黃海翔，伍紹成，何榮龍，陳大樂，鄒信明

(廣東省陽春市中醫(yī)院脊柱外科，廣東陽春 529600)

椎弓根釘復(fù)位內(nèi)固定是治療腰椎滑脫癥的常用方法，可獲得良好的生物力學(xué)穩(wěn)定性，但最終手術(shù)效果受椎弓根釘置入準(zhǔn)確性的影響[1-2]。若術(shù)中椎弓根釘位置不佳或置釘發(fā)生偏差，可引起椎弓根、神經(jīng)、周圍血管損傷[3]。近年來，隨著骨科影像學(xué)、數(shù)字骨科高速發(fā)展，三維CT重建圖像、3D打印技術(shù)得以在脊椎外科研究應(yīng)用，但兩種技術(shù)在腰椎滑脫癥手術(shù)中的對比研究較少?；诖?，本研究分析對比3D打印技術(shù)與三維CT重建圖像在腰椎滑脫癥手術(shù)中的療效，旨在為臨床提供參考依據(jù)，報告如下。

1 資料與方法

1.1 一般資料

選取本院2017年1月～2018年9月收治的腰椎滑脫癥患者78例，簡單隨機化分為兩組各39例。兩組性別、體質(zhì)量指數(shù)、年齡、滑脫節(jié)段、病程、Meyerding椎體滑移程度、腰椎滑脫分型、合并疾病等資料均衡可比(P>0.05)，見表1。納入標(biāo)準(zhǔn)：Ⅰ、Ⅱ度單節(jié)段腰椎滑脫癥患者；自愿簽署知情同意書；在正規(guī)醫(yī)院保守治療>3個月未獲滿意效果，下腰部疼痛癥狀加劇或伴頑固性下腰部疼痛等。排除標(biāo)準(zhǔn)：腰椎結(jié)核；無癥狀性腰椎滑脫；腰椎急性感染者；合并肺心嚴(yán)重功能障礙，不能耐受手術(shù)者；合并先天性、特發(fā)性脊柱側(cè)凸者；存在嚴(yán)重骨質(zhì)疏松者；有凝血功能障礙者。

表1 兩組臨床資料對比

1.2 手術(shù)方法

3D打印組：術(shù)前采用3D打印技術(shù)制定手術(shù)方案。采用美國通用電器公司(GE)生產(chǎn)的ProSpeedⅡ型CT掃描腰椎，層厚0.625 mm，像素為512×512，條件為130 kV，21.6 mA/s，掃描數(shù)據(jù)保存格式為DICOM，導(dǎo)入Mimics 17.0軟件中，三維重建患者所需固定節(jié)段腰骶椎，將模塊模型以.stl的格式導(dǎo)出到美國MakerBot公司3D打印機，使用MakerWare 2.4及相配套的軟件、聚乳酸材料批量打印。在此三維模型上測量鄰近椎間隙前后緣高度，應(yīng)用移動工具糾正三維模型椎體脫位，輔助旋轉(zhuǎn)工具，以椎關(guān)節(jié)突為中心，在矢狀面旋轉(zhuǎn)脫位的椎體，最終旋轉(zhuǎn)的角度以上、下鄰近椎間隙的前、后緣高度平均值為脫位椎體椎間隙前、后緣高度。完成模擬手術(shù)后，測量患者脫位椎體及其尾側(cè)鄰近椎體上終板的垂直夾角，即正常的矢狀位夾角。根據(jù)模擬手術(shù)，設(shè)計最佳的椎體椎弓根釘進釘點、方向?；颊呷椋┡P位，腹部懸空，以病變椎體為中心作正中切口，暴露病變椎體棘突、椎板、關(guān)節(jié)突。以病變椎體為準(zhǔn)，C臂機透視定位。根據(jù)術(shù)前模擬手術(shù)與設(shè)計的手術(shù)方法，在正側(cè)位透視引導(dǎo)下，建立釘?shù)?，置入螺釘，保證螺釘置入方向嚴(yán)格平行于椎體上終板，并進行減壓、復(fù)位、椎間植骨，置入椎間融合器。

三維CT組：術(shù)前采用傳統(tǒng)三維CT重建圖像制定手術(shù)方案。CT掃描腰椎后，行CT三維重建，預(yù)測量置釘?shù)闹睆?、長度、角度、方向，設(shè)計手術(shù)方案。患者全麻，俯臥位，腹部懸空，以病變椎體為中心作正中切口，暴露病變椎體棘突、椎板、關(guān)節(jié)突。根據(jù)術(shù)前三維CT重建圖像，結(jié)合Magerl法定位，確定椎弓根釘置入位點，置入椎弓根釘、棒后，撐開椎間隙，切除滑脫的腰椎椎間盤，行椎管減壓，復(fù)位，C臂機透視，觀察滑脫椎體復(fù)位情況，滿意后，行椎間隙位置植骨，置入椎間融合器。

