對腰椎結構進行數字化設計，并清晰地顯示腰椎的立體解剖結構。皮膚軟組織層的可視化重建以及解剖參數的測量可對穿刺部位及深度進行精確定位，利于設計有效的治療方式，且3D 打印模型可進一步幫助臨床醫生進行手術方案的設計及指導術中操作[10-11]。因此，全數字化設計與3D技術輔助腰椎椎間孔鏡手術可較好地解決腰椎間手術中的個性化需求。此外，全數字化設計與3D技術在術前對患者的解剖結構進行重建，可有效評估病變情況，可減少術中盲目操作，進而提高治療效果[12-13]。而兩組總有效率比較無差異，這可能是由于本研究樣本量較少，導致統計學存在偏倚，可擴大樣本量進一步探討。

在骨科手術中運用全數字化設計與3D技術可縮短手術時間，主要是由于該技術具有明顯的優勢，3D打印技術模型可對患者的個體化解剖模型進行術前規劃，從而輔助椎弓根螺釘植入，較徒手植入椎弓根螺釘，可有效減少手術時間[14]。且通過實體模型模擬椎弓根釘植入，確定準確的入釘點、相關標志、螺釘方向及深度，在實際手術植入椎弓根螺釘時做到胸有成竹；同時評估手術方式，選擇最佳手術治療方案。本研究結果顯示，觀察組穿刺時間、手術時間短于對照組，透視次數、術中出血量少于對照組（P＜0.05），提示全數字化設計與3D技術輔助腰椎椎間孔鏡手術可縮短穿刺時間、手術時間，減少透視次數與術中出血量，進而提高手術效率。分析其原因，提前對進行直觀實體模型觀察，對于手術步驟過程已有預估，對于可能出現的各種風險、手術難度已經有了預判利于術者做好充分的術前準備；對實體模型的觀察，操作者腦海中已對手術操作部位有了立體構象，并可進行術前手術方案的設計，從而在手術時可實現對手術部位的精準定位操作，省略無關重要的手術步驟，減少不必要的肌肉軟組織剝離及骨質切除等手術操作；雖然腰椎病變患者局部解剖結構紊亂，但通過術前對3D 打印實體模型的觀察，可對骨性標志的模糊進行充分評估，去偽存真，減少增生組織導致的誤判，并可術前模擬置釘，選擇合適長度與直徑的椎弓根螺釘，進而提高手術效率[15]。本研究結果顯示，隨訪1年觀察組并發癥發生率低于對照組（P＜0.05），表明全數字化設計與3D技術輔助腰椎椎間孔鏡手術可降低術后并發癥發生率，安全性較高。主要由于術前對解剖結構進行全面分析，利用數字化模型確定手術方案，可有效避免常規手術中依賴臨床經驗的操作模式，保證手術順利進展，進而減少術后并發癥。

綜上所述，全數字化設計與3D技術輔助腰椎椎間孔鏡手術可提高手術效果，利于手術順利進行，并降低術后并發癥發生率，是較為有效的治療方式。