梁亮科+禤天航

[摘要] 目的 觀察個(gè)體化3D打印技術(shù)輔助空心加壓螺釘治療AndersonⅡ型齒狀突骨折的臨床效果。 方法 選擇2015年1月～2016年12月佛山市中醫(yī)院AndersonⅡ型齒狀突基底骨折的40例患，者按隨機(jī)數(shù)字表法分為治療組和實(shí)驗(yàn)組，每組各20例。治療組患者采用個(gè)體化3D打印技術(shù)輔助空心加壓螺釘置釘術(shù)，對(duì)照組患者采用常規(guī)齒狀空心加壓螺釘置釘術(shù)。比較兩組患者手術(shù)操作情況（手術(shù)時(shí)間、術(shù)中出血量、透視時(shí)間、置釘準(zhǔn)確率）以及術(shù)后融合效果（包括樞椎愈合情況、螺釘松動(dòng)或斷裂發(fā)生率）。 結(jié)果 手術(shù)情況：治療組在手術(shù)時(shí)間、術(shù)中出血量、透視時(shí)間和置釘準(zhǔn)確率均優(yōu)于對(duì)照組，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P < 0.05）。術(shù)后融合效果：治療組所有病例均得到骨性融合，無斷裂或松動(dòng)，對(duì)照組有4例患者出現(xiàn)骨折不融合，3例伴有螺釘松動(dòng)，1例出現(xiàn)螺釘斷裂，治療組的骨性融合率、螺釘松動(dòng)或斷裂發(fā)生率優(yōu)于對(duì)照組，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P < 0.05）。 結(jié)論 個(gè)體化3D打印技術(shù)導(dǎo)板釘?shù)乐冕斒中g(shù)操作簡(jiǎn)單，置釘精確性高，能減少醫(yī)生操作時(shí)間，提高術(shù)后骨折融合率，對(duì)臨床上治療AndersonⅡ型齒狀突骨折有指導(dǎo)作用。

[關(guān)鍵詞] 3D打印技術(shù)；加壓空心螺釘；型齒狀突骨折；

[中圖分類號(hào)] R687.3 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A [文章編號(hào)] 1673-7210（2017）03（c）-0098-05

Clinical application of individual 3D printing auxiliary compressed hollow screws surgery treating of AndersonⅡ type odontoid fracture

LIANG Liangke XUAN Tianhang▲

Department of Orthopaedics， Foshan Hospital of TCM， Guangdong Province， Foshan 528000， China

[Abstract] Objective To observe the clinical effect of individual 3D printing auxiliary compressed hollow screws surgery treating Anderson Ⅱ type odontoid fracture. Methods From January 2015 to December 2016， in Foshan Hospital of TCM， 40 patients with AndersonⅡ type odontoid fracture criteria were selected， they were divided into two groups by random number table， with 20 cases in each group. Treatment group was given individual 3D printing auxiliary compressed hollow screws surgery， control group was given convention compressed hollow screws way. The operation situation （surgery time， intranperative bleeding， X-ray times and accuracy rate） and postoperative fusion effect （included odontoid fusion rates， loose or screws extraction rates） of two groups were campared. Results On operation situation： intranperative bleeding， X-ray times and accuracy rate in treatment group were better than those in control group， the differences were statistically significant （P < 0.05）. On postoperative fusion effect： all patients in treatment group received odontoid fusion， without loose or screws extraction； there were 4 unfusion cases， 3 loosing cases and 1 screws extraction case in control group， odontoid fusion rates， loose or screws extraction rates in treatmnet group were better than those in control group， the differences were statistically significant （P < 0.05）. Conclusion The method of individual 3D printing auxiliary compressed hollow screws has a guiding role on treating AndersonⅡ type odontoid fracture， which is easy for operate， accurate inserting， shortening times and improving fusion rates.