1.3 觀察指標(biāo)

(1)手術(shù)情況。(2)炎性應(yīng)激反應(yīng)指標(biāo)：血清腫瘤壞死因子α(tumor necrosis factor-α,TNF-α)、白細胞介素-1α(Interleukin-1α,IL-1α)水平，均通過上海潤裕生物科技有限公司酶聯(lián)免疫吸附法試劑盒檢測。(3)腰椎骨性結(jié)構(gòu)參數(shù)：骨盆入射角(pelvic incidence ，PI)、骶骨傾斜角(sacral slope ,SS)、骨盆傾斜角(pelvic tilt ,PT)、腰椎前凸角(lumbar lordosis ,LL)、腰骶角(lumbosacral angle,LSA)、滑脫角(slip angle,SA)、L1鉛垂線與S1距離( L1axis S1distance,LASD)。(4)固定節(jié)段矢狀曲度恢復(fù)率。(5)疼痛VAS評分、Oswestry功能障礙指數(shù)(Oswestry disability index,ODI)。(6)并發(fā)癥發(fā)生情況。

1.4 統(tǒng)計學(xué)方法

2 結(jié)果

2.1 手術(shù)情況

3D打印組手術(shù)時間、單枚螺釘置入時間短于三維CT組，術(shù)中失血量、X線透視次數(shù)少于三維CT組，差異均有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)，見表2。

表2 兩組手術(shù)情況比較

2.2 炎性應(yīng)激反應(yīng)因子

兩組術(shù)前血清TNF-α、IL-1α水平無明顯差異(P>0.05)；術(shù)后1 d、3 d的血清TNF-α、IL-1α水平較術(shù)前明顯升高，但3D打印組低于三維CT組，差異均有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)，見表3。

表3 兩組炎性應(yīng)激反應(yīng)因子比較

2.3 腰椎骨性結(jié)構(gòu)參數(shù)

兩組手術(shù)前后PI、SS、PT、LSA無明顯差異(P>0.05)；兩組術(shù)后6個月、12個月的LL、SA、LASD較術(shù)前顯著改善，且3D打印組顯著優(yōu)于三維CT組，差異均有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)，見表4。

表4 兩組腰椎骨性結(jié)構(gòu)參數(shù)比較

2.4 固定節(jié)段矢狀曲度恢復(fù)率

3D打印組術(shù)后即刻、術(shù)后6個月、12個月的固定節(jié)段矢狀曲度恢復(fù)率顯著高于三維CT組(P<0.05)，見表5。

表5 兩組固定節(jié)段矢狀曲度恢復(fù)率比較

2.5 VAS評分和ODI指數(shù)

兩組術(shù)前VAS評分和ODI指數(shù)無明顯差異(P>0.05)；兩組術(shù)后6個月、12個月VAS評分和ODI指數(shù)較術(shù)前顯著降低，且3D打印組顯著低于三維CT組(P<0.05)，見表6。

表6 兩組VAS評分和ODI指數(shù)比較分)

2.6 并發(fā)癥發(fā)生情況

3D打印組并發(fā)癥發(fā)生率與三維CT組相比，無顯著差異(P>0.05)，見表7。

表7 兩組并發(fā)癥發(fā)生情況比較[n(%)]

3 討論

術(shù)中椎弓根釘精準(zhǔn)置入是腰椎滑脫癥手術(shù)中關(guān)鍵步驟之一。本研究顯示，與三維CT重建圖像相比，術(shù)前應(yīng)用3D打印技術(shù)可縮短手術(shù)時間、單枚螺釘置入時間，減少術(shù)中失血量、X線透視次數(shù)，提高術(shù)后固定節(jié)段矢狀曲度恢復(fù)率，減輕患者疼痛，改善腰椎功能，與陳嘉華等[4]報道相近，體現(xiàn)了較高的應(yīng)用價值。

