3D打印技術(shù)在胸腰椎骨折的椎弓根螺釘置入術(shù)中的應(yīng)用效果

楊學(xué)軍　陳曉東　蔚辰強(qiáng)　舒高　梁鵬展　李全修

【摘要】 目的：探究3D打印技術(shù)在胸腰椎骨折的椎弓根螺釘置入術(shù)中的應(yīng)用效果。方法：選取50例在本院行胸腰椎骨折的椎弓根螺釘置入術(shù)患者，將其隨機(jī)分為研究組與對照組，研究組行3D打印技術(shù)輔助治療，對照組行常規(guī)治療。比較兩組手術(shù)和術(shù)后恢復(fù)情況。結(jié)果：研究組手術(shù)時(shí)間、術(shù)中使用X線次數(shù)及術(shù)中出血量均明顯低于對照組（P<0.05），且術(shù)后3個(gè)月，兩組傷椎高度比及Cobb角均比術(shù)前有明顯改善（P<0.05），但術(shù)后3個(gè)月兩組傷椎高度比及Cobb角比較，差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P>0.05）。研究組一次性置釘成功率（96.00%）及置釘準(zhǔn)確率（95.03%）均明顯優(yōu)于對照組（76.00%、80.98%），差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P<0.05）。研究組術(shù)后3個(gè)月VAS評分為（3.16±0.22）分，明顯優(yōu)于對照組的（3.38±0.19）分，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P<0.05）。結(jié)論：對胸腰椎骨折的椎弓根螺釘置入術(shù)中使用3D打印技術(shù)輔助治療，能夠有效提高術(shù)中置釘成功率，并降低術(shù)中X線使用頻率，提高手術(shù)效率，且該治療方法能夠在保證治療效果的同時(shí)有效降低患者術(shù)后疼痛情況，值得推廣。

【關(guān)鍵詞】 3D打印技術(shù); 胸腰椎骨折; 椎弓根螺釘置入術(shù); 脊髓損傷; VAS評分

Application Effect of 3D Printing Technology in Pedicle Screw Placement for Thoracolumbar Fracture/YANG Xuejun，CHEN Xiaodong，WEI Chenqiang，et al.//Medical Innovation of China，2019，16（18）：-142

【Abstract】 Objective：To explore the application effect of 3D printing technology in pedicle screw placement for thoracolumbar fracture.Method：A total of 50 patients with thoracolumbar fracture for pedicle screw placement in our hospital were selected and randomly divided into study group and control group.The study group was treated with 3D printing technology，and the control group was treated with conventional treatment.The operation and postoperative recovery of two groups were compared.Result：The operation time，the number of intraoperative X-ray and intraoperative blood loss in the study group were significantly lower than those in the control group（P<0.05）.3 months after surgery，the injured vertebra height ratio and the Cobb angle between two groups were improved significantly than before surgery（P<0.05），but the vertebral recovery index such as Cobb angle between two groups at 3 months after surgery were improved，but the differences were no statistically significant（P>0.05）.The success rate of one-time nail placement（96.00%）and nailing accuracy（95.03%）in the study group were significantly better than those of the control group（76.00%，80.98%），the differences were statistically significant（P<0.05）.The VAS score of the study group（3.16±0.22）scores at 3 months after surgery，it was significantly better than（3.38±0.19）scores of the control group，the difference was statistically significant（P<0.05）.Conclusion：The application of 3D printing technology in the treatment of thoracolumbar fracture pedicle screw placement can effectively improve the success rate of intraoperative nail placement，reduce the frequency of intraoperative X-ray and improve the efficiency of surgery.And the treatment can ensure guarantee treatment effect and reduce the postoperative pain of patients at the same time，it is worthy of promotion.

【Key words】 3D printing technology; Thoracolumbar fractures; Pedicle screw placement; Spinal cord injury; VAS score

First-authors address：TCM Peoples Hospital in Luohu District of Shenzhen，Shenzhen 518000，China

doi：10.3969/j.issn.1674-4985.2019.18.037

胸腰椎骨折作為臨床常見脊柱損傷類型，臨床常通過經(jīng)弓根螺釘內(nèi)固定對該類患者進(jìn)行治療，其能夠有效恢復(fù)患者胸腰椎椎體生理弧度及高度，使出現(xiàn)移位的骨塊得到良好的固定，使其恢復(fù)原有解剖學(xué)結(jié)構(gòu)[1-2]。但臨床經(jīng)驗(yàn)表明，該治療方法置釘準(zhǔn)確率較低[3-4]。隨著近些年醫(yī)療技術(shù)的發(fā)展，3D打印技術(shù)在骨科治療中的應(yīng)用，顯著提高了對該類患者的治療效果，有學(xué)者指出，采用3D打印技術(shù)能夠順利完成胸腰椎骨折椎弓根釘置入術(shù)，顯著改善患者癥狀，且降低了并發(fā)癥發(fā)生率[4-6]。為探究其應(yīng)用效果，特選取2015年6月-2018年6月在本院行胸腰椎骨折治療的50例患者進(jìn)行對比研究，現(xiàn)報(bào)道如下。