[Key words] 3D printing； Compressed hollow screws； AndersonⅡ type odontoid fracture

齒狀突骨折脫位對(duì)生命中樞威脅很大，有人稱之為“上頸椎危象”。齒狀突骨折是影響寰樞椎穩(wěn)定性的嚴(yán)重?fù)p傷，可引起急性或慢性遲發(fā)性高位脊髓壓迫，甚至危及生命。臨床上最常用的是Anderson-D′ Alonozo[1]分類方法：Ⅰ型為齒狀突尖端骨折，Ⅱ型為齒狀突基底骨折，Ⅲ型為樞椎體部骨折。其中Ⅱ型骨折且最難愈合。AndersonⅡ型齒狀突骨折一般采用C臂透視下空心加壓螺釘治療，但是因上頸椎解剖復(fù)雜、手術(shù)操作難度大等原因，目前此項(xiàng)技術(shù)存在以下不足：①透視次數(shù)多；②確定導(dǎo)針進(jìn)針點(diǎn)以及進(jìn)針角度非常困難；③手術(shù)時(shí)間長(zhǎng)；④空心螺釘?shù)闹睆胶烷L(zhǎng)度難以估計(jì)。針對(duì)以上目前存在的不足，筆者擬將3D打印技術(shù)輔助空心加壓螺釘置釘技術(shù)用于治療AndersonⅡ型齒狀突骨折，為臨床提供治療依據(jù)。

1 資料與方法

1.1 一般資料

選擇2015年1月到～2016年12月佛山市中醫(yī)院AndersonⅡ型齒狀突基底骨折40例患者，按隨機(jī)數(shù)字表法分為治療組和對(duì)照組，每組各20例。治療組男15例，女5例，年齡23～65歲，平均年齡（44.5±2.09）歲，其中墜落傷8例，壓榨傷3例，交通傷9例，骨折無移位6例，骨折移位14例，有神經(jīng)癥狀5例；對(duì)照組男14例，女6例，年齡26～70歲，平均年齡（49.6±2.46）歲，其中墜落傷7例，壓榨傷5例，交通傷8例，骨折無移位5例，骨折移位15例，有神經(jīng)癥狀4例；兩組性別、年齡、骨折原因等一般資料比較，差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P > 0.05），具有可比性。所有患者均在術(shù)前行頸椎正側(cè)位、開口位、CT四維重建和MRI檢查。本研究經(jīng)醫(yī)院醫(yī)學(xué)倫理委員會(huì)批準(zhǔn)同意，所有入組患者均簽署知情同意書。

1.2 納入和排除標(biāo)準(zhǔn)

納入標(biāo)準(zhǔn)：①符合齒狀突骨折的診斷標(biāo)準(zhǔn)；②根據(jù)CT結(jié)果：顯示有齒狀基底部骨折突骨折線為橫行，符合AndersonⅡ型；③全身基礎(chǔ)情況支持手術(shù)者排除標(biāo)準(zhǔn)：（1）X線及CT結(jié)果顯示：①骨折移位>5 mm或成角>10°；②樞椎椎體有骨折，屬于AndersonⅠ型或者Ⅲ型骨折；③患者合并有椎管狹窄；④合并鄰近部位骨折，如Jefferson 骨折；⑤難復(fù)型寰樞關(guān)節(jié)脫位。（2）不能堅(jiān)持手術(shù)或不配合者。

1.3 手術(shù)方法

1.3.1 治療組

采用3D打印配合空心加壓螺釘，治療干預(yù)步驟和方案。

1.3.1.1 患者樞椎的CT掃描及數(shù)據(jù)提取 采用本院SIMENS-Definition雙源64排CT機(jī)進(jìn)行掃描，掃描條件為120 kV，166 mAs，層厚0.8 mm，掃描數(shù)據(jù)以DICOM格式輸出。將CT掃描數(shù)據(jù)導(dǎo)入Mimics軟件進(jìn)行初步處理，將DICOM數(shù)據(jù)導(dǎo)入后顯示出某一斷層的原始圖像。運(yùn)用Mimics軟件的閾值分割功能設(shè)置閾值值：260～1484，使高密度的骨組織從周圍低密度的軟組織中分割出來，產(chǎn)生蒙版圖像。

1.3.1.2 上頸椎逆向工程建模 對(duì)Mimics斷層圖像編輯完成后，運(yùn)用Mimics軟“動(dòng)態(tài)區(qū)域生成”功能初步建立患者樞椎的三維模型（圖1）。

圖1 Mimics建立三維脊椎模型

1.3.1.3 制作樞椎3D打印全真模型 通過3D打印技術(shù)[立體光刻或激光光化成型（stereo-lithography，SL）]制作出腰椎實(shí)物模型（圖2）。因?yàn)镾L在制作精度、表而質(zhì)量、強(qiáng)度等方而有很大優(yōu)勢(shì)，恰好可以滿足實(shí)驗(yàn)的需要。