三維CT重建圖像是應(yīng)用最大密度投影、多層面重建、曲面重建等技術(shù)獲得組織或器官直觀圖的一種方法，能通過任意角度觀察腰椎病變情況，從而為臨床醫(yī)師設(shè)計手術(shù)提供信息，但無法進行模擬手術(shù)，術(shù)者常輔助系統(tǒng)測量工具、空間想象，并結(jié)合臨床經(jīng)驗對手術(shù)進行預(yù)估，但受患者體位變化、相鄰椎體間相對移動等影響，易出現(xiàn)與患者實際情況不符的現(xiàn)象，影響了定位的準(zhǔn)確性[5-6]。而3D打印能1:1打印出椎體滑脫模型，通過模型進行模擬手術(shù)，直觀形象，且模板均為單椎體設(shè)計，在模型上測量可實現(xiàn)實體測量的效果，符合椎弓根個體化置釘?shù)脑瓌t，故置釘準(zhǔn)確率高，可避免反復(fù)定位延長手術(shù)操作時間，降低了術(shù)中出血量，明顯減少了術(shù)中X線暴露次數(shù)與時間[7-8]。同時，3D打印通過模型制定精確的手術(shù)方案，手術(shù)操作準(zhǔn)確性增加，有利于改善術(shù)后固定節(jié)段的矢狀曲度恢復(fù)率，減輕患者疼痛，改善腰椎骨性結(jié)構(gòu)與功能。

腰骶段尤其是腰骶椎彎曲的交界位置，承受著脊柱等多種應(yīng)力、負荷，易發(fā)生退行性變化與急慢性損傷。根據(jù)閆倫春等[9]報道指出，腰椎骨性結(jié)構(gòu)參數(shù)與腰椎滑脫癥發(fā)病有關(guān)。本研究發(fā)現(xiàn)，術(shù)前應(yīng)用3D打印技術(shù)對PI、SS、PT、LSA的改善效果優(yōu)于三維CT重建。從解剖學(xué)角度而言，腰椎連接相鄰椎體的椎間關(guān)節(jié)、椎間盤和兩側(cè)上下椎小關(guān)節(jié)，組成三關(guān)節(jié)復(fù)合體，與韌帶、肌肉共同對抗椎體滑脫，當(dāng)腰椎骨性結(jié)構(gòu)參數(shù)異常時，可影響三關(guān)節(jié)復(fù)合體的作用，增加腰椎不穩(wěn)，導(dǎo)致腰椎小關(guān)節(jié)的應(yīng)力分布不均勻，加速腰椎退變[10]。因此，3D打印技術(shù)改善腰椎骨性結(jié)構(gòu)參數(shù)，有利于患者病情的改善，其機制可能與3D打印技術(shù)操作的精確度較高有關(guān)。但由于相關(guān)報道較少，仍有待進一步分析。

外科手術(shù)作為一種應(yīng)激源，可引起不同程度的炎癥應(yīng)激反應(yīng)。TNF-α、IL-1α均為炎性因子，可參與炎性反應(yīng)，并能介導(dǎo)IL-6等炎性因子的合成釋放，加重炎癥反應(yīng)[11-12]?，F(xiàn)階段關(guān)于3D打印技術(shù)與三維CT重建圖像在腰椎滑脫癥椎弓根釘置入術(shù)中炎癥應(yīng)激反應(yīng)的對比研究較少，本研究中，3D打印組患者能降低術(shù)后1 d、術(shù)后3 d血清TNF-α、IL-1α水平，改善患者炎癥應(yīng)激反應(yīng)。分析其原因可能為：3D打印術(shù)前對椎弓根釘入路、位置、方向等進行模擬，可保證術(shù)中操作的準(zhǔn)確性，減少或避免不必要的穿刺，因此對機體的創(chuàng)傷減少，從而有利于減輕應(yīng)激反應(yīng)。值得注意的是，CT成像的質(zhì)量可影響3D打印的效果，故應(yīng)盡可能選用分辨率較高的CT，且術(shù)中仍需輔助X線進行監(jiān)視，以提高置釘?shù)臏?zhǔn)確率。

綜上所述，與三維CT重建圖像相比，術(shù)前應(yīng)用3D打印技術(shù)治療腰椎滑脫癥，可縮短手術(shù)時間、單枚螺釘置入時間，減少術(shù)中失血量、X線透視次數(shù)，提高術(shù)后固定節(jié)段矢狀曲度恢復(fù)率，減輕患者疼痛，改善腰椎骨性結(jié)構(gòu)與功能，安全性高，并能減輕術(shù)后早期的炎癥應(yīng)激反應(yīng)。本研究不足之處在于：納入實驗的樣本量較小，仍需后續(xù)擴大病例數(shù)，進行深入的分析，同時3D打印費用較高，應(yīng)用前應(yīng)向患者說明。