1 資料與方法

1.1 一般資料 選取2015年6月-2018年6月在本院行胸腰椎骨折的椎弓根螺釘置入術(shù)患者

50例，其中男29例，女21例;年齡29～54歲，平均（37.59±5.97）歲;致傷原因：交通事故23例，砸傷9例，高處墜落18例;Frankel分級：B級11例、C級9例、D級14例、E級16例。納入標(biāo)準(zhǔn)：（1）經(jīng)檢查均為單純閉合胸腰椎壓縮性骨折;（2）椎體壓縮>椎體高度1/3;（3）受傷椎體椎弓根無骨折;（4）椎體骨折部位無明顯錯(cuò)位;（5）受傷至接受治療時(shí)間<14 d;（6）年齡>18歲且<65歲。排除標(biāo)準(zhǔn)：（1）伴有嚴(yán)重骨質(zhì)疏松;（2）伴有嚴(yán)重心血管疾病或凝血功能異常等對本次研究可能產(chǎn)生影響的疾病;（3）伴在受傷前伴有脊柱結(jié)核、脊柱側(cè)彎等癥狀。隨機(jī)分為研究組與對照組，每組25例。患者及家屬均知情同意并簽署知情同意書，本研究經(jīng)醫(yī)院倫理委員會(huì)批準(zhǔn)。

1.2 方法 （1）術(shù)前準(zhǔn)備：研究組采用3D打印技術(shù)進(jìn)行輔助治療，即對患者胸腰椎骨折部位進(jìn)行CT掃描，并將數(shù)據(jù)輸入Mimics 13.0軟件，經(jīng)3D計(jì)算建立胸腰椎骨折三維數(shù)字化模型，并對模型進(jìn)行分割處理（包括劈裂及突入的骨塊），之后以三維數(shù)字化模型使用Marke Bot 3D打印機(jī)打印出骨折的胸腰椎模型，材料為聚乳酸材料。并使用3D打印技術(shù)打印患者仿真腰椎椎體模型，并提前進(jìn)行模擬手術(shù)，將椎弓根釘置入患者最佳位置，并對其螺釘進(jìn)入方向、螺釘長度、角度設(shè)計(jì)等數(shù)據(jù)進(jìn)行測量，術(shù)前對模型椎弓根針點(diǎn)、椎弓根螺釘向頭傾斜角（f角）、螺釘內(nèi)斜角（e角）、椎弓根釘長度進(jìn)行評估[7-8]。通過術(shù)前評估及虛擬手術(shù)提供的數(shù)據(jù)制定最終手術(shù)方案。對照組進(jìn)行CT及X線等影像學(xué)檢查，以確定其f角、e角及釘體置入深度。（2）手術(shù)方法：對兩組患者均進(jìn)行全身麻醉，并采用氣管插管進(jìn)行輔助呼吸，具體操作方法：①確定受傷椎體，術(shù)中采用C臂及直視對受傷椎體進(jìn)行定位。

②確定進(jìn)針位置，根據(jù)術(shù)前評價(jià)結(jié)果，以患者腰椎椎弓根類圓形投影中心及關(guān)鍵突、橫突等位置為進(jìn)針部位。③對f角、e角及釘體置入深度進(jìn)行測量。④將進(jìn)針部位皮質(zhì)骨咬除，之后使用開口器將切口拉開，并將恒力穩(wěn)持開路器置入，期間保證動(dòng)作緩慢[9]。在進(jìn)針前，抵用探針對釘?shù)乐車M(jìn)行探查，如骨質(zhì)感較為明顯，則表明釘?shù)皆谧倒鶅?nèi)，之后可按術(shù)前預(yù)測角度將螺釘擰入。⑤將椎弓根螺釘置入預(yù)計(jì)位置。

1.3 觀察指標(biāo)與判定標(biāo)準(zhǔn) 進(jìn)行3個(gè)月的隨訪，比較兩組手術(shù)情況及置釘準(zhǔn)確率，并分別在術(shù)前及術(shù)后3個(gè)月，使用CT對患者脊椎損傷處進(jìn)行檢查，采用專業(yè)處理系統(tǒng)比較治療前后傷椎高度比及矢狀位后凸Cobb角，以評價(jià)其傷椎復(fù)位情況，同時(shí)比較兩組治療前后JOA評分及VAS評分，JOA評分越高，表明患者恢復(fù)情況越好，VAS評分越低，表明患者疼痛程度越輕[10-11]。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理 采用SPSS 18.0軟件對所得數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，計(jì)量資料用（x±s）表示，組間比較采用t檢驗(yàn)，組內(nèi)比較采用配對t檢驗(yàn);計(jì)數(shù)資料以率（%）表示，比較采用字2檢驗(yàn)。以P<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 兩組一般資料比較 研究組男14例，女11例;平均年齡（37.14±6.16）歲;致傷原因：交通事故11例，砸傷5例，高處墜落9例;Frankel分級：B級5例、C級4例、D級7例、E級9例。對照組男15例，女10例;平均年齡（37.96±5.71）歲;致傷原因：交通事故12例，砸傷4例，高處墜落9例;Frankel分級：B級6例、C級5例、D級7例、E級7例。兩組性別、年齡、致傷原因及Frankel分級等一般資料比較，差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P>0.05），具有可比性。

