顧振芳 聶喜增 李 鋒 孫先澤 任 亮 于金河 趙正琦

(石家莊市第三醫(yī)院，河北 石家莊 050011)

3D打印模型輔助后路螺釘內固定術治療可復性寰樞椎脫位的臨床應用

顧振芳 聶喜增 李 鋒 孫先澤 任 亮 于金河 趙正琦

(石家莊市第三醫(yī)院，河北 石家莊 050011)

目的研究3D打印模型輔助后路內固定治療寰樞關節(jié)脫位的方法和效果。方法采用3D打印技術建立寰樞椎3D打印模型，在模型上進行模擬置釘，獲得個體化置釘數據，輔助術中置釘。結果11例采用3D打印技術建立寰樞椎3D打印模型，根據術前CT三維重建判斷，及在模型上進行模擬置釘，9例行寰椎側塊螺釘固定，7例行樞椎椎弓根螺釘固定，2例行樞椎峽部螺釘固定，2例行寰樞椎經關節(jié)螺釘固定?；颊咝g中、術后未出現神經血管損傷等嚴重并發(fā)癥，C1螺釘位置：0級螺釘39枚，1級螺釘1枚，C2螺釘位置：0級螺釘38枚，1級螺釘2枚。術后隨訪時間6～28個月，平均15.2個月。術后JOA評分顯著提高，差異有統(tǒng)計學意義(P<0.0001)。術后復查MRI及CT，寰樞椎脫位完全復位8例，不完全復位3例。術后延髓頸髓角(CMA)明顯增大，延髓腹側受壓明顯減輕或消失，差異有統(tǒng)計學意義(P<0.0001)。結論利用3D打印模型輔助寰樞椎后路螺釘置入技術能有效提高臨床手術置釘的準確性和安全性；后路螺釘間撐開復位治療寰樞椎脫位療效滿意。

3D打印模型；寰樞椎脫位；內固定術

寰樞椎外傷、炎癥和齒突先天畸形(比如游離齒突)等多種原因可影響齒突和/或寰椎橫韌帶而致寰樞椎不穩(wěn)或寰樞椎脫位，甚至危及生命，后路內固定術是治療該部位不穩(wěn)的有效方法。但由于寰樞椎解剖結構復雜、位置深，毗鄰多種重要血管、神經，該部位的手術難度大、風險高，視為內固定手術高危險區(qū)域。因此，尋求安全的個體化置釘方法一直是臨床焦點問題。本研究利用 Mimics 軟件進行三維重建，3D打印寰樞椎實體模型，進行模擬置釘，用于輔助術中內固定，報道如下。

1 一般資料

從2013年01月至2016年01月，本組采用寰椎側塊螺釘結合樞椎椎弓根螺釘(或樞椎峽部螺釘)技術治療寰樞椎脫位9例, 寰樞椎經關節(jié)螺釘固定技術治療寰樞椎脫位2例；男4例, 女7例；年齡48～65歲, 平均 57.5 歲；先天性游離齒狀突并寰樞椎不穩(wěn)4例, 類風濕性關節(jié)炎致寰樞椎脫位5例，Anderson Ⅱ型陳舊性齒狀突骨折2例?；颊呔憩F為不同程度的頸枕區(qū)疼痛，活動受限或四肢麻木、無力。影像學檢查均有寰樞椎脫位或不穩(wěn)，均為可復性脫位。根據JOA 17分評分法[1]，術前脊髓神經功能評分6～16分，平均10.5分。

2 個體化3D打印模型制作及模擬置釘

患者頸椎CT掃描(Philips Brilliance 64 CT，荷蘭Philips公司，CT掃描技術參數設為：層厚1 mm，層間距0.5mm，螺距0.938，球管電壓120kV，電流280mA，窗寬1000，窗位300)。將CT掃描獲取原始數據以DICOM格式導人三維重建軟件Mimics 10.01，采用最佳方式進行三維重建，進行表面填缺、修補等處理，分離寰樞椎，分別以STL格式導出，再導人3D打印機中，進行3D打印，最終得到寰樞椎體仿真模型。將模型固定在夾具上，擺好位置，進行模擬置釘(進釘點選擇在寰椎后結節(jié)中點旁18～20mm 與后弓下緣以上2 mm的交點處，釘道方向與冠狀面垂直，矢狀面上螺釘頭端向頭側傾斜約 5°。以樞椎下關節(jié)突根部中點為進釘點，釘道沿椎弓峽部的上面和內面皮質方向，此時釘道與矢狀面夾角約15°，與橫斷面夾角約30°)，先置入克氏針，再沿克氏針置入直徑3.5 mm的中空螺釘。最后，將完成置釘的3D打印模型行X線攝影，并測量相應的螺釘外偏角，獲得個體化的置釘數據。模型經環(huán)氧乙烷消毒，帶去手術室，以便術中實時對比觀察病變區(qū)域，作為手術中操作的參考。

