陳嘉華，鄧燁，蔡智，羅立鎮(zhèn)，黃凱，譚明生，謝大志

(廣東省佛山市禪城區(qū)中心醫(yī)院脊柱外科，廣東 佛山 528000)

3D打印導(dǎo)航椎弓根螺釘置入術(shù)治療腰椎滑脫癥

陳嘉華，鄧燁，蔡智，羅立鎮(zhèn)，黃凱，譚明生，謝大志

(廣東省佛山市禪城區(qū)中心醫(yī)院脊柱外科，廣東 佛山 528000)

目的探討3D打印個(gè)體化導(dǎo)航模板輔助腰椎椎弓根螺釘置入術(shù)治療腰椎滑脫的療效。方法選取我院2013年3月至2015年3月期間收治的腰椎滑脫患者60例，依據(jù)隨機(jī)數(shù)字表法隨機(jī)分為觀察組30例與對(duì)照組30例。對(duì)照組術(shù)前應(yīng)用傳統(tǒng)三維CT重建圖像制定手術(shù)方案，觀察組術(shù)前應(yīng)用3D打印技術(shù)制定手術(shù)方案。比較兩組患者手術(shù)時(shí)間和出血量，術(shù)前、術(shù)后3個(gè)月、術(shù)后6個(gè)月、術(shù)后12個(gè)月脊髓功能日本骨科協(xié)會(huì)(Japanese orthopaedic association，JOA)評(píng)分、視覺模擬評(píng)分(visual analogue scale，VAS)變化及術(shù)后并發(fā)癥發(fā)生情況。結(jié)果觀察組手術(shù)時(shí)間短于對(duì)照組，且出血量少于對(duì)照組(P<0.05)；兩組JOA評(píng)分術(shù)后3個(gè)月、術(shù)后6個(gè)月、術(shù)后12個(gè)月增加(P<0.05)；觀察組JOA評(píng)分術(shù)后3個(gè)月、術(shù)后6個(gè)月、術(shù)后12個(gè)月高于對(duì)照組(P<0.05)；兩組VAS評(píng)分術(shù)后3個(gè)月、術(shù)后6個(gè)月、術(shù)后12個(gè)月降低(P<0.05)；觀察組VAS評(píng)分術(shù)后3個(gè)月、術(shù)后6個(gè)月、術(shù)后12個(gè)月低于對(duì)照組(P<0.05)；觀察組術(shù)后并發(fā)癥發(fā)生率低于對(duì)照組，但差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。結(jié)論3D打印個(gè)體化導(dǎo)航模板輔助腰椎椎弓根螺釘置入術(shù)治療腰椎滑脫療效顯著，值得研究。

3D打印；個(gè)體化導(dǎo)航模板；腰椎椎弓根螺釘；腰椎滑脫癥

腰椎滑脫癥是常見的脊柱外科疾病，流行病學(xué)調(diào)查顯示其發(fā)病率隨著人口老年化加速呈不斷上升趨勢(shì)，嚴(yán)重影響人們身心健康和生活質(zhì)量?；颊呓?jīng)保守治療無效必須進(jìn)行手術(shù)治療[1]。腰椎滑脫常伴嚴(yán)重腰椎退行性改變，腰椎的旋轉(zhuǎn)、滑移及骨質(zhì)的增生，腰椎的正常結(jié)構(gòu)發(fā)生了改變，具有較大的變異性，從而為腰椎椎弓根螺釘置入帶來一定困難[2-3]。若術(shù)中置釘出現(xiàn)偏差，以及椎弓根螺釘位置不佳，則可能會(huì)損傷椎弓根及造成神經(jīng)、周圍血管損傷[4-5]。近年來隨著數(shù)字骨科發(fā)展，3D打印技術(shù)及導(dǎo)航模板技術(shù)得以在脊椎外科研究應(yīng)用[6-7]。2013年3月至2015年3月間我院收治腰椎滑脫患者60例，依據(jù)隨機(jī)數(shù)字表法隨機(jī)分為觀察組與對(duì)照組各30例，對(duì)照組術(shù)前應(yīng)用傳統(tǒng)三維CT重建圖像制定手術(shù)方案，觀察組術(shù)前應(yīng)用3D打印技術(shù)制定手術(shù)方案。本文對(duì)兩組進(jìn)行觀察比較，旨在探討3D打印個(gè)體化導(dǎo)航模板輔助腰椎椎弓根螺釘置入術(shù)治療腰椎滑脫的療效，現(xiàn)報(bào)告如下。