2.2 兩組手術(shù)情況比較 研究組手術(shù)時(shí)間、術(shù)中使用X線次數(shù)及術(shù)中出血量均明顯低于對照組，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P<0.05），見表1。

2.3 兩組傷椎恢復(fù)情況比較 兩組術(shù)后3個(gè)月，傷椎高度比及Cobb角比術(shù)前均有明顯改善，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P<0.05），但術(shù)后3個(gè)月兩組傷椎高度比及Cobb角比較，差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P>0.05）。見表2。

2.4 兩組置釘準(zhǔn)確率比較 研究組一次性置釘成功24例（96.00%），置釘準(zhǔn)確率95.03%（153/161）均明顯優(yōu)于對照組的19例（76.00%）、80.98%（132/163），差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P<0.05）。

2.5 兩組JOA評分及VAS評分比較 兩組術(shù)后

3個(gè)月，JOA評分與VAS評分比術(shù)前均有明顯改善，且研究組術(shù)后3個(gè)月VAS評分明顯優(yōu)于對照組，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P<0.05）。見表3。

3 討論

椎弓根螺釘置入術(shù)作為目前治療胸腰椎骨折的常用方法，具有對患者創(chuàng)傷較小，治療效果較為良好等特征[12]。該方法常規(guī)在術(shù)中通過對患者局部肌肉進(jìn)行剝離，以其人字脊、橫突跟等解剖學(xué)標(biāo)志為參考進(jìn)行置釘，并通過X線對患者傷椎及置釘位置進(jìn)行探查，提高置釘?shù)臏?zhǔn)確性，進(jìn)而使患者恢復(fù)脊柱屈伸、側(cè)彎及旋轉(zhuǎn)等功能[13-14]。但臨床經(jīng)驗(yàn)表明，如在術(shù)中因未能有效探查傷椎或置釘位置不當(dāng)，可對患者胸腔內(nèi)臟器造成嚴(yán)重影響[15-16]。

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，采用3D打印技術(shù)對手術(shù)進(jìn)行輔助成為可能，該技術(shù)通過在術(shù)前對患者傷椎進(jìn)行造模，醫(yī)護(hù)人員可在術(shù)前使用模型進(jìn)行模擬手術(shù)練習(xí)，以更好地掌握患者具體病情及治療方法，對提高治療的準(zhǔn)確率具有重要益處[17]。同時(shí)，醫(yī)護(hù)人員能夠在計(jì)算機(jī)輔助下，通過對置釘方法進(jìn)行研究，以確定最有效的治療方法，對提高治療的可行性也具有重要意義[12]。本研究結(jié)果顯示，研究組手術(shù)時(shí)間、術(shù)中使用X線次數(shù)及術(shù)中出血量均明顯低于對照組（P<0.05），表明通過3D打印技術(shù)，進(jìn)而在術(shù)前對患者進(jìn)行模擬治療，能夠使醫(yī)務(wù)人員對患者傷椎及其周圍組織更為熟悉[18]。因此術(shù)中使用X線使用頻率明顯降低，有效提高了手術(shù)效率，并降低了多次X線照射對患者造成的損傷[19]。而術(shù)后3個(gè)月，兩組傷椎高度比及Cobb角比術(shù)前均有明顯改善（P<0.05），但術(shù)后3個(gè)月兩組傷椎高度比及Cobb角比較，差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P>0.05），這是由于雖然兩組患者在術(shù)前檢查時(shí)存在差異，但在進(jìn)行手術(shù)時(shí)，其操作方法基本相同，因此術(shù)后治療效果基本相同。同時(shí)，研究組一次性置釘成功率及置釘準(zhǔn)確率分別為96.00%、95.03%，均明顯優(yōu)于對照組（P<0.05），表明術(shù)前對患者進(jìn)行造模及模擬練習(xí)，能夠切實(shí)提高治療準(zhǔn)確性，另外，研究組術(shù)后3個(gè)月VAS評分降低至（3.16±0.22）分，明顯優(yōu)于對照組（P<0.05），這是由于對患者在術(shù)前進(jìn)行有效探查及模擬練習(xí)，進(jìn)而能夠降低術(shù)中對患者治療的失誤性及不必要的創(chuàng)傷，以降低患者術(shù)后疼痛程度[20]。

綜上所述，對胸腰椎骨折的椎弓根螺釘置入術(shù)中使用3D打印技術(shù)輔助治療，能夠有效提高術(shù)中置釘成功率，并降低術(shù)中X線使用頻率，提高手術(shù)效率，且該治療方法能夠在保證治療效果的同時(shí)，有效降低患者術(shù)后疼痛情況，值得推廣。

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