3 手術方法

全麻后取俯臥位，調整頭頸部位置，“C”型臂透視確定寰樞椎位置滿意后，行顱骨牽引，維持頭頸的穩(wěn)定性。術野消毒鋪巾，頸后正中縱行切口，顯露寰椎后弓，顯露樞椎椎板、雙側側塊及椎弓峽部的上面和內緣，對比3D打印模型，確定置釘位置及置釘角度，于寰椎側塊置入螺釘，置入樞椎椎弓根螺釘或峽部螺釘，或置入Magerl 經關節(jié)螺釘，選擇合適長度的連接棒，預彎成一定弧度，安裝連接棒擰緊螺母。去除寰椎后弓、樞椎椎板和棘突骨皮質，取自體髂骨于椎體后弓、椎板和棘突之間進行植骨，置引流管后逐層關閉切口。本組患者均選用直徑為3.5mm的螺釘。寰椎側塊螺釘長28～32mm，平均30mm；樞椎椎弓根螺釘長 22～26mm，平均24mm。

4 術后處理

術后切口負壓引流24～48h，術后1～3d頸托保護下可坐起或下地活動，術后2～3d、第1個月、第3個月、第6個月和術后1年定期拍攝頸椎張口位、側位X線片了解內固定位置和骨愈合情況，術后3個月時常規(guī)拍攝頸椎屈伸動力位X線片，判斷寰樞椎融合情況。如果X線片判斷困難，則行頸椎CT檢查以明確植骨融合情況。

5 療效評定標準

臨床功能評價采用日本骨科協(xié)會評分評價后路螺釘間撐開復位治療寰樞椎脫位的療效；置釘安全性和準確性評估，Yukawa等提出的頸椎螺釘分級評估系統(tǒng)，通過觀察螺釘在CT橫斷面和矢狀面的位置評估螺釘的安全性。并將螺釘位置分為4級：0級，螺釘完全位于骨性釘道內；1級，在橫斷面或矢狀面上，螺釘穿破骨皮質<50%；2級，在橫斷面或矢狀面上，螺釘穿破骨皮質>50%；3級，螺釘完全穿破骨皮質。

6 結果

11 例患者共置入寰椎側塊螺釘18枚，樞椎椎弓根螺釘14枚，樞椎峽部螺釘4枚，寰樞椎經關節(jié)螺釘4枚，平均手術時間2.8h，平均出血量280ml，術中無一例發(fā)生脊髓和椎動脈損傷。2例患者置入寰椎側塊螺釘時損傷靜脈叢，明膠海綿、棉片壓迫止血，先置入對側側塊螺釘，待該側止血后再置入螺釘?；颊咝g中、術后未出現神經血管損傷等嚴重并發(fā)癥，C1螺釘位置：0級螺釘39枚，1級螺釘1枚；C2螺釘位置：0級螺釘38枚，1級螺釘2枚。術后所有患者均獲隨訪，隨訪時間6～28個月，平均15.2個月。術后JOA評分顯著提高，差異有統(tǒng)計學意義(P<0.0001)。根據Hirabayashi等方法計算改善率(改善率=術后評分-術前評分/17-術前評分×100%)。本組患者改善率為54.5%～100%，平均76.8%。術后復查MRI及CT，寰樞椎脫位完全復位8例，不完全者3例。術后延髓頸髓角(CMA)明顯增大，延髓腹側受壓明顯減輕或消失，差異有統(tǒng)計學意義(P<0.0001)。所有患者寰椎后弓、樞椎椎板植骨全部融合，無內固定斷裂、松動。見表1、表2

表1 顱頸交界區(qū)畸形患者手術前后JOA評分、延髓頸髓角(CMA)比較(x±s)

表2 寰椎側塊螺釘18枚、樞椎椎弓根螺釘14枚、樞椎峽部螺釘4枚、寰樞椎經關節(jié)螺釘4枚釘道安全性結果(枚)