1 資料與方法

1.1 研究對(duì)象 選自我院于2013年3月至2015年3月期間收治的腰椎滑脫患者60例，依據(jù)隨機(jī)數(shù)字表法隨機(jī)分為觀察組30例與對(duì)照組30例。觀察組30例中，男性18例，女性12例；年齡24～70歲，平均年齡為(45.89±5.62)歲。對(duì)照組30例中，男性17例，女性13例；年齡25～68歲，平均年齡為(46.71±6.13)歲。兩組一般資料比較差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。

1.2 入組標(biāo)準(zhǔn)及排除標(biāo)準(zhǔn) 入組標(biāo)準(zhǔn)：a)Ⅱ度以下滑脫、頑固性下腰部疼痛或下腰部疼痛癥狀加劇，以及經(jīng)保守治療無效者；b)伴腰椎間盤突出或椎管狹窄發(fā)生下肢神經(jīng)根性疼痛，間歇性跛行或馬尾神經(jīng)受壓癥狀；c)均經(jīng)醫(yī)院倫理委員會(huì)審核者；d)簽署知情同意書者。

排除標(biāo)準(zhǔn)：a)無癥狀性腰椎滑脫；b)患者年老體弱，存在嚴(yán)重心肺功能不全，不能耐受手術(shù)；c)腰椎急性感染，腰椎結(jié)核未經(jīng)正規(guī)抗結(jié)核治療。

1.3 方法 兩組患者術(shù)前采用16層螺旋CT對(duì)擬置入椎弓根螺釘節(jié)段胸腰椎進(jìn)行CT橫斷位薄層掃描，層厚、層距為1 mm，重建層厚、層距為1 mm，掃描范圍以病變椎體為中心。

對(duì)照組：術(shù)前傳統(tǒng)三維CT重建圖像制定手術(shù)方案，患者行腰椎CT三維重建，運(yùn)用醫(yī)院影像科測(cè)量系統(tǒng)預(yù)測(cè)置釘?shù)拈L(zhǎng)度、直徑，以及置釘?shù)姆较颉⒔嵌?，初步確立手術(shù)方案。

觀察組：術(shù)前采用3D打印技術(shù)制定手術(shù)方案，行三維CT掃描，獲取原始數(shù)據(jù)后以Dicom格式導(dǎo)入三維重建軟件Mimicsl 5.0，截取所需腰椎節(jié)段，獲得三維重建圖像(見圖1～2)。在MedCAD模塊中，用6.5 mm直徑的圓柱體代替螺釘進(jìn)行腰椎椎弓根螺釘釘?shù)儡壽E的設(shè)計(jì)(見圖3)。在UG Imageware軟件中重建成腰椎椎弓根螺釘個(gè)體化導(dǎo)航模板(見圖4)。完成術(shù)前模擬手術(shù)置釘(見圖5)。利用光敏樹脂材料，通過光固化成型技術(shù)將個(gè)體化實(shí)物模板生產(chǎn)出來。根據(jù)實(shí)體模型模擬置釘、減壓、復(fù)位操作等。

1.4 觀察指標(biāo) a)觀察兩組患者手術(shù)時(shí)間和出血量；b)觀察兩組患者脊髓功能日本骨科協(xié)會(huì)(Japanese orthopaedic association，JOA)評(píng)分術(shù)前、術(shù)后3個(gè)月、術(shù)后6個(gè)月、術(shù)后12個(gè)月變化；c)觀察兩組患者視覺模擬評(píng)分(visual analogue scale，VAS)術(shù)前、術(shù)后3個(gè)月、術(shù)后6個(gè)月、術(shù)后12個(gè)月變化；d)觀察兩組患者術(shù)后并發(fā)癥發(fā)生情況，包括神經(jīng)血管損傷、傷口感染等。

圖1 CT掃描后將原始數(shù)據(jù)以Dicom格式導(dǎo)入三維重建軟件以獲得三維重建圖像

圖2 重建后的腰椎三維圖像

圖3 在3-MATIC模塊中進(jìn)行腰椎椎弓根螺釘釘?shù)儡壽E及導(dǎo)板的設(shè)計(jì)

