冀勝輝

胸腰椎脊柱骨折常由高能量的外傷損害或骨質(zhì)疏松導(dǎo)致，現(xiàn)臨床上多采用椎弓根螺釘內(nèi)固定手術(shù)為主要治療方式[1]，后期臥床休息并戴護(hù)具恢復(fù)，往往可以回歸正常生活能力。但是由于術(shù)中需要在暴露傷椎后多次利用X線定位來(lái)確定置釘點(diǎn)和角度，所以手術(shù)時(shí)間長(zhǎng)，導(dǎo)致術(shù)中出血量多，增加手術(shù)風(fēng)險(xiǎn)且患者術(shù)后恢復(fù)時(shí)間長(zhǎng)。3D打印技術(shù)是一種以數(shù)字模型文件為基礎(chǔ)，運(yùn)用粉末狀金屬或塑料等可黏合材料，通過(guò)逐層打印的方式來(lái)構(gòu)造物體的技術(shù)[2]。本研究采用3D打印技術(shù)制作出胸腰段脊柱骨折患者傷椎的模型，輔助醫(yī)生設(shè)計(jì)椎弓根螺釘內(nèi)固定的術(shù)前方案，然后按術(shù)前設(shè)計(jì)好的方案進(jìn)行手術(shù)，以探究3D打印技術(shù)在胸腰段脊柱骨折椎弓根螺釘內(nèi)固定手術(shù)中的應(yīng)用價(jià)值，現(xiàn)報(bào)告如下。

1 資料與方法

1.1 一般資料 選擇2017年5月至2019年6月南陽(yáng)醫(yī)學(xué)高等?？茖W(xué)校第三附屬醫(yī)院收治的80例胸腰段脊柱骨折患者為研究對(duì)象。采用隨機(jī)數(shù)字表將80例胸腰段脊柱骨折患者分為對(duì)照組和觀察組，每組40例，觀察組患者接受3D打印輔助椎弓根螺釘置釘技術(shù)治療，對(duì)照組患者采用常規(guī)方法置釘。觀察組中男26例，女14例；年齡40～56歲，平均年齡(48.22±3.86)歲；受傷至手術(shù)時(shí)間2～6 d，平均時(shí)間(4.02±0.93)d；脊柱骨折AO分型，A1型17例，A2型11例，A3型7例，B2型5例；致傷原因：車禍?zhǔn)軅?0例，重物砸傷14例，高空墜落受傷15例，摔傷1例；術(shù)前ASIA功能評(píng)定：C級(jí)6例，D級(jí)18例，E級(jí)16例；骨折部位：T11處9例，T12處13例，L1處5例，L2處6例，L3處7例。對(duì)照組中男25例，女15例；年齡39～55歲，平均年齡(47.25±4.03)歲；受傷至手術(shù)時(shí)間1～6 d，平均時(shí)間(3.87±1.13)d；脊柱骨折AO分型，A1型15例，A2型12例，A3型8例，B2型5例；致傷原因：車禍?zhǔn)軅?1例，重物砸傷13例，高空墜落受傷14例，摔傷2例；術(shù)前ASIA功能評(píng)定：C級(jí)7例，D級(jí)18例，E級(jí)15例；骨折部位：T11處7例，T12處14例，L1處5例，L2處6例，L3處8例。兩組患者的性別、年齡、病程、AO分型、致傷原因、ASIA功能、骨折部位之間的差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＞0.05)，具有可比性。

1.2 選取標(biāo)準(zhǔn) 納入標(biāo)準(zhǔn)：符合胸腰椎骨折的診斷標(biāo)準(zhǔn)[3]，經(jīng)CT、X線及MRI等確診；符合椎弓根螺釘置釘內(nèi)固定術(shù)的適應(yīng)證；脊柱骨折的AO分型[4]為A、B型者；各項(xiàng)臨床資料完整且臨床依從性高者；患者及其家屬對(duì)本研究知情同意。排除標(biāo)準(zhǔn)：合并神經(jīng)或脊髓損傷者；多節(jié)段椎體骨折或其他部位骨折患者；伴有惡性腫瘤、心腦血管疾病、凝血功能障礙者；需要椎管減壓或有明顯手術(shù)禁忌證者。本研究經(jīng)醫(yī)院倫理委員會(huì)批準(zhǔn)。

