胸腰椎骨折椎弓根螺釘置入術(shù)中采用3D打印技術(shù)的價(jià)值分析

吳碧濤，蔡偉文，劉德謙，甘盛勇

胸腰椎骨折為臨床上較為常見的一種骨科疾病，若未得到及時(shí)有效的治療，會(huì)對(duì)患者日后行動(dòng)及健康帶來(lái)嚴(yán)重影響[1]。臨床多采用經(jīng)椎弓根螺釘內(nèi)固定對(duì)該病進(jìn)行治療，可有效恢復(fù)胸腰椎椎體的生理弧度及高度，將出現(xiàn)移位的骨塊固定，從而恢復(fù)胸腰椎的原解剖結(jié)構(gòu)。近年來(lái)，隨著3D打印技術(shù)的推廣，一些較為復(fù)雜和精細(xì)的骨科手術(shù)逐漸應(yīng)用3D打印技術(shù)輔助進(jìn)行。利用3D打印技術(shù)能夠?qū)⒒颊叩男匮倒钦?∶1重建模型，對(duì)術(shù)中的重點(diǎn)及難點(diǎn)進(jìn)行演練，可以優(yōu)化手術(shù)方案，提高手術(shù)效率[2]。本研究選取82例患者作為研究對(duì)象，旨在探究胸腰椎骨折椎弓根螺釘置入術(shù)中采用3D打印技術(shù)的價(jià)值，結(jié)果報(bào)告如下。

1 資料與方法

1.1一般資料 選取2016年2月～2018年2月我院收治的82例胸腰椎骨折患者為研究對(duì)象，納入標(biāo)準(zhǔn)：經(jīng)X線檢查確診為研究單純閉合性胸腰椎骨折；骨折椎體壓縮大于椎體高度的30%，Cobb角<15°；未出現(xiàn)脊髓及神經(jīng)損傷、骨折無(wú)明顯錯(cuò)位、無(wú)需行后路椎管減壓術(shù)；傷椎至少有一側(cè)椎弓根未骨折，受傷時(shí)間<2周。排除標(biāo)準(zhǔn)：伴有嚴(yán)重骨質(zhì)疏松癥；合并重要器官嚴(yán)重功能障礙；合并脊柱腫瘤及結(jié)核；脊柱嚴(yán)重側(cè)彎；凝血功能障礙；椎體后外側(cè)植骨融合。將82例患者隨機(jī)分為兩組，各41例。觀察組中，男22例，女19例，年齡25～57(45.62±3.71)歲；對(duì)照組中，男23例，女18例，年齡24～55(44.12±3.53)歲。兩組患者年齡、性別等一般資料具有可比性。本研究經(jīng)醫(yī)院倫理委員會(huì)認(rèn)證批準(zhǔn)，患者知情并簽署相關(guān)同意書。

1.2治療方法 兩組患者均在氣管插管全麻下，采用椎弓根釘內(nèi)固定術(shù)進(jìn)行治療。觀察組應(yīng)用3D打印技術(shù)，對(duì)患者的腰椎進(jìn)行薄層CT掃描，將所得數(shù)據(jù)以DICOM格式保存并導(dǎo)入Mimics，以完成三維編輯和重建；采用STL格式將模塊模型導(dǎo)出至3D打印機(jī)，應(yīng)用配套的Maker Ware軟件進(jìn)行批量打印，并采用聚乳酸材料(PLA)將患者仿真腰椎椎體模型打印出來(lái)。在模型上進(jìn)行模擬手術(shù)，測(cè)量植入人體椎弓根釘?shù)淖罴阎萌胛恢?，螺釘置入方向、角度及螺釘?shù)拈L(zhǎng)度等數(shù)據(jù)。對(duì)模型進(jìn)行術(shù)前評(píng)測(cè)并模擬椎弓根入針點(diǎn)、椎弓根螺釘向頭或尾的傾斜角度(f角)、螺釘內(nèi)斜角度(e角)及椎弓根釘長(zhǎng)度。對(duì)照組應(yīng)用X線和CT對(duì)f角、e角和釘體的置入深度進(jìn)行術(shù)前評(píng)測(cè)。術(shù)中于C型臂X線機(jī)協(xié)助下并結(jié)合損傷痕跡，確定傷椎位置。按照術(shù)前測(cè)量數(shù)據(jù)，將腰椎椎弓根類圓形投影中心點(diǎn)、關(guān)節(jié)突及橫突對(duì)應(yīng)關(guān)系以找到進(jìn)釘點(diǎn)，并按照術(shù)前所測(cè)量的f角及e角確定椎弓根釘?shù)拈L(zhǎng)度。上述數(shù)據(jù)確定后，先將進(jìn)釘點(diǎn)處皮質(zhì)骨咬除，采用開口器將切口拉開，使用恒力穩(wěn)持開路器緩緩置入。進(jìn)釘前，采用探針對(duì)釘?shù)浪谋谶M(jìn)行探測(cè)，確定有明顯的骨質(zhì)感以保證釘?shù)捞幱谧倒鶅?nèi)，最后根據(jù)術(shù)前所預(yù)測(cè)角度將螺釘慢慢擰入并置入椎弓根螺釘。

1.3觀察指標(biāo) 觀察比較兩組手術(shù)時(shí)間、術(shù)中X線照射次數(shù)、出血量、椎弓根置釘準(zhǔn)確率；術(shù)前和術(shù)后傷椎椎體前后緣高度比值、矢狀位后凸Cobb角及腰椎JOA評(píng)分情況。傷椎椎體前后緣高度比值測(cè)記方法：傷椎前緣高度/[(傷椎相鄰上一椎體前緣高度+傷椎相鄰下一椎體前緣高度)/2]×100%；矢狀位后凸Cobb角即傷椎相鄰上下椎體上終板延長(zhǎng)線間的夾角。術(shù)前、術(shù)后1個(gè)月及6個(gè)月進(jìn)行腰椎JOA評(píng)分，滿分29分，得分越高，腰椎功能越好。

