王小陣， 張筱彤， 吳浙棟， 魯齊林， 谷艷超， 嚴(yán) 浩， 鄭圣東， 朱 凌， 竺義亮

腰椎管狹窄癥及退變性腰椎滑脫癥是困擾中老年人的常見腰椎疾病，嚴(yán)重影響患者生活質(zhì)量，多數(shù)患者需要手術(shù)治療以解除神經(jīng)壓迫。近年來，雖然脊柱外科技術(shù)得到了長足發(fā)展，但由于腰椎椎管內(nèi)解剖結(jié)構(gòu)復(fù)雜，醫(yī)源性神經(jīng)損傷、腦脊液漏等并發(fā)癥仍時有發(fā)生[1]。此外，退變性腰椎疾病存在后方關(guān)節(jié)突、軟組織的嚴(yán)重增生，正常的關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)異常，給術(shù)中置釘帶來困難。為了尋求合適置釘點，往往需要向外剝離更多肌肉組織來暴露手術(shù)視野，從而導(dǎo)致手術(shù)時間延長，出血量增加[2]。對此，即使經(jīng)驗豐富的醫(yī)師也較難做到一次性成功，術(shù)中經(jīng)過反復(fù)透視或多次置釘雖也能將螺釘置入，但反復(fù)置釘降低了螺釘?shù)陌殉至?，多次透視也增加患者及醫(yī)護人員的輻射傷害。隨著數(shù)字技術(shù)在骨科領(lǐng)域的不斷發(fā)展，運用軟件進行術(shù)前測量規(guī)劃可為臨床醫(yī)師提供手術(shù)操作區(qū)域的三維成像，以退變的異常增生結(jié)構(gòu)為標(biāo)志，輔助術(shù)中置釘[3]。為探討數(shù)字化術(shù)前規(guī)劃的臨床應(yīng)用價值，本研究對采用數(shù)字化術(shù)前規(guī)劃的22例腰椎管狹窄癥及退行性腰椎滑脫癥患者的臨床資料進行回顧性分析，并與25例未采用數(shù)字化術(shù)前規(guī)劃的患者進行比較，以驗證數(shù)字化術(shù)前規(guī)劃在輔助腰椎椎弓根螺釘置入中的優(yōu)勢。現(xiàn)報道如下。

1 對象與方法

1.1研究對象 選擇2018年5月至2020年5月在武漢中西醫(yī)結(jié)合骨科醫(yī)院接受腰椎椎弓根螺釘置入手術(shù)的患者47例，其中腰椎管狹窄癥24例，退行性腰椎滑脫癥23例。根據(jù)患者是否采用數(shù)字化術(shù)前規(guī)劃將其分為觀察組(采用數(shù)字化術(shù)前規(guī)劃，22例)和對照組(未采用數(shù)字化術(shù)前規(guī)劃，25例)。兩組年齡、性別、術(shù)因、病變節(jié)段數(shù)等基線資料比較差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)，具有可比性。見表1。本研究獲醫(yī)院醫(yī)學(xué)倫理委員會批準(zhǔn)(No.672HREC20180501)，所有患者簽署知情同意書。

表1 兩組基線資料比較

1.2納入與排除標(biāo)準(zhǔn) 納入標(biāo)準(zhǔn)：(1)經(jīng)術(shù)前腰部MRI或CT檢查確診為重度腰椎管狹窄癥或重度退變性腰椎滑脫癥[4]；(2)經(jīng)保守治療無效，符合手術(shù)指征；(3)關(guān)節(jié)突關(guān)節(jié)退變等級為3級[5]。排除標(biāo)準(zhǔn)：(1)合并嚴(yán)重骨質(zhì)疏松者；(2)合并嚴(yán)重基礎(chǔ)疾病難以耐受手術(shù)或存在手術(shù)禁忌證者。

