3D打印輔助經后路椎弓根釘棒內固定治療強直性脊柱炎并胸腰椎骨折的效果

祝孟坤，孫騰，代耀軍，常小盼

(1.鄭州市骨科醫院 微創脊柱科，河南 鄭州 450052；2.靈寶市中醫院 康復醫學科，河南 三門峽 472501)

強直性脊柱炎是慢性炎癥疾病，可造成纖維環、韌帶、關節囊骨化，甚至形成竹節狀脊柱。隨著強直性脊柱炎的不斷進展，椎體可增加骨質脆性，繼發骨質疏松，降低脊柱活動度，產生脊柱畸形，受輕微外力甚至無明顯外力即可出現脊柱骨折[1]。目前臨床多通過經后路椎弓根釘棒內固定方案治療強直性脊柱炎合并胸腰椎骨折，可進行良好復位與固定，但強直性脊柱炎造成的脊柱畸形促使人字嵴、后柱關節突關節畸形，導致術中解剖標志物異常，增加了經后路椎弓根釘棒內固定手術的難度，且術中需反復通過X線透視，延長手術時間[2]。3D打印技術近年來快速發展，以高分辨率CT掃描為基礎，可在術前通過三維建模還原骨骼形態，明確復雜解剖結構中的進針點及進針方向，制定針對性手術方案，理論上有助于縮短手術時間及提高手術效率。本研究選取強直性脊柱炎并胸腰椎骨折患者，以分析3D打印輔助經后路椎弓根釘棒內固定的臨床價值。

1 資料與方法

1.1 一般資料選取2018年12月至2020年12月鄭州市骨科醫院收治的91例強直性脊柱炎并胸腰椎骨折患者。患者均接受經后路椎弓根釘棒內固定治療，根據輔助檢查方式將患者分為對照組(45例)和觀察組(46例)。對照組：男31例，女14例；年齡29～54歲，平均(41.63±5.88)歲；骨折節段為T1～T411例，T4～T1023例，T4～L211例。觀察組：男30例，女16例；年齡28～56歲，平均(42.35±5.96)歲；骨折節段為T1～T410例，T4～T1024例，T4～L212例。兩組性別、年齡、骨折節段比較，差異無統計學意義(P>0.05)。

1.2 選取標準(1)納入標準：①經CT、MRI、X線確診為強直性脊柱炎并胸腰椎骨折；②擬行經后路椎弓根釘棒內固定。(2)排除標準：①合并免疫系統、血液系統及嚴重器官功能障礙；②伴有明顯神經功能損傷；③脊柱側彎嚴重；④椎管狹窄明顯；⑤合并脊柱腫瘤；⑥合并其他骨折。

1.3 治療方法(1)觀察組接受3D打印輔助經后路椎弓根釘棒內固定治療：常規CT掃描骨折部位及鄰近節段，將掃描結果輸入Mimics重建，以STL格式導入Geomagic，選擇PLA材料打印，制作三維模型；全身麻醉，根據骨折情況選擇適當體位，根據脊柱曲度調節手術臺，切開傷椎椎體正中心，依次分離皮膚及皮下組織，暴露脊柱椎體，分離椎旁神經血管及結締組織，確認進針點，置入螺釘，擰緊螺帽，置管引流，縫合切口。(2)對照組接受常規X線輔助經后路椎弓根釘棒內固定治療：術前通過X線檢查收集傷椎具體信息，根據傷椎位置選擇合適體位，麻醉方式及手術方式與觀察組一致。術后給予兩組患者常規預防感染。

1.4 觀察指標(1)手術時間、術中失血量、術后引流量。(2)置釘準確率。(3)術前及術后3個月脊柱功能，以日本骨科協會(Japan Orthopedic Association，JOA)評估量表進行評估，分值0～29分，分值越低表明脊柱功能恢復越差。(4)術前及術后3個月腰椎功能障礙情況，以Oswestry功能障礙指數進行評估，分值0～50分，分值越高提示腰椎功能恢復越差。