圖2 3D打印全真上頸椎模型

1.3.1.4 制訂手術(shù)方案并實(shí)施預(yù)手術(shù)（模擬手術(shù)）操作 通過對(duì)患者樞椎SL模型直觀、全方位的觀察、研究，獲取X線片、CT，MRI等影像學(xué)資料無法顯示的解剖信息，并制訂方案。預(yù)手術(shù)步驟：①于C2椎體正中逐漸將導(dǎo)針鉆入樞椎體，并保證導(dǎo)針在冠狀面及矢狀面均位于齒狀突的中軸線上，直到導(dǎo)針至齒狀突的頂部（導(dǎo)針轉(zhuǎn)入過程中保證側(cè)位上位導(dǎo)針后傾10°～15°），并測(cè)量記錄導(dǎo)針的進(jìn)針位置（圖3）（以C2椎體下終板下緣作為進(jìn)針位置參照，如進(jìn)針點(diǎn)位置C2椎體下終板下緣上“x”cm）和進(jìn)針角度（進(jìn)針角度以導(dǎo)針與C2椎體前緣連線的夾角）。②測(cè)量導(dǎo)針鉆入C2椎體的深度。③以中空鉆頭沿導(dǎo)針鉆孔后，用絲攻打孔擴(kuò)開通道。④選擇合適直徑和長(zhǎng)度的中空加壓松質(zhì)骨螺釘沿導(dǎo)板（圖4）擰入，注意保證螺釘頭端螺紋過骨折線，螺釘尾端進(jìn)入樞椎體下緣。⑤確認(rèn)骨折復(fù)位滿意，拔出螺釘，記錄螺釘?shù)拈L(zhǎng)度、直徑和編號(hào)。⑥確認(rèn)并記錄導(dǎo)針的進(jìn)針位置，以及導(dǎo)針的進(jìn)針角度。⑦將確認(rèn)完畢的螺釘送至供應(yīng)室消毒，作為正式手術(shù)的內(nèi)固定物植入材料。

圖3 計(jì)劃進(jìn)針角度和螺釘長(zhǎng)度

圖4 設(shè)計(jì)C2椎體前路導(dǎo)板

1.3.1.5正式手術(shù)操作步驟 ①全麻仰臥位，頭頸后伸顱骨牽引。②透視確認(rèn)齒狀突骨折己經(jīng)或接近解剖復(fù)位。③于環(huán)甲軟骨關(guān)節(jié)水平做橫切口，于頸闊肌下分離。于胸鎖乳突肌前緣切開頸深筋膜，在頸動(dòng)脈鞘與內(nèi)臟鞘之間分離并牽開保護(hù)。④透視確認(rèn)C2～3椎間隙，顯露并切開C2～3椎前筋膜。⑤于C2椎體前緣正中逐漸將導(dǎo)針鉆入樞椎體（導(dǎo)針的進(jìn)針點(diǎn)和角度在預(yù)手術(shù)中已經(jīng)確認(rèn)），同時(shí)保證導(dǎo)針在冠狀面及矢狀面均位于齒狀突的中軸線上，直至導(dǎo)針至齒狀突的頂部。⑥以中空鉆頭沿導(dǎo)針開路后，用絲攻沿?cái)U(kuò)孔，然后沿導(dǎo)針擰入之前預(yù)手術(shù)確定好的中空加壓松質(zhì)骨螺釘（預(yù)手術(shù)中螺釘?shù)拈L(zhǎng)度、直徑已經(jīng)確認(rèn)），頭端螺紋過骨折線，螺釘尾端進(jìn)入樞椎體下緣。⑦最后正側(cè)位透視確認(rèn)骨折復(fù)位滿意，螺釘位置好。⑧常規(guī)安放負(fù)壓引流并逐層關(guān)閉傷口。術(shù)后48 h時(shí)內(nèi)拔除引流，頸圍保護(hù)后下地活動(dòng)。

1.3.2 對(duì)照組

采用空心加壓螺治療，手術(shù)標(biāo)準(zhǔn)過程參照《脊柱外科學(xué)》[2]，術(shù)后治療方案同對(duì)照組。

1.4 治療干預(yù)后對(duì)比評(píng)價(jià)