1.3 治療方法 觀察組患者的手術(shù)方案制定：應(yīng)用HY-500 FDM專業(yè)級(jí)3D打印機(jī)，采用PLA為打印材料，打印出1∶1的胸腰椎模型，根據(jù)模型設(shè)計(jì)手術(shù)時(shí)的進(jìn)釘點(diǎn)和方向并與患者及其家屬溝通。手術(shù)方法：患者采用全身麻醉，取俯臥位于脊柱手術(shù)床，胸腹部懸空，減少手術(shù)中出血量，以受傷椎體為中心做后正中縱行切口，逐層分離皮下肌肉，輕微分離椎旁神經(jīng)血管，充分暴露受傷椎體。觀察組患者采用制定好的方案置釘。對(duì)照組患者根據(jù)上下關(guān)節(jié)突間隙，在X線機(jī)透視下確定傷椎及椎弓根螺釘準(zhǔn)確置入部位，采用Weinstein定位法確定進(jìn)釘點(diǎn)，骨錐與矢狀面成12°～15°。在傷椎和相鄰的上下椎均置入椎弓根螺釘，使其在一條直線上；安放預(yù)彎的連接棒，鎖緊頭端螺母以固定棒尖，再次使用X線機(jī)確定傷椎復(fù)位良好，然后依次擰入固定螺帽，旋緊上方螺帽。手術(shù)結(jié)束后沖洗切口，放置引流管，逐層縫合筋膜和皮膚。術(shù)后應(yīng)用抗生素避免感染，48 h后拔除引流管。

1.4 觀察指標(biāo) ①記錄兩組患者圍手術(shù)期參數(shù)：手術(shù)時(shí)間、切口長(zhǎng)度、術(shù)中X線透視次數(shù)、住院時(shí)間、術(shù)中出血量以及置釘準(zhǔn)確率。②于術(shù)前和術(shù)后1個(gè)月評(píng)估患者傷椎前緣高度比和Cobb角，術(shù)前及術(shù)后2 h檢測(cè)患者血清C反應(yīng)蛋白(CRP)水平。③于術(shù)前、術(shù)后1個(gè)月、術(shù)后6個(gè)月評(píng)定患者的日本骨科協(xié)會(huì)評(píng)分(Japanese orthopaedic association Scores，JOA)[5]和傷椎疼痛[視覺(jué)模擬評(píng)分法(VAS)]評(píng)分[6]。④進(jìn)行為期1年的隨訪，觀察并記錄患者并發(fā)癥的發(fā)生情況，包括切口出血、螺釘松動(dòng)、肌肉萎縮、感染以及腦脊液漏等。

1.5 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法 采用SPSS 21.0進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析。計(jì)數(shù)資料以率表示，采用χ2檢驗(yàn)；計(jì)量資料用均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差(±s)表示，采用t檢驗(yàn)；P＜0.05表示差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 兩組患者圍手術(shù)期參數(shù)比較 觀察組患者的圍手術(shù)期參數(shù)：手術(shù)時(shí)間、置釘準(zhǔn)確率、術(shù)中X線透視次數(shù)、術(shù)中出血量、切口長(zhǎng)度及住院時(shí)間均優(yōu)于對(duì)照組(P＜0.001)，見(jiàn)表1。

表1 兩組患者圍手術(shù)期參數(shù)比較(±s)

表1 兩組患者圍手術(shù)期參數(shù)比較(±s)

組別 例數(shù) 手術(shù)時(shí)間(min) 置釘準(zhǔn)確率(%) 術(shù)中X線透視次數(shù)(次)術(shù)中出血量(mL) 切口長(zhǎng)度(cm) 住院時(shí)間(d)觀察組 40 93.54±16.52 90.83(109/120) 11.75±3.53 91.45±26.41 10.26±1.87 14.12±2.45對(duì)照組 40 125.34±22.54 73.77(90/122) 16.36±4.72 125.47±37.84 12.62±1.74 22.58±4.59 t(χ2)值 7.197 12.054 4.947 4.663 5.843 10.284 P值 ＜0.001 ＜0.001 ＜0.001 ＜0.001 ＜0.001 ＜0.001

2.2 兩組患者手術(shù)前后傷椎前緣高度比、Cobb角及CRP 水平比較 術(shù)后兩組患者前緣高度比、Cobb角均顯著優(yōu)于術(shù)前(P＜0.05)，且觀察組患者的上述指標(biāo)變化更顯著(P＜0.001)；術(shù)后兩組患者的CRP水平均顯著高于術(shù)前(P＜0.05)，但對(duì)照組患者的水平變化更顯著(P＜0.05)，見(jiàn)表2。手術(shù)前后患者影像學(xué)資料，見(jiàn)圖1。