1.3數(shù)字化術(shù)前規(guī)劃 觀察組患者術(shù)前行腰部CT掃描(儀器：美國通用GE，型號：128層，64排Revolution CT；層厚0.625 mm)，以獲取腰部DICOM數(shù)據(jù)，然后將數(shù)據(jù)輸入Mimics 19.0軟件進行建模和運算處理。對重建模型進行表面光滑處理(見圖1)。使用Mimics 19.0軟件中的“MedCAD”功能在模型上繪制圓柱體代替椎弓根螺釘，設(shè)置虛擬螺釘?shù)闹睆?、長度，并進行位置調(diào)整(見圖2)。從橫斷面、冠狀面及矢狀面方位查看螺釘?shù)姆胖眯Ч?見圖3)。位置滿意后在三維圖像上觀察虛擬螺釘與橫突、椎板峽部正常結(jié)構(gòu)的位置關(guān)系，并給予記錄。應(yīng)用軟件中的“Measurement”功能測量螺釘?shù)挠行чL度與螺釘?shù)耐庹菇?，在矢狀面上通過角測量工具確定螺釘?shù)念^傾角(見圖4)。為了縮短手術(shù)時間，術(shù)前測量椎間隙的高度和連接棒長度，便于直接選取Cage與固定。將測量完成的圖像和數(shù)據(jù)進行保存打印，將之帶入手術(shù)室便于術(shù)中參考。術(shù)前數(shù)字化測量均由同一主治醫(yī)師完成。

?左斜位觀；?后面觀；?右斜位觀；?切除髂骨；?矢狀面剖面觀；?冠狀面剖面觀

圖2 置釘模擬圖 圖3 不同切面觀察模擬螺釘位置圖 圖4 外展角、頭傾角測量圖

1.4手術(shù)方法 兩組患者均采用經(jīng)椎間孔入路椎間植骨融合術(shù)(transforaminal lumbar interbody fusion,TLIF)，均由同一名高年資主刀醫(yī)師完成。術(shù)中充分暴露手術(shù)操作區(qū)域，徹底清除附著在棘突、關(guān)節(jié)突周圍的軟組織，注意保留術(shù)區(qū)最上方置釘部位的關(guān)節(jié)囊，避免術(shù)后加速鄰近節(jié)段退變。觀察組在充分暴露骨性結(jié)構(gòu)后，觀察術(shù)中的置釘區(qū)域骨性結(jié)構(gòu)與術(shù)前數(shù)字化模擬規(guī)劃的相似性，參照術(shù)前規(guī)劃設(shè)定的置釘點及角度進行開口、開路、探壁，然后置入定位針進行術(shù)中透視，確定釘?shù)赖臏?zhǔn)確性。術(shù)中根據(jù)骨性測量標(biāo)記，進行定位的同時仍需使用探針探尋正常解剖結(jié)構(gòu)對術(shù)中置釘點進行驗證，然后再行透視確定。定位針位置滿意后，按術(shù)前測量好的螺釘長度、螺釘直徑，以及規(guī)劃好的Cage和連接棒的規(guī)格進行一次性安裝。對照組則采用“紅心髓”定位法結(jié)合“Magerl”置釘法在透視下進行置釘[6]。

1.5觀察指標(biāo) (1)術(shù)中相關(guān)指標(biāo)。單枚置釘時間=置釘時間/置釘數(shù)。單枚置釘出血量=(置釘后出血量-置釘前出血量)/置釘數(shù)。出血量采用自體血回收裝置進行測量。術(shù)中透視時間。(2)置釘精確度。術(shù)后患者均進行腰椎CT掃描，根據(jù)Gertzbein-Robbins分級系統(tǒng)[7]評估螺釘位置與椎弓根的關(guān)系：0級，螺釘完全在椎弓根內(nèi)，未穿破椎弓根壁；Ⅰ級，螺釘穿破椎弓根內(nèi)側(cè)壁<2 mm；Ⅱ級，螺釘穿破椎弓根內(nèi)側(cè)壁2～4 mm；Ⅲ級，螺釘穿破椎弓根內(nèi)側(cè)壁>4 mm；Ⅳ級，螺釘穿破椎弓根其他壁。以0級、Ⅰ級記為精準(zhǔn)置釘，Ⅱ級、Ⅲ級、Ⅳ級記為置釘不精準(zhǔn)。