術(shù)后3個(gè)月對(duì)每位患者進(jìn)行X線檢查，觀察樞椎愈合情況，螺釘有無松動(dòng)或斷裂等。手術(shù)螺釘位置分級(jí)比較[3]：分為3級(jí)，0級(jí)，螺釘完全在齒狀突的皮質(zhì)內(nèi)；1級(jí)，螺釘穿出骨皮質(zhì)≤1 mm；2級(jí)，螺釘穿出骨皮質(zhì)>1 mm。比較兩組患者的手術(shù)操作情況（包括手術(shù)時(shí)間、術(shù)中出血量、透視次數(shù)），以及術(shù)后融合效果（包括樞椎愈合情況、螺釘松動(dòng)或斷裂發(fā)生率）。

1.5 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

采用統(tǒng)計(jì)軟件SPSS 20.0對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，正態(tài)分布計(jì)量資料以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差（x±s）表示，兩組間比較采用t檢驗(yàn)；計(jì)數(shù)資料以率表示，采用χ2檢驗(yàn)。以P < 0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

所有手術(shù)均按計(jì)劃順利完成，術(shù)中術(shù)后并未出現(xiàn)嚴(yán)重并發(fā)癥。

2.1 在手術(shù)操作情況比較

治療組在手術(shù)時(shí)間、術(shù)中出血量、透視時(shí)間和置釘準(zhǔn)確率均優(yōu)于對(duì)照組，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P < 0.05）。見表1。

表1 兩組手術(shù)操作情況比較（x±s）

2.2 在兩組螺釘位置分級(jí)比較

治療組螺釘穿出率小于對(duì)照組，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P < 0.05）。見表2。

表2 術(shù)后螺釘位置分級(jí)比較（例）

2.3在術(shù)后效果方面比較

治療組未見骨折不愈合螺釘松動(dòng)或斷裂，對(duì)照組有4例在3個(gè)月內(nèi)出現(xiàn)骨折不愈合，3例出現(xiàn)螺釘松動(dòng)，1例螺釘斷裂，均再次入院予后路椎弓根釘融合手術(shù)。治療組的骨性融合率、螺釘松動(dòng)或斷裂發(fā)生率優(yōu)于對(duì)照組，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P < 0.05）。見表3。

表3 兩組術(shù)后效果比較[n（%）]

3 討論

3.1 AndersonⅡ型齒狀突骨折解剖學(xué)特征及手術(shù)難點(diǎn)

齒狀突基底部細(xì)，皮質(zhì)骨薄，松質(zhì)骨多，是最易骨折的部位，發(fā)生率在10%～15%。其骨折不易愈合[4]，其原因有以下幾個(gè)方面：①骨折移位影響骨折愈合。當(dāng)骨折后在韌帶的牽拉下發(fā)生分離移位達(dá)4 mm，骨折面的接觸面積將減少50%[4]，若合并有側(cè)方移位，則接觸面進(jìn)一步減少，影響骨折愈合。相反，如果側(cè)方移位或前后移位移位均不超過2 mm，接觸面積在65%以上[4]。有研究[5]報(bào)道，有移位者不愈合率72%，而無移位者只有41.7%。②其次，齒狀突骨折后，其血供的破壞也影響其愈合。齒突營(yíng)養(yǎng)動(dòng)脈分為兩部分[6]，即基底營(yíng)養(yǎng)動(dòng)脈和尖部營(yíng)養(yǎng)動(dòng)脈，前者從基底部前外側(cè)和背側(cè)中央進(jìn)入，后者從尖部進(jìn)入，在齒狀突內(nèi)部成網(wǎng)分布。齒狀突上部血管稀疏，基底血管稠密，故基底骨折時(shí)，血管網(wǎng)斷裂，骨折上端血供不良，易致不愈合。③齒狀突與樞椎椎體之間存在殘留軟骨板[7]，導(dǎo)致骨折不愈合，齒狀突和樞椎椎體來自不同的骨化中心，他們之間有軟骨聯(lián)合，出生后6～7歲發(fā)生骨性愈合。而過往行齒狀突骨折空心釘手術(shù)中由于定位及操作不準(zhǔn)確，需反復(fù)使用導(dǎo)針轉(zhuǎn)入造成齒狀突骨折移位加重；有學(xué)者[8]通過研究分析，基底部骨折若在術(shù)中反復(fù)置釘導(dǎo)可能致釘?shù)罃U(kuò)張，內(nèi)固定失效；也有研究[9]表明，術(shù)前規(guī)劃不足使得螺釘?shù)拇笮〔缓线m導(dǎo)致骨折不愈合情況的出現(xiàn)。同時(shí)齒狀突骨折置入1枚還是2枚螺釘一直有爭(zhēng)議[10]，1枚螺釘可以增加骨折接觸面積，螺釘置入更深，手術(shù)時(shí)間更短，故風(fēng)險(xiǎn)相對(duì)低[11]，但1枚螺釘?shù)闹萌胛恢貌患芽赡軐?dǎo)致齒狀突旋轉(zhuǎn)，容易導(dǎo)致融合率反而欠佳[11]，而2枚螺釘?shù)闹萌霑?huì)增加齒狀突內(nèi)固定的穩(wěn)定性[12]，但亞洲人齒狀突偏小，僅小部分人可以置入3.5 mm螺釘[13]，同時(shí)手術(shù)可能出現(xiàn)螺釘?shù)陌纬?、斷裂，骨折的不愈合、神?jīng)脊髓或血管、食道氣道的損傷等等因素，因而手術(shù)過程當(dāng)中需要非常精確的判斷以及非常精細(xì)的操作才能盡量避免置釘失敗。但目前包括昂貴的導(dǎo)航技術(shù)也未能有效解決該問題。