圖1 手術(shù)前后患者影像學(xué)資料

表2 兩組患者手術(shù)前后傷椎前緣高度比、Cobb角及CRP水平比較(±s)

表2 兩組患者手術(shù)前后傷椎前緣高度比、Cobb角及CRP水平比較(±s)

注：CRP＝C反應(yīng)蛋白；與術(shù)前比較，*P＜0.05。

組別 例數(shù) 傷椎前緣高度比(%) Cobb角(°) CRP(mg/L)術(shù)前 術(shù)后1個(gè)月 術(shù)前 術(shù)后1個(gè)月 術(shù)前 術(shù)后2 h觀察組 40 70.56±8.24 89.75±9.46* 14.84±4.15 4.85±1.22* 2.65±0.72 12.34±4.01*對(duì)照組 40 71.78±7.78 82.36±9.22* 15.47±4.23 6.91±1.31* 2.51±0.83 16.58±4.37*t值 0.681 3.538 0.672 7.278 0.806 4.521 P值 0.498 ＜0.001 0.503 ＜0.001 0.423 ＜0.001

2.3 兩組患者手術(shù)前后VAS和JOA評(píng)分比較 兩組患者術(shù)后1個(gè)月及術(shù)后6個(gè)月的VAS評(píng)分和JOA評(píng)分均顯著優(yōu)于術(shù)前(P＜0.05)，且觀察組患者的上述評(píng)分變化更顯著(P＜0.001)；兩組患者術(shù)后6個(gè)月的VAS評(píng)分和JOA評(píng)分均顯著優(yōu)于術(shù)后1個(gè)月的評(píng)分(P＜0.05)，且觀察組患者的上述評(píng)分變化更顯著(P＜0.001)，見(jiàn)表3。

表3 兩組患者手術(shù)前后VAS和JOA評(píng)分比較(±s) 單位：分

表3 兩組患者手術(shù)前后VAS和JOA評(píng)分比較(±s) 單位：分

注：VAS＝視覺(jué)模擬評(píng)分法，JOA＝日本骨科協(xié)會(huì)評(píng)分；與術(shù)前比較，*P＜0.05；與術(shù)后1個(gè)月比較，#P＜0.05。

組別 例數(shù) VAS評(píng)分 JOA評(píng)分術(shù)前 術(shù)后1個(gè)月 術(shù)后6個(gè)月 術(shù)前 術(shù)后1個(gè)月 術(shù)后6個(gè)月觀察組 40 7.27±1.74 4.45±1.05* 2.52±0.37*# 13.65±2.72 20.34±3.01* 24.84±3.12*#對(duì)照組 40 7.24±1.85 5.24±0.93* 2.77±0.24*# 13.51±2.83 17.58±3.37* 19.56±3.84*#t值 0.075 3.562 3.585 0.226 3.863 6.749 P值 0.941 ＜0.001 ＜0.001 0.822 ＜0.001 ＜0.001?

2.4 兩組患者手術(shù)后并發(fā)癥發(fā)生情況比較 觀察組患者術(shù)后1例切口出血，1例肌肉萎縮，1例感染；對(duì)照組患者術(shù)后3例切口出血，1例螺釘松動(dòng)，2例肌肉萎縮，3例感染，1例腦脊液漏；觀察組患者術(shù)后并發(fā)生的總發(fā)生率為7.50%，顯著低于對(duì)照組的25.00%(P＜0.05)，見(jiàn)表4。

表4 兩組患者手術(shù)后并發(fā)癥發(fā)生情況比較[n(%)]