2 結(jié)果

2.1兩組手術(shù)情況比較 47例患者手術(shù)均順利完成，術(shù)后均未發(fā)生神經(jīng)損傷、腦脊液漏及切口感染等并發(fā)癥，部分患者術(shù)后殘余癥狀經(jīng)康復(fù)治療后痊愈。觀察組22例共置釘152枚，對照組25例共置釘172枚。觀察組單枚置釘時間、術(shù)中透視時間均短于對照組，單枚置釘出血量少于對照組，差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)。見表2。

表2 兩組術(shù)中相關(guān)指標(biāo)比較

2.2兩組置釘精確度比較 觀察組共置釘152枚，觀察組總體置釘精確度顯著優(yōu)于對照組(P<0.05)。但兩組置釘精確率差異無統(tǒng)計學(xué)意義(88.16% vs 80.23%；χ2=3.762，P=0.052)。見表3。

表3 兩組置釘精確度比較(枚)

3 討論

3.1椎弓根螺釘因其優(yōu)越的生物力學(xué)特性而被廣泛應(yīng)用于腰椎內(nèi)固定手術(shù)中[8-9]。然而，術(shù)中安全、快捷、精準(zhǔn)地置入螺釘是決定手術(shù)成敗的直接因素。腰椎退變性疾病在臨床中較為常見，且患者多為中老年人，關(guān)節(jié)突結(jié)構(gòu)的嚴(yán)重退變?yōu)橹冕攷砭薮罄щy。由于椎弓根空間有限且毗鄰結(jié)構(gòu)重要，置釘不精準(zhǔn)就有可能造成不可挽回的醫(yī)源性損傷，引起嚴(yán)重的手術(shù)并發(fā)癥。此外，螺釘?shù)闹萌胛恢貌患褧孤葆數(shù)墓潭ㄐЧ麥p弱，影響脊柱術(shù)后的整體穩(wěn)定性。Gertzbein和Robbins[7]分析了100例椎弓根內(nèi)固定患者，誤置率高達15%，且有7%的患者因出現(xiàn)神經(jīng)癥狀而需行二次手術(shù)。

3.2傳統(tǒng)的置釘方法主要有Roy-Camile法、Weinstein法、“Magerl”置釘法及“人”字嵴法，而這些置釘方法均需要以正常的解剖結(jié)構(gòu)作參考，否則難以獲取最佳的置釘通道[10]。為了提高置釘?shù)木珳?zhǔn)性和安全性，許多學(xué)者試圖通過輔助技術(shù)來指導(dǎo)術(shù)中置釘，其中包括超聲輔助定位[11]、3D打印導(dǎo)板技術(shù)[12]、導(dǎo)航技術(shù)以及手術(shù)機器人[13]。超聲定位技術(shù)雖然能夠精準(zhǔn)輔助術(shù)者尋找進釘點，用于經(jīng)皮定位尚可，但在開放性手術(shù)中，不僅操作不方便，而且難以做到無菌操作，跨學(xué)科開展項目也不利于操作方案的實施。近年來，隨著3D打印技術(shù)的日臻完善及在臨床上的廣泛開展，“個體化”打印導(dǎo)板輔助置釘大大提高了置釘?shù)木珳?zhǔn)度與安全性。Kaneyama等[14]應(yīng)用3D打印技術(shù)輔助頸椎螺釘置入，置釘優(yōu)良率達98.90%，大大提高了螺釘置入準(zhǔn)確率。王雅輝等[15]應(yīng)用3D打印導(dǎo)板輔助腰椎后路椎弓根螺釘置入，手術(shù)均順利完成，置釘優(yōu)良率達84.69%，顯著高于傳統(tǒng)椎弓根螺釘置入組。導(dǎo)航技術(shù)借助腰椎CT掃描數(shù)據(jù)，然后進行虛擬重建，可視化下模擬置釘，有效提高了置釘?shù)木珳?zhǔn)度。此外，為了增加置釘?shù)臏?zhǔn)確性，新型脊柱外科手術(shù)機器人也逐漸在臨床中應(yīng)用，通過機器人置釘，術(shù)中可以密切監(jiān)測螺釘置入的整個過程，為術(shù)中置釘提供了保障。但有學(xué)者通過臨床對比研究發(fā)現(xiàn)，機器人輔助置釘并未較徒手置釘有顯著的優(yōu)勢[16-17]。此外，高昂的醫(yī)療設(shè)備在基層醫(yī)院也難以獲得。