圖4 將數(shù)據(jù)以STL格式輸入打印機(jī)后打印出的3D模型及導(dǎo)航導(dǎo)板

圖5 術(shù)前根據(jù)3D打印模型及導(dǎo)航導(dǎo)板進(jìn)行模擬手術(shù)置釘

2 結(jié) 果

2.1 兩組手術(shù)時(shí)間和出血量比較 觀察組的手術(shù)時(shí)間為(119.27±20.93)min，出血量(658.72±58.97)mL；對(duì)照組手術(shù)時(shí)間(157.48±28.37)min，出血量(742.30±78.94)mL。觀察組手術(shù)時(shí)間短于對(duì)照組，且出血量少于對(duì)照組(P<0.05)。

2.2 兩組JOA評(píng)分比較 兩組JOA評(píng)分術(shù)前比較差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)；兩組JOA評(píng)分術(shù)后3個(gè)月、術(shù)后6個(gè)月、術(shù)后12個(gè)月增加(P<0.05)；觀察組JOA評(píng)分術(shù)后3個(gè)月、術(shù)后6個(gè)月、術(shù)后12個(gè)月高于對(duì)照組(P<0.05，見表1)。

表1 兩組JOA評(píng)分比較分)

2.3 兩組VAS評(píng)分比較 兩組VAS評(píng)分術(shù)前比較差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)；兩組VAS評(píng)分術(shù)后3個(gè)月、術(shù)后6個(gè)月、術(shù)后12個(gè)月降低(P<0.05)；觀察組VAS評(píng)分術(shù)后3個(gè)月、術(shù)后6個(gè)月、術(shù)后12個(gè)月低于對(duì)照組(P<0.05)。見表2。

表2 兩組VAS評(píng)分比較分)

2.4 兩組術(shù)后并發(fā)癥比較 觀察組術(shù)后并發(fā)癥發(fā)生率低于對(duì)照組，但差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05，見表3)。

表3 兩組術(shù)后并發(fā)癥比較

3 討 論

腰椎滑脫手術(shù)目的主要是神經(jīng)減壓、復(fù)位及融合穩(wěn)定椎體，術(shù)中椎弓根螺釘精準(zhǔn)置入是關(guān)鍵步驟之一[8-9]，通過3D打印及導(dǎo)航導(dǎo)板技術(shù)制定詳細(xì)的個(gè)體化置釘方案，術(shù)前模擬手術(shù)，找出螺釘最佳進(jìn)釘點(diǎn)、置入角度以及選擇合適直徑和長(zhǎng)度的螺釘，以達(dá)到準(zhǔn)確置釘及最佳固定強(qiáng)度。否則螺釘易穿破椎體或椎弓根骨皮質(zhì)，這不僅降低椎弓根螺釘矯形、固定的力學(xué)性能，更因螺釘損傷椎弓根及椎體周圍的重要組織器官而產(chǎn)生嚴(yán)重的并發(fā)癥[10-12]。

3D打印及個(gè)體化導(dǎo)航模板輔助腰椎椎弓根螺釘置入具有以下優(yōu)點(diǎn)：a)術(shù)前可根據(jù)3D打印模型進(jìn)行術(shù)前模擬手術(shù)；b)符合椎弓根個(gè)體化置釘?shù)脑瓌t，置釘準(zhǔn)確率高，操作簡(jiǎn)單；c)減少手術(shù)時(shí)間，大大減少或避免了術(shù)中醫(yī)患雙方X線的暴露時(shí)間，減少手術(shù)出血；d)模板均為單椎體設(shè)計(jì)，不會(huì)因術(shù)中體位的變化、相鄰椎體間的相對(duì)移動(dòng)而導(dǎo)致定位失?。籩)適合脊柱關(guān)節(jié)有退變、增生的患者，解剖標(biāo)志點(diǎn)定位有困難者。f)消毒方便，手術(shù)前只要將模板帶入手術(shù)室用環(huán)氧乙烷消毒即可。X線片和三維CT圖像僅能從圖像上分析腰椎滑脫的病變情況，應(yīng)用3D打印及導(dǎo)航模板技術(shù)通過術(shù)前三維CT數(shù)據(jù)打印出1︰1椎體滑脫模型及導(dǎo)航模板，通過模型制定精確的手術(shù)方案并進(jìn)行手術(shù)操作演練，進(jìn)行實(shí)體測(cè)量，幫助術(shù)者更好地了解患者實(shí)際解剖結(jié)構(gòu)，提高置釘?shù)臏?zhǔn)確性和安全性[13-14]。