3.2 個(gè)體化3D打印技術(shù)輔助空心加壓螺釘治療AndersonⅡ型齒狀突骨折的優(yōu)勢(shì)

個(gè)體化3D打印技術(shù)已經(jīng)在脊柱、關(guān)節(jié)、創(chuàng)傷、骨腫瘤等骨科眾多領(lǐng)域中廣泛使用[14-22]，它在術(shù)前規(guī)劃更直觀，術(shù)中參數(shù)更準(zhǔn)確，該項(xiàng)技術(shù)用在置入AndersonⅡ型齒狀突骨折空心釘有如下優(yōu)勢(shì)：①通過打印全真模型后預(yù)手術(shù)保障手術(shù)安全性：3D打印的模型基本上1∶1制作，能真實(shí)全方位還原骨折情況，對(duì)全真模型進(jìn)行預(yù)手術(shù)，能讓術(shù)者對(duì)正式手術(shù)流程有著充分的準(zhǔn)備，減少正式手術(shù)時(shí)間；②通過Mimics軟件術(shù)前進(jìn)行規(guī)劃并制作打印出與該骨折模型匹配個(gè)體化置釘導(dǎo)板和通道，有效提高手術(shù)的精確度，增加手術(shù)安全保障，術(shù)中操作僅僅是順著設(shè)計(jì)好角度及深度的通道進(jìn)行擰釘，大大降低手術(shù)難度，而本研究置釘分級(jí)研究結(jié)果表明其有更高的準(zhǔn)確率；③因?yàn)閷?dǎo)板輔助下進(jìn)行置釘，其精確性高，實(shí)驗(yàn)表明：能夠減少術(shù)中出血量，其一次置釘成功率較高，能減少置釘次數(shù)，從而減少透視次數(shù)，從而提高手術(shù)成功率，減輕醫(yī)生的工作量及降低醫(yī)患雙方的攝入的輻射量；④能夠保證較好融合率，降低螺釘松動(dòng)發(fā)生率、螺釘斷裂發(fā)生率。本研究顯示：3D打印導(dǎo)板下精準(zhǔn)的手術(shù)操作避免反復(fù)導(dǎo)針轉(zhuǎn)入造成齒狀突骨折移位加重；避免術(shù)中反復(fù)置釘導(dǎo)致釘?shù)罃U(kuò)張，內(nèi)固定失效；同時(shí)可以避免螺釘?shù)拇笮〔缓线m導(dǎo)致骨折不愈合，從而保證術(shù)后融合成功率、降低螺釘失效發(fā)生率。

綜上所述，個(gè)體化3D打印技術(shù)輔助空心加壓螺釘治療AndersonⅡ型齒狀突骨折是安全而有效的，可使術(shù)者做到術(shù)前準(zhǔn)備評(píng)估設(shè)計(jì)導(dǎo)板釘?shù)?，選擇和確定最佳釘?shù)兰奥葆旈L(zhǎng)度，在進(jìn)一步提高置釘?shù)臏?zhǔn)確度及安全性的同時(shí)，使創(chuàng)傷更小、術(shù)后并發(fā)癥更少，大大簡(jiǎn)化了術(shù)中操作、減少術(shù)中操作時(shí)間及降低了醫(yī)患雙方的射線接受劑量，符合脊柱微創(chuàng)的發(fā)展理念，值得進(jìn)一步研究及臨床推廣應(yīng)用。

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（收稿日期：2016-11-24 本文編輯：蘇 暢）