3.3目前，術(shù)中透視輔助下徒手置釘仍然是主流方法，術(shù)者憑借經(jīng)驗、借助解剖特點及三維空間想象力進行定位置釘。但對于關(guān)節(jié)突退變嚴(yán)重患者，由于解剖結(jié)構(gòu)不清，且存在個體化差異，給常規(guī)置釘帶來困難，術(shù)中常需反復(fù)透視來調(diào)整螺釘位置，這不僅增加了患者和醫(yī)師輻射暴露量，而且反復(fù)調(diào)整螺釘通道也降低了螺釘?shù)陌殉至?，易出現(xiàn)內(nèi)固定失敗?？傮w而言，無論采用何種置釘方法皆注重術(shù)前影像學(xué)資料的觀察。隨著CT影像學(xué)技術(shù)的發(fā)展及其與醫(yī)工結(jié)合的不斷進步，運用數(shù)字化軟件進行術(shù)前模擬規(guī)劃輔助置釘成為臨床的新趨勢。Chen等[18]和Wasinpongwanich等[19]通過軟件對頸椎解剖特征進行形態(tài)學(xué)分析，模擬規(guī)劃指導(dǎo)椎弓根螺釘置入，為臨床應(yīng)用提供了參考。張耀申等[20]應(yīng)用計算機數(shù)字測量規(guī)劃指導(dǎo)腰椎TLIF，減少了手術(shù)時間、術(shù)中出血量及透視次數(shù)，術(shù)前規(guī)劃置釘準(zhǔn)確率達91.7%。

3.4術(shù)前規(guī)劃僅需借助患者CT數(shù)據(jù)，通過Mimics軟件進行三維重建，即可全方位、多層次地觀察置釘區(qū)域的骨性結(jié)構(gòu)，以增生的結(jié)構(gòu)為參考標(biāo)志模擬螺釘?shù)闹萌隱21]。本研究觀察組22例，共置釘152枚，置釘精確率達88.16%。個性化術(shù)前規(guī)劃置釘?shù)膬?yōu)勢有：(1)術(shù)前可在模型上隨意調(diào)整置釘角度，選擇最佳置釘點，不局限于常規(guī)置釘方式；(2)根據(jù)軟件測量結(jié)果選擇合適規(guī)格的螺釘、融合器及連接棒，節(jié)省手術(shù)時間；(3)減少術(shù)中透視次數(shù)，避免放射線對患者及醫(yī)護人員造成的損傷；(4)通過三維模型便于與患者溝通，減少患方因?qū)κ中g(shù)認識不足而造成的醫(yī)療糾紛；(5)增加術(shù)者的感官認識，便于術(shù)中更客觀地進行置釘，也有利于年輕醫(yī)師掌握復(fù)雜的置釘技巧。

綜上所述，采用數(shù)字化術(shù)前規(guī)劃具有較好的輔助作用，便于手術(shù)順利實施。但輔助置釘只能作為一種參考，術(shù)中仍需X線透視來確定置釘?shù)木珳?zhǔn)度。另外，本研究也存在一定的不足：置釘參考的標(biāo)記為骨性結(jié)構(gòu)，術(shù)中置釘需剔除關(guān)節(jié)突周圍軟組織，增加了手術(shù)時間。