潘玉軍, 時(shí)長(zhǎng)江, 穆懷昭, 張義龍

(承德醫(yī)學(xué)院附屬醫(yī)院， 河北 承德 067000)

目前腰椎螺釘植入是治療腰椎間盤(pán)突出癥、腰椎管狹窄重要手段，但腰椎椎弓根與脊髓、神經(jīng)根等重要結(jié)構(gòu)相毗鄰，一旦腰椎螺釘植入方向、長(zhǎng)度出現(xiàn)偏差，極易損傷脊髓、神經(jīng)根，造成永久肢體癱瘓、大小便失禁[1,2]。以往臨床多采用徒手置釘法，但該法主要從樣本中獲取一般規(guī)律，忽略個(gè)體化差異，最終導(dǎo)致30%～40%誤置率[3]。隨著輔助器械不斷完善，3D打印技術(shù)個(gè)體化導(dǎo)向模板逐漸應(yīng)用于脊柱外科領(lǐng)域，通過(guò)數(shù)字技術(shù)、信息技術(shù)及材料技術(shù)引導(dǎo)術(shù)中精準(zhǔn)置釘，提高腰椎疾病患者置釘準(zhǔn)確度。目前針對(duì)3D打印個(gè)體化導(dǎo)航模板輔助腰椎螺釘植入已有相關(guān)研究，研究?jī)?nèi)容集中于手術(shù)情況、并發(fā)癥、腰椎功能[4]，近年研究發(fā)現(xiàn)，腰椎疾病圍術(shù)期多伴有氧化應(yīng)激反應(yīng)、脊髓損傷，進(jìn)而影響術(shù)后康復(fù)[5]，但相關(guān)研究報(bào)道較少，，本研究首次嘗試從氧化應(yīng)激激素、脊髓功能對(duì)比兩種術(shù)式效果，以期為3D打印個(gè)體化導(dǎo)航模板在腰椎螺釘植入中應(yīng)用提供有利依據(jù)。結(jié)果如下。

1 資料與方法

1.1臨床資料:選取2019年1月至2021年1月我院122例腰椎間盤(pán)突出癥及腰椎管狹窄患者，納入標(biāo)準(zhǔn)：腰椎CT、MRI結(jié)合臨床表現(xiàn)確診；年齡≥45歲，病程≥6個(gè)月，不限男女；均為單節(jié)段病變，手術(shù)指征明確；經(jīng)保守治療3個(gè)月以上無(wú)效；患者家屬知曉手術(shù)及研究，自愿簽署知曉同意書(shū)；排除標(biāo)準(zhǔn)：腰椎手術(shù)史；肝腎異常；凝血機(jī)制異常；嚴(yán)重骨質(zhì)疏松；雙節(jié)段及多階段腰椎病變。采用隨機(jī)數(shù)字表將122例患者簡(jiǎn)單隨機(jī)分為兩組，各61例。兩組臨床資料均衡可比(P>0.05)。本研究經(jīng)醫(yī)院倫理委員會(huì)審核批準(zhǔn)，見(jiàn)表1。