7 討論

7.1 寰樞關節(jié)活動度大、負責頸椎近50%的旋轉功能，是脊柱中活動度最大的關節(jié)。而對于手術治療寰樞關節(jié)不穩(wěn)定的患者來說，為了增加其融合率，內固定技術必須具有足夠的關節(jié)制動能力[2]。迄今為止，臨床上已經有多種內固定方法用于固定寰樞關節(jié)。包括鈦攬固定技術、椎板鉤技術、寰椎側塊及樞椎椎弓根螺釘(或樞椎峽部螺釘)技術、后路寰樞椎經關節(jié)螺釘技術等。與傳統(tǒng)鈦攬固定技術相比，后兩種固定技術不但能夠提供更堅強的固定效果，而且能夠獲得更高的植骨融合率，因而穩(wěn)定性也更好，在臨床上的應用越來越廣泛。

寰椎側塊及樞椎椎弓根螺釘(或樞椎峽部螺釘)技術、后路寰樞椎經關節(jié)螺釘技術操作的關鍵是準確的置釘技術，寰椎側塊螺釘置釘時，由于椎動脈穿過橫突孔后緊貼椎動脈溝橫行進入顱內，后弓外緣有椎靜脈叢，下面有枕大神經繞過，椎管內有延髓，因此釘道的方向非常重要。樞椎椎弓根螺釘(或樞椎峽部螺釘)置釘時，由于椎動脈解剖變異形成椎動脈高跨，要充分預估椎動脈孔與預計進釘路線的關系，避免椎動脈損傷。通常依靠術前CT平掃、三維重建及術中判斷來置釘，但CT掃描只是以二維圖像形式呈現椎體各個部位，椎體的三維立體結構只能進行空間想象；另外，C1及C2解剖結構復雜，個體差異非常大，常常需要個體化置釘，因此預計的置釘路線往往與實際置釘路線有差異，出現螺釘偏離骨性釘道，穿破骨皮質，可能造成周圍血管神經損傷。

7.2 一些學者利用數字化和快速成型技術治療上頸椎疾患取得良好效果。3D打印是以計算機三維模型為藍本，利用激光束、熱熔噴嘴等方式將金屬粉末、陶瓷粉末、塑料、細胞組織等特殊材料進行逐層堆積黏結，最終疊加成型，制造出實體產品的技術。1:1 的椎體模型與患者骨骼的誤差在0.3mm以內[2]，可逼真地反映出患者骨骼的三維結構特點，為術者提供一個可供觸摸和不同角度觀察的1：1三維實體模型。術者可以在3D模型上進行模擬置釘操作，探索最佳的置釘角度、深度和方向，據此選擇手術時合適的螺釘型號，從而輔助術中C1、C2置釘。本研究共置入寰椎側塊螺釘18枚，樞椎椎弓根螺釘14枚，樞椎峽部螺釘4枚，寰樞椎經關節(jié)螺釘4枚，C1置釘準確率97.5%，C2置釘準確率95%，結果證明3D打印模型輔助寰樞椎后路螺釘置入技術可以準確地指導螺釘的置入，未發(fā)生螺釘穿出皮質等并發(fā)癥，大大提高置釘的成功率和安全性，使術者的手術預案更合理、術中操作更容易，并且減少了手術的操作時間。術中顯露寰椎后弓的上、下及內側壁，樞椎椎弓峽部的上面和內側緣時，通過進行解剖結構與3D打印模型比對，做到有的放矢，可根據有限的解剖暴露判斷整體的立體結構，避免過度顯露手術范圍，減少靜脈叢出血或損傷椎動脈的可能性。本組無一例椎動脈損傷，因此3D打印模型在輔助后路螺釘內固定時可有效避免椎動脈損傷。另外，由于3D打印模型能夠更直觀、更準確地反映了頸椎病變的三維立體結構，醫(yī)生可以給患者及患者家屬更為直觀、立體的講解手術方法、手術風險、并發(fā)癥及術后治療效果，有利于醫(yī)患之間的有效溝通。

[1] 馬向陽，尹慶水，吳增暉，等. 寰椎椎弓根與樞椎側塊關系的解剖與臨床研究[J].中華骨科雜志，2004，24(5)：295-298

[2] 毛廣平,周長圣,趙建寧,等.快速成型頸椎模型的精度測定及其用于術中置釘導向的可行性研究[J].中國脊柱脊髓雜志,2010,(12):1008-1013.

10.3969/j.issn.2095-9559.2017.05.071

2095—9559(2017)05—3433—02