2 結果

2.1 手術相關指標觀察組手術時間較對照組短，術中失血量、術后引流量較對照組少(P<0.05)。見表1。

表1 兩組手術相關指標比較

2.2 置釘準確率觀察組術中置釘217枚，205枚準確置入；對照組術中置釘213枚，184枚準確置入。觀察組置釘準確率[94.47%(205/217)]較對照組[86.39%(184/213)]高(χ2=8.146，P=0.004)。

2.3 脊柱功能及腰椎功能恢復情況兩組術前JOA評分、Oswestry評分比較，差異無統計學意義(P>0.05)；術后3個月，兩組JOA評分較術前高，Oswestry評分較術前低(P<0.05)；術后3個月，觀察組JOA評分較對照組高，Oswestry評分較對照組低(P<0.05)。見表2。

表2 兩組脊柱功能及腰椎功能恢復情況比較分)

3 討論

強直性脊柱炎多合并椎體骨質疏松、脊柱畸形僵硬癥狀，脊柱存在生物力學改變易引發胸腰椎骨折。強直性脊柱炎并胸腰椎骨折會嚴重破壞患者的脊柱，極大降低脊柱穩定性，脊柱喪失正常生理彎曲，若病情嚴重可壓迫器官造成胸痛、呼吸困難，影響患者健康。經后路椎弓根釘棒內固定是治療強直性脊柱炎并胸腰椎骨折的常用手術方案，術中鈦棒具有固定脊柱的作用，可增強穩定性，促使脊柱生理彎曲恢復正常，且具有良好組織相容性，對促進骨折愈合有積極作用[3-4]。但大量臨床實踐表明，強直性脊柱炎并胸腰椎骨折后脊柱可病變為人字嵴，導致脊柱后柱關節突關節進釘解剖標志物出現異常，常規影像學檢查難以辨認，影響術中尋找進針點及進針方向，延長手術時間，降低置釘準確度，最終導致手術效果不理想。因此，如何在強直性脊柱炎并胸腰椎骨折患者經后路椎弓根釘棒內固定手術中提高置釘準確率有重要意義。

近年來醫療設備不斷更新換代，3D打印技術被逐漸應用于骨折手術治療中。相關研究指出，3D打印輔助經后路椎弓根釘棒內固定應用于胸腰椎骨折可明顯降低手術創傷性，對促進術后恢復有積極作用[5-6]。3D打印技術通過重建3D立體化模型展示脊柱結構，可使主管醫生在術前明確椎弓根進針點，對縮短手術時間有積極作用，同時可避免術中反復確定置釘位置，有助于減少出血量及減輕對周圍組織的損傷[7]。本研究結果顯示，觀察組手術時間較對照組短，術中失血量、術后引流量較對照組少。這提示3D打印輔助經后路椎弓根釘棒內固定有助于縮短手術時間，降低手術創傷性。觀察組置釘準確率較對照組高。與常規影像學檢查方式相比，3D打印技術直觀模擬手術，在術前確定進針點及進針方向，提高了置釘準確率。

3D打印技術可在術前構建原型，便于醫生術前明確骨折及脊柱立體結構，術前即可進行規劃，有助于縮短手術時間且準確率更高。3D打印技術進行模型模擬可采用計算機虛擬分析，將進針方向、螺釘長度及直徑、進針點、后正中方向等指標量化，并與術中實際情況進行對比，可明顯提高手術效率，改善手術效果[8]。本研究結果顯示，術后3個月，兩組JOA評分較術前高，兩組Oswestry評分較術前低，觀察組JOA評分較對照組高但Oswestry評分較對照組低。這證實與常規影像學檢查方式相比，3D打印技術對促進術后脊柱和腰椎功能恢復的效果更好。

3D打印輔助經后路椎弓根釘棒內固定治療強直性脊柱炎并胸腰椎骨折患者，可縮短手術時間，降低手術創傷性，提高置釘準確率，促進脊柱和腰椎功能恢復，具有較高臨床價值。但同時需注意，對于復雜解剖變異患者，3D打印技術難以制定準確的術前計劃，且模型準備時間較長，雖然與常規影像學檢查相比更快速，但仍無法應用于急診手術。若術中需改變手術計劃，3D打印技術無法在術中進行設計，同時對操作人員具有一定的技術要求，學習曲線較長。