表1 兩組患者的一般特征及臨床特征比較

1.2方法:對(duì)照組行腰椎螺釘植入術(shù)，全麻，俯臥位，自病變正中做一切口，剝離棘突、椎板表面肌肉、軟組織、韌帶，直至腰椎“人”字嵴充分顯露，于病變上下正常節(jié)段植入椎弓根螺釘，C型臂X線透視下確診位置滿意，后行椎間融合、安裝連接棒，結(jié)合患者病情給予減壓手術(shù)，留置1根引流管，閉合切口，引流量不足80mL/d時(shí)，拔除引流管。研究組3D打印個(gè)體化導(dǎo)航模板輔助下腰椎螺釘植入術(shù)：CT掃描：選用64排128層容積CT，行腰椎CT薄層掃描，電流21.6mAs，電壓130kV，獲取Dicom格式圖像，像素512×512pxl，刻錄DVD光盤(pán)形式輸出保存；三維重建：①設(shè)計(jì)釘?shù)罈U：將Dicom格式圖像導(dǎo)入三維重建軟件Mimics19.0，行腰椎三維模型重建(見(jiàn)圖1、圖2)，新建Cylinder(模擬進(jìn)釘通道的釘?shù)罈U，見(jiàn)圖3)，調(diào)整屬性，結(jié)合病變節(jié)段腰椎形態(tài)調(diào)整釘?shù)罈U位置，使其以最佳位置穿過(guò)椎弓根中心，同時(shí)測(cè)量椎弓根最狹窄處高度、寬度及釘?shù)罈U貫穿骨質(zhì)長(zhǎng)度(釘?shù)罈U長(zhǎng)度)；②設(shè)計(jì)導(dǎo)航模板并3D打印實(shí)體：基于釘?shù)罈U，創(chuàng)建新Cylinder(導(dǎo)航模板前體，半徑7mm、長(zhǎng)度2cm，見(jiàn)圖4)，使其與腰椎“人”字嵴處骨面重合，獲取病變椎體棘突根部背側(cè)、橫突橫部、椎板解剖形態(tài)，據(jù)此在軟件上設(shè)計(jì)反向模板，結(jié)合導(dǎo)航模板前體與反向模板，獲取有導(dǎo)航通道的導(dǎo)航模板(見(jiàn)圖5)，并將其固定在腰椎棘突，以STL格式導(dǎo)入打印機(jī)，打印出導(dǎo)航模板實(shí)體(見(jiàn)圖6)；手術(shù)操作：麻醉及暴露過(guò)程同對(duì)照組，待腰椎“人”字嵴充分顯露后，安裝腰椎導(dǎo)航模板，2mm克氏針鉆頭順導(dǎo)航模板中心鉆出進(jìn)釘通道，順著釘?shù)婪湃氪笮『线m椎弓根螺釘，剩余步驟同對(duì)照組。術(shù)后兩組均常規(guī)應(yīng)用抗生素、脫水、止痛、營(yíng)養(yǎng)神經(jīng)藥物，遵醫(yī)囑下床活動(dòng)。

圖1 三維重建模型后視圖

圖2 三維重建模型左視圖

圖3 進(jìn)釘通道的釘?shù)罈U

圖4 導(dǎo)航模板前體

圖5 有導(dǎo)航通道的導(dǎo)航模板

1.3觀察指標(biāo):①兩組置釘時(shí)間、X線機(jī)透視次數(shù)、手術(shù)時(shí)間、術(shù)中出血量。②手術(shù)效果分為優(yōu)(CT顯示螺釘完全位于椎弓根內(nèi))、良(螺釘穿出椎弓根壁2mm以內(nèi)，無(wú)血管及神經(jīng)損傷)、可(螺釘穿出椎弓根2mm及以上，無(wú)血管及神經(jīng)損傷)、差(螺釘穿出椎弓根2mm及以上，伴血管及神經(jīng)損傷)4個(gè)等級(jí)，優(yōu)良率=(優(yōu)+良)/總例數(shù)×100%。③術(shù)前、術(shù)后3d、7d，空腹?fàn)顟B(tài)下，取2mL肘靜脈血，離心取上清液，-20℃冰箱保存，參照上海晶抗生物工程有限公司提供試劑盒說(shuō)明書(shū)，以化學(xué)發(fā)光法測(cè)定過(guò)氧化氫酶(Catalase，CAT)、活性氧(Reactive oxygen species，ROS)，比色法測(cè)定丙二醛(Malondialdehyde，MDA)。④術(shù)前、術(shù)后7d、術(shù)后3個(gè)月，應(yīng)用肌電圖檢測(cè)儀測(cè)得量腓總神經(jīng)傳導(dǎo)速度(Nerve conduction velocity，NCV)、潛伏期(Distal latency，DL)，各指標(biāo)均測(cè)量3次，相差<10%取3次測(cè)量均值。⑤術(shù)前、術(shù)后3個(gè)月、6個(gè)月，采用Oswestry功能障礙指數(shù)問(wèn)卷表(Oswestry dability index，ODI)評(píng)價(jià)腰椎功能障礙，該問(wèn)卷包括疼痛、行走、提物等10項(xiàng)，每項(xiàng)評(píng)分0～5分，ODI=實(shí)際得分/所能得到的最高分×100%,數(shù)值越高功能障礙越嚴(yán)重；采用視覺(jué)模擬評(píng)分法(Visual analogue scale，VAS)評(píng)估疼痛程度，VAS總分10分，分值越高疼痛越劇烈。⑥并發(fā)癥含下肢麻木、螺釘脫落、腰背部疼痛、螺釘松動(dòng)等。

