3D 打印技術在脊柱側凸矯形中的應用效果分析

高笛， 馬騰， 劉殿鵬， 劉燚

（1 安陽市第六人民醫院 骨科， 河南 安陽455005； 2 鄭州市骨科醫院 骨科， 河南 鄭州450052）

脊柱側凸屬骨科常見疾病， 該類疾病患者的脊柱存在多個椎體的結構變異， 在冠狀位、 矢狀位或者軸向位均偏離正常位置， 進而出現椎體扭曲、 畸形等現象， 患者多表現為 “漏斗胸” 或 “雞胸”， 嚴重影響身心健康。 目前， 臨床治療脊柱側凸主要采用后路椎弓根螺釘治療術， 其中后路小切口微創分期術是當前治療脊柱畸形的有效手段， 但由于脊柱側凸患者的畸形存在個體化， 加大了手術難度和風險［1］。 相關研究［2］表明， 術前應用3D 打印技術輔助能夠針對性地對患者進行治療分析， 完善術前計劃， 減少螺釘誤置風險， 從而提高治療效果。 基于此， 本研究進一步探討3D 打印技術在脊柱側凸矯形中的應用效果， 現將結果報道如下。

1 資料與方法

1.1 一般資料選擇2019 年1 月至2020 年6 月我院收治的脊柱側凸患者76 例。 納入標準： ①脊椎側凸類型在手術范圍之內； ②患者經過傳統治療收效甚微； ③患者臨床資料完整； ④側凸嚴重， 但無重要臟器損傷； ⑤脊柱椎弓根壓縮程度＞1／3。排除標準： ①脊柱雖有側凸但是脊柱周圍神經嚴重損傷； ②脊柱存在惡性腫瘤不宜手術； ③精神異常； ④凝血障礙。 按照隨機數字法將入選患者分為對照組和觀察組， 每組各38 例。 對照組中男16 例， 女22 例； 年齡16 ～32 歲， 平均年齡 （23.5 ±5.6） 歲； 側凸類型： 特發性脊柱側凸22 例， 退變性脊柱側凸7 例， 綜合征型脊柱側凸9 例。 觀察組中男18 例， 女20 例；年齡16 ～30 歲， 平均年齡 （23.1 ± 5.2） 歲； 側凸類型： 特發性脊柱側凸24 例， 退變性脊柱側凸7 例， 綜合征型脊柱側凸7例。 兩組患者的性別、 年齡、 側凸類型等比較， 差異無統計學意義 （P＞0.05）， 具有可比性。

1.2 治療方法兩組患者均實施后路小切口微創分期術。 對照組行常規CT 或X 線輔助手術治療。 觀察組行術前3D 打印技術輔助手術治療， 術前處理： 對患者的脊椎側凸節段實施厚度不超過1 mm 的薄層螺旋CT 掃描， 以DICOM 格式保存至Mimics 軟件中， 然后對患者脊椎側凸傷椎掃描數據進行3D 模型重建， 構造出個體化的脊椎曲面， 以STL 格式 （打印機可識別）進行保存、 打印 （使用PLA 材料）。 構造好的個體化脊椎側凸仿真3D 椎體模型能夠在術前對患者不同情況的側凸進行直觀分析， 找出手術切除點， 合理選擇螺釘的長度、 數量、 直徑，初步決定需要固定和融合節段， 找出發育嚴重不良以及發育尚可的錐體， 防止術中螺釘誤置的風險， 初步預測結果。

1.3 觀察指標①記錄并比較兩組患者的置釘數量、 平均置釘時間、 置釘準確數， 計算置釘準確率。 ②比較兩組患者的終末融合后側凸主側凸冠狀位Cobb 角和初次平均矯正率。 ③統計兩組患者的術后并發癥發生情況。

1.4 統計學方法采用SPSS 19.0 統計學軟件處理數據。 計量資料以±s表示， 采用t 檢驗； 計數資料以n （%） 表示， 采用χ2檢驗。P＜0.05 為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 兩組的置釘情況比較觀察組的置釘準確率高于對照組，平均置釘時間短于對照組 （P＜0.05）。 見表1。