3 討論

椎弓根螺釘內(nèi)固定手術(shù)對(duì)于胸腰椎骨折的患者來(lái)說(shuō)，有矯正畸形傷椎，恢復(fù)傷椎穩(wěn)定的作用，能夠最大限度地保留椎體的運(yùn)動(dòng)能力[7]。椎弓根螺釘內(nèi)固定是通過(guò)對(duì)關(guān)節(jié)突和橫突根等解剖標(biāo)志的分析來(lái)選擇入釘點(diǎn)的，然后通過(guò)C型臂X線機(jī)確定患者傷椎上的具體位置，最終用螺釘固定傷椎并保留其旋轉(zhuǎn)功能的方法。如果手術(shù)中置釘點(diǎn)和角度有偏差，可能會(huì)致使螺釘松動(dòng)或擊穿椎體損傷臟器，產(chǎn)生多種術(shù)后并發(fā)癥，嚴(yán)重者會(huì)威脅患者生命。因此，精準(zhǔn)的確定并找到螺釘?shù)闹冕旤c(diǎn)和角度，將會(huì)大大提高手術(shù)的療效。3D打印技術(shù)可以打印精準(zhǔn)的1∶1骨骼模型，在診斷方面可以清晰提供傷椎情況，提高準(zhǔn)確率；還可以提前為患者制定針對(duì)性手術(shù)方案，進(jìn)而提高手術(shù)療效和效率[8]。此外，該技術(shù)打印出來(lái)的立體模型可以將脊柱更加清晰地展示在患者面前，有利于術(shù)前談話并順利進(jìn)行，使醫(yī)患雙方達(dá)成統(tǒng)一意見(jiàn)。

本研究結(jié)果顯示，采用3D打印技術(shù)輔助手術(shù)患者的手術(shù)時(shí)間、置釘準(zhǔn)確率、術(shù)中X線透視次數(shù)、術(shù)中出血量、切口長(zhǎng)度、住院時(shí)間及術(shù)前、術(shù)后傷椎前緣高度比、Cobb角的改善效果均優(yōu)于未采用3D打印技術(shù)輔助手術(shù)患者，與Elmasry等[9]的結(jié)果相似，說(shuō)明采用3D打印技術(shù)輔助椎弓根螺釘內(nèi)固定治療胸腰段骨折的手術(shù)創(chuàng)傷小，術(shù)后復(fù)位效果佳。不僅通過(guò)提前確定置釘點(diǎn)和角度，提高了置釘準(zhǔn)確率，使手術(shù)的治療效果更佳，而且施術(shù)者根據(jù)實(shí)際模型可以提高其可操作性，進(jìn)而減少了術(shù)中X線透視次數(shù)，從而縮短了手術(shù)時(shí)間，達(dá)到降低術(shù)中出血量的效果。研究結(jié)果還顯示，兩組患者術(shù)后1個(gè)月及術(shù)后6個(gè)月的VAS評(píng)分和JOA評(píng)分均顯著優(yōu)于術(shù)前(P＜0.05)，采用3D打印技術(shù)輔助手術(shù)患者的術(shù)后各時(shí)間段的VAS評(píng)分和JOA評(píng)分均優(yōu)于未采用3D打印技術(shù)輔助手術(shù)患者，原因是3D打印技術(shù)可使醫(yī)生在術(shù)前能夠更加直觀地從各個(gè)角度觀察到立體的傷椎情況，在術(shù)前進(jìn)行手術(shù)推演和預(yù)估，初步獲得置釘點(diǎn)，螺釘長(zhǎng)度及直徑以及進(jìn)釘?shù)姆较?，可以減少在手術(shù)過(guò)程中過(guò)度分離椎體旁的組織[10]，肌肉剝離更少，損傷程度也更小，從而減少出血量，使患者在術(shù)后恢復(fù)更快且相對(duì)降低疼痛程度。另外，研究結(jié)果顯示未采用3D打印技術(shù)輔助手術(shù)患者的并發(fā)癥的發(fā)生率顯著高于采用3D打印技術(shù)輔助手術(shù)患者，推測(cè)可能是因?yàn)閭鹘y(tǒng)手術(shù)需要術(shù)中廣泛剝離多裂肌止點(diǎn)及長(zhǎng)時(shí)間牽拉擠壓等造成術(shù)后肌纖維瘢痕化，肌肉功能下降，肌纖維水腫及失神經(jīng)改變，甚至壞死[11]，從而引發(fā)一系列并發(fā)癥。

綜上所述，3D打印技術(shù)可以直觀并精確地展現(xiàn)傷椎的情況，為施術(shù)者制定術(shù)前計(jì)劃提供精準(zhǔn)的模型，不僅提高了椎弓根螺釘內(nèi)固定治療胸腰段脊柱骨折的效果，還降低了術(shù)后并發(fā)癥的發(fā)生率，說(shuō)明3D打印技術(shù)在脊柱外科手術(shù)的診斷及治療方面有重大價(jià)值。