2 結(jié) 果

圖6 導(dǎo)航模板實(shí)體

2.1圍手術(shù)期指標(biāo):兩組手術(shù)時(shí)間、術(shù)中出血量比較，差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)，研究組置釘時(shí)間短于對(duì)照組，X線機(jī)透視次數(shù)少于對(duì)照組(P<0.05)。見(jiàn)表2。

表2 兩組患者圍手術(shù)期指標(biāo)比較

2.2手術(shù)效果:研究組手術(shù)優(yōu)良率高于對(duì)照組(P<0.05)。見(jiàn)表3。

表3 兩組患者手術(shù)效果比較n(%)

2.3應(yīng)激激素:MDA、CAT、ROS在不同組間、不同時(shí)間的差別及分組與時(shí)間的交互作用均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)；研究組對(duì)MDA、CAT、ROS水平的影響小于對(duì)照組(P<0.05)。見(jiàn)表4。

表4 兩組患者應(yīng)激激素比較

2.4脊髓功能:NCV、DL在不同組間、不同時(shí)間的差別及分組與時(shí)間的交互作用均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。見(jiàn)表5。

表5 兩組患者脊髓功能比較

2.5功能評(píng)分:ODI、VAS評(píng)分:ODI、VAS在不同組間、不同時(shí)間的差別及分組與時(shí)間的交互作用均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)，隨時(shí)間變化均呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，研究組下降幅度大于對(duì)照組(P<0.05)。見(jiàn)表6。

表6 兩組患者ODI VAS評(píng)分比較分)

2.6并發(fā)癥:研究組并發(fā)癥總發(fā)生率低于對(duì)照組(P<0.05)。見(jiàn)表7。

表7 兩組患者并發(fā)癥比較n(%)

3 討 論

腰椎椎弓根周徑相對(duì)細(xì)小，橫徑、水平面角及螺釘通道存在個(gè)體化差異，加以鄰近脊髓、椎動(dòng)脈、主動(dòng)脈等結(jié)構(gòu)，一旦螺釘穿破椎弓根，極易誘發(fā)脊髓、神經(jīng)損傷等嚴(yán)重并發(fā)癥[6]。徒手置釘多憑借操作者手術(shù)經(jīng)驗(yàn)，主觀性強(qiáng)，置釘準(zhǔn)確度低，反復(fù)置釘可加重周?chē)?、神?jīng)損傷，增加并發(fā)癥發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)，精確置釘已成為腰椎螺釘植入內(nèi)固定研究熱點(diǎn)之一[7,8]。

近年3D打印個(gè)體化導(dǎo)航模板輔助脊柱外科內(nèi)固定手術(shù)效果得到諸多研究者證實(shí)，如王雅輝等[9]發(fā)現(xiàn)，3D打印技術(shù)輔助下腰椎后路椎弓根釘植入，可提高置釘精準(zhǔn)度，減少手術(shù)并發(fā)癥。研究組置釘時(shí)間短于對(duì)照組，X線機(jī)透視次數(shù)少于對(duì)照組，觀察組手術(shù)優(yōu)良率顯著高于對(duì)照組,(P<0.05)，與上述報(bào)道結(jié)果一致，其原因在于：3D打印技術(shù)具有精準(zhǔn)還原、快速制造等優(yōu)點(diǎn)，根據(jù)患者病變椎體解剖特點(diǎn)設(shè)計(jì)、制作1∶1腰椎模型，使其與病變椎體緊密貼合，為螺釘準(zhǔn)確植入提供有利條件，同時(shí)良好的內(nèi)固定效果能夠促進(jìn)椎間融合，提升節(jié)段穩(wěn)定性，有助于提高手術(shù)預(yù)后；術(shù)前模擬演練可精準(zhǔn)確定置釘點(diǎn)、置釘方向及深度，簡(jiǎn)化手術(shù)步驟，縮短置釘時(shí)間，減少X線暴露次數(shù)；椎弓根導(dǎo)向模板自帶定位及導(dǎo)向功能，利于螺釘植入，加以其學(xué)習(xí)曲線短，經(jīng)驗(yàn)較少的年輕脊柱外科醫(yī)師亦能短時(shí)間內(nèi)掌握置釘方法。同時(shí)發(fā)現(xiàn)研究組并發(fā)癥總發(fā)生率低于對(duì)照組(P<0.05)，原因在于，術(shù)者可通過(guò)3D打印技術(shù)直觀模擬手術(shù)操作，確定精準(zhǔn)置釘點(diǎn)、置釘方向及深度，減少周?chē)窠?jīng)損傷；徒手置釘為尋找精準(zhǔn)置釘點(diǎn)，稍有不慎螺釘便會(huì)穿透椎弓根，引起相關(guān)并發(fā)癥。本研究還發(fā)現(xiàn)，ODI、VAS在不同時(shí)間的差異俱有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)，說(shuō)明經(jīng)手術(shù)治療后兩組患者腰椎功能障礙以及疼痛癥狀均得到顯著改善；但ODI、VAS F組間分別為18.523、17.512，P均<0.001，提示研究組療效更佳，主要原因在于，3D打印個(gè)體化導(dǎo)航模板輔助手術(shù)置釘準(zhǔn)確度高，可顯著緩解腰椎椎體壓迫癥狀，恢復(fù)腰椎生理彎曲，改善腰椎功能。