2.2 兩組的終末融合后側凸主側凸冠狀位Cobb 角和初次平均矯正率比較術前， 兩組終末融合后側凸主側凸冠狀位Cobb 角比較， 差異無統計學意義 （P＞0.05）； 術后， 觀察組的終末融合后側凸主側凸冠狀位Cobb 角顯著低于對照組 （P＜0.05）。 觀察組的初次平均矯正率為76.3%， 顯著高于對照組的52.6% （P＜0.05）。 見表2。

表2 兩組的終末融合后側凸主側凸冠狀位Cobb 角和初次平均矯正率比較 ［±s， n （%）］

組別 n 終末融合后側凸主側凸冠狀位Cobb 角 初次平均矯正率術前 術后觀察組 38 94.55±21.87 28.59±10.61 29 （76.3）對照組 38 92.61±19.64 38.16±11.42 20 （52.6）t／χ2 0.407 3.785 4.653 P 0.685 0.000 0.031

2.3 并發癥觀察組出現1 例皮膚感染， 并發癥發生率為2.6%； 對照組出現1 例內固定松動、 2 例神經損傷， 并發癥發生率為7.9%； 兩組的并發癥發生率比較， 差異無統計學意義（χ2＝1.056，P＝0.304）。

3 討論

脊柱側凸是指脊柱的一段或者幾段在某種誘因的作用下出現側方的彎曲， 彎曲的脊柱會壓迫周圍的軟組織以及神經， 外觀上表現為S 形或者C 形， 嚴重者壓迫重要神經和臟器， 出現胸腹腔容積的縮小， 不僅影響青少年的生長發育， 而且會導致臟器功能嚴重障礙、 心肺儲備能力下降［3］。 后路小切口微創分期術是當前治療脊柱畸形的有效手段［4］， 但每位患者的脊柱均有不同情況的椎體融合， 椎管狹窄程度也不盡相同， 生理解剖點很難辨認， 加大了手術的復雜程度和螺釘誤置風險。 因此，在術前對患者的脊柱椎體進行直觀的分析， 對提升手術療效具有重要意義。

3D 打印技術是20 世紀90 年代興起的應用于醫學領域的術前快速三維立體模型成型技術， 術前通過對患者機體解剖數據的成功復制， 打印出個體化的機體解剖模型， 近幾年來多次被應用于脊柱矯形骨科。 對于脊柱側凸患者， 術前通過3D 打印技術， 能夠明確每個病變椎體的形態， 找到個體化的手術進針點以及解剖學標志， 明確每個椎弓根狹窄程度以及需要置入的螺釘長度、 型號以及位置［5］。 研究［6］表明， 通過3D 打印技術進行完善的術前模擬計劃， 不僅能夠縮短手術時間， 還能降低術中出血量以及術中X 線暴露次數， 減少螺釘誤置風險。本研究中， 觀察組的置釘準確率高于對照組， 平均置釘時間短于對照組 （P＜0.05）， 表明術前采用3D 打印技術可明顯提高手術精確度、 降低術中螺釘誤置風險。 另外， 由于脊柱的活動度非常大， 術前單純應用常規CT 并不能很好地明確術中神經的位置以及脊柱在冠狀位、 矢狀位的改變程度， 而通過3D 打印技術進行術前評估， 能夠充分了解患者的脊柱側凸情況， 能夠更好地分析Cobb 角的糾正方法［7］。 本研究中， 觀察組的終末融合后側凸主側凸冠狀位Cobb 角顯著低于對照組， 初次平均矯正率顯著高于對照組 （P＜0.05）， 兩組的并發癥發生率無統計學差異 （P＞0.05）， 表明術前應用3D 打印技術輔助手術能夠更好地恢復脊柱生理彎曲， 增加矯正成功率， 且安全可靠。

綜上所述， 術前應用3D 打印技術輔助治療脊柱側凸， 可有效提升手術效果， 更好地恢復脊柱生理彎曲， 提高矯形成功率， 且安全可靠， 值得臨床推廣應用。