本研究結(jié)果表明，觀察組手術(shù)時(shí)間短于對(duì)照組，且出血量少于對(duì)照組，說明3D打印個(gè)體化導(dǎo)航模板輔助腰椎椎弓根螺釘置入術(shù)可縮短手術(shù)時(shí)間，降低出血量；因?yàn)檠祷摱鄶?shù)合并關(guān)節(jié)突增生內(nèi)聚明顯，往往解剖結(jié)構(gòu)不清，傳統(tǒng)置釘需咬除部分骨質(zhì)，充分顯露，而軟組織及骨質(zhì)破壞，損傷出血多。這與術(shù)后觀察組VAS評(píng)分術(shù)后低于對(duì)照組有關(guān)。術(shù)中椎弓根植入精確，更利于滑脫椎體復(fù)位、椎管及神經(jīng)根充分減壓，減少了置釘帶來的神經(jīng)并發(fā)癥，這可能是觀察組術(shù)后JOA評(píng)分高于對(duì)照組重要原因。

綜上所述，3D打印個(gè)體化導(dǎo)航模板輔助腰椎椎弓根螺釘置入術(shù)治療腰椎滑脫癥有其優(yōu)勢(shì)，值得臨床進(jìn)一步研究。

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3DPrintingofIndividualNavigationTemplatesAssistedLumbarPedicleScrewintheTreatmentofSpondylolisThesisEffect

Chen Jiahua，Deng Ye，Cai Zhi，et al

(Department of Spinal Surgery，Central Hospital of Foshan Chancheng District，F(xiàn)oshan 528000，China)

ObjectiveTo explore the effect of 3D printing individualized navigation template in the treatment of lumbar spondylolisthesis with lumbar vertebral pedicle screw placement.Methods60 cases of lumbar spondylolisthesis admitted to our hospital from March 2013 to March 2015 were randomly divided into the observation group (30 cases) and the control group (30 cases).The control group used the traditional three-dimensional CT reconstruction image before operation to make the operation plan，and the observation group used the 3D printing technique to make the operation plan before operation.Comparison of two groups of patients with operation time and blood loss，preoperative and postoperative 3 months，6 months after surgery，postoperative spinal cord function 12 months Japan Association (Japanese Orthopaedic Association，Department of orthopedics，JOA) score，visual analogue scale (visual analogue scale，VAS) of complications and postoperative changes.ResultsThe operation time of the observation group was shorter than the control group，and the bleeding was less than the control group (P<0.05)；add 12 months JOA score of two groups after 3 months and 6 months after surgery，postoperative (P<0.05)；the JOA score of the observation group after 3 months and 6 months after surgery，surgery after 12 months was higher than the control group (P<0.05)；reduced 12 months VAS score of two groups after 3 months and 6 months after surgery，postoperative (P<0.05)；the VAS score of the observation group after 3 months and 6 months after surgery，12 months after the operation was lower than that of control group (P<0.05)；the incidence of complications was lower than control group patients in the observation group，but the difference was not statistically significant (P>0.05).Conclusion3D printing individualized navigation template assisted lumbar pedicle screw placement in the treatment of lumbar spondylolisthesis is significant and worthy of study.

3D printing；individualized navigation template；lumbar vertebral pedicle screw；lumbar spondylolisthesis

2015年佛山市醫(yī)學(xué)類科技攻關(guān)項(xiàng)目(2015AB001621)

陳嘉華，鄧燁，蔡智，等.3D打印導(dǎo)航椎弓根螺釘置入術(shù)治療腰椎滑脫癥[J].實(shí)用骨科雜志，2017，23(11)：1062-1065.

1008-5572(2017)12-1062-05

R681.5+7

B

2017-07-14

陳嘉華(1978- )，男，副主任醫(yī)師，廣東省佛山市禪城區(qū)中心醫(yī)院脊柱外科，528000。