2 結(jié) 果

2.1兩組手術(shù)相關(guān)指標(biāo)比較 見表1。觀察組手術(shù)時(shí)間短于對(duì)照組，術(shù)中照射X線次數(shù)及出血量均少于對(duì)照組，兩組比較均有顯著差異(P<0.01)。觀察組椎弓根釘置釘準(zhǔn)確率為95.80%(251/262)，高于對(duì)照組的80.81%(219/271)，有顯著差異(χ2=28.72，P<0.01)。

表1 兩組手術(shù)相關(guān)指標(biāo)比較

2.2兩組治療前后傷椎情況比較 見表2。治療前，兩組傷椎前后高度比及Cobb角比較均無(wú)顯著差異(P>0.05)；治療后，兩組傷椎前后高度比均較治療前提高，Cobb角均較治療前降低，均有顯著差異(P<0.01)。兩組治療后傷椎前后高度比及Cobb角比較，均無(wú)顯著差異(P>0.05)。

表2 兩組治療前后傷椎情況比較

注：與本組治療前比較，*P<0.01

2.3兩組術(shù)前、術(shù)后1個(gè)月及6個(gè)月腰椎JOA評(píng)分比較 見表3。兩組術(shù)前腰椎JOA評(píng)分比較無(wú)顯著差異(P>0.05)。兩組術(shù)后1個(gè)月腰椎JOA評(píng)分均較術(shù)前提高，術(shù)后6個(gè)月腰椎JOA評(píng)分均較術(shù)前1個(gè)月提高，均有顯著差異(P<0.01)。兩組術(shù)后1個(gè)月及6個(gè)月腰椎JOA評(píng)分比較，均無(wú)顯著差異(P>0.05)。

表3 兩組術(shù)前、術(shù)后1個(gè)月及6個(gè)月腰椎JOA評(píng)分比較分)

注：與本組術(shù)前比較，*P<0.01；與本組術(shù)后1個(gè)月比較，#P<0.01

3 討 論

3D打印又叫增材制造，是最新發(fā)展起來(lái)的快速成型技術(shù)。利用3D技術(shù)能夠打印出1∶1的骨骼模型，在術(shù)前可根據(jù)結(jié)果制訂手術(shù)計(jì)劃，甚至展開模擬手術(shù)操作，提升了手術(shù)的精準(zhǔn)性和安全性，能有效減少并發(fā)癥的發(fā)生[3]。后路切開復(fù)位椎弓根螺釘內(nèi)固定是胸腰椎骨折的常用治療方法，椎弓根螺釘系統(tǒng)可以對(duì)脊柱的畸形予以矯正及良好維持，并可在很大程度上保留運(yùn)動(dòng)節(jié)段，椎弓根螺釘內(nèi)固定技術(shù)是眾多胸腰椎骨折后路技術(shù)的基礎(chǔ)，本研究采用3D打印技術(shù)配合脊柱外科手術(shù)，具有較明顯的優(yōu)勢(shì)：①可以根據(jù)3D打印模型制訂具體的手術(shù)方案；②模型的建立有助于理解手術(shù)椎體的解剖形態(tài)，準(zhǔn)確分析病情；③術(shù)前根據(jù)模型精確確定螺釘?shù)拈L(zhǎng)度、直徑及方向等，避免術(shù)中測(cè)量對(duì)軟組織造成損傷；④操作簡(jiǎn)便，擺脫計(jì)算機(jī)輔助系統(tǒng)，減少輻射傷害；⑤3D實(shí)物模型用于向患者及家屬解釋病情及治療方案更加便捷；⑥可通過(guò)3D模型進(jìn)行模擬操作訓(xùn)練，提升施術(shù)醫(yī)師水平[4，5]。在胸腰椎骨折復(fù)位椎弓根螺釘固定術(shù)中，可以通過(guò)3D打印技術(shù)提前對(duì)置釘高度、螺釘長(zhǎng)度及直徑進(jìn)行測(cè)量，可減少術(shù)中操作時(shí)間以及X線照射次數(shù)，減少術(shù)中出血。本研究結(jié)果顯示，觀察組手術(shù)時(shí)間、術(shù)中照射X線次數(shù)及出血量均明顯少于對(duì)照組，置釘準(zhǔn)確率明顯高于對(duì)照組；兩組治療后，傷椎前后高度比均較治療前提高，Cobb角均較治療前降低；兩組術(shù)后1個(gè)月腰椎JOA評(píng)分均較術(shù)前提高，術(shù)后6個(gè)月腰椎JOA評(píng)分均較術(shù)前1個(gè)月提高。

隨著3D打印技術(shù)的不斷發(fā)展，在脊柱外科的應(yīng)用也會(huì)逐漸深入。一方面，3D打印技術(shù)可以輔助脊柱外科疾病的診斷；另一方面，有利于根據(jù)患者病情的不同制定個(gè)體化治療方案，同時(shí)在脊柱外科教學(xué)以及醫(yī)患溝通中的應(yīng)用也會(huì)得到進(jìn)一步擴(kuò)展。

綜上所述，對(duì)胸腰椎骨折行椎弓根螺釘置入術(shù)患者應(yīng)用3D打印技術(shù)，可以明顯提高置釘?shù)臏?zhǔn)確率，減少術(shù)中出血量及X線照射次數(shù)，值得推廣。