氧化應(yīng)激是了解圍手術(shù)期患者受應(yīng)激程度重要指標(biāo)，一旦遭受手術(shù)創(chuàng)傷，機(jī)體產(chǎn)生劇烈氧化應(yīng)激反應(yīng)。因此，監(jiān)測(cè)腰椎疾病圍手術(shù)期氧化應(yīng)激指標(biāo)水平變化，有助于了解機(jī)體綜合應(yīng)激程度及術(shù)后恢復(fù)。MDA、ROS為脂質(zhì)過(guò)氧化反應(yīng)產(chǎn)物，其水平變化可直接反映組織損傷程度。CAT為酶類(lèi)抗氧化劑，主要作用是清除有害ROS，其含量與應(yīng)激程度密切相關(guān)。從本研究結(jié)果來(lái)看，術(shù)后3d 兩組CAT低于術(shù)前，MDA、ROS高于術(shù)前，CAT、MDA、ROS F時(shí)間分別為15.999、19.976、28.213，P均<0.001，提示兩組患者術(shù)后均出現(xiàn)了明顯的氧化應(yīng)激反應(yīng)；但研究組CAT高于對(duì)照組，MDA、ROS低于對(duì)照組，MDA、CAT、ROS F組間分別為13.364、15.662、10.015,P均<0.001,可見(jiàn)3D打印個(gè)體化導(dǎo)航模板輔助腰椎螺釘植入創(chuàng)傷小，氧化應(yīng)激反應(yīng)輕。另腰椎椎弓根與脊髓相鄰，置釘期間極易損傷脊髓，故本研究采用肌電圖檢測(cè)儀測(cè)定兩組脊髓功能，結(jié)果發(fā)現(xiàn)術(shù)后7d 兩組腓總神經(jīng)NCL低于術(shù)前，DL高于術(shù)前，說(shuō)明兩種手術(shù)均會(huì)給脊髓功能帶來(lái)負(fù)面影響。術(shù)后3個(gè)月兩組腓總神經(jīng)NCL、DL趨于術(shù)前水平，可見(jiàn)兩組手術(shù)所致脊髓功能損傷并未帶來(lái)遠(yuǎn)期影響。

筆者還總結(jié)以下經(jīng)驗(yàn)：模擬手術(shù)期間，導(dǎo)板與相匹配椎體模型吻合良好后不可隨意移動(dòng)，以免降低置釘準(zhǔn)確率；置釘過(guò)程中應(yīng)當(dāng)感覺(jué)到均勻阻力，若阻力過(guò)大或阻力突然消失，提示釘?shù)揽赡艽┏鲎倒?；三維重建如導(dǎo)板設(shè)計(jì)、導(dǎo)板打印均需一定時(shí)間完成，在急診手術(shù)中具有一定局限性，建議根據(jù)患者實(shí)際情況選取適宜手術(shù)方案。

綜上所知，3D打印個(gè)體化導(dǎo)航模板應(yīng)用于腰椎螺釘植入中，可縮短置釘時(shí)間，降低并發(fā)癥，提高手術(shù)優(yōu)良率，改善腰椎功能，且對(duì)氧化應(yīng)激影響較小。但本研究?jī)H納入腰椎間盤(pán)突出癥、腰椎狹窄癥為研究樣本，且樣本量少，并未展開(kāi)長(zhǎng)期隨訪，建議后續(xù)研究擴(kuò)大疾病范圍，增加樣本量，延長(zhǎng)隨訪時(shí)間。