數(shù)字骨科與導航模板在寰樞椎椎弓根釘個性化置釘?shù)呐R床應用

付朝華， 蔣雄健， 勞永斌， 付兆宗， 梁勝根， 馮志強， 劉一濤， 陳忠羨

寰樞椎的先天畸形、外傷、腫瘤、炎癥等均容易引起上頸椎不穩(wěn)，寰樞不穩(wěn)容易造成脊髓受壓，導致肢體麻木、乏力；嚴重者可導致癱瘓，呼吸功能障礙等而危及患者生命［1］。治療寰樞不穩(wěn)的方法眾多，寰樞椎椎弓根釘內(nèi)固定是治療寰樞椎不穩(wěn)的有效方法之一，但由于寰樞柱局部結(jié)構(gòu)復雜，毗鄰椎動脈、脊髓神經(jīng)及豐富的靜脈叢，損傷后容易危及生命，且寰樞椎椎弓根常有變異，因此上頸椎手術(shù)是脊柱骨科的難點［2，3］。如何提高置釘?shù)臏蚀_性及安全性一直是臨床醫(yī)生思考的重大問題，數(shù)字骨科與導航模板技術(shù)的發(fā)展為臨床提供解決方法。本文回顧分析自2015年1月至2018年7月在我院行的12例寰樞椎脫位及不穩(wěn)病例，術(shù)前采用數(shù)字骨科設計與數(shù)字化打印導航模板，術(shù)中在導航模板下置釘，探討其臨床效果。

1 資料與方法

1.1 一般資料

12例患者，男7例，女5例；年齡38～67歲，平均49.7歲。其中陳舊性齒狀突骨折不愈合伴寰樞椎不穩(wěn)5例，類風濕性關節(jié)炎伴寰樞椎脫位3例，齒狀突游離小體伴寰樞不穩(wěn)1例，新鮮Ⅱ型齒狀突骨折伴橫韌帶斷裂寰樞不穩(wěn)3例。本組所有患者均有枕頸部疼痛，頸部活動受限，或伴有四肢感覺運動功能障礙。術(shù)前VAS評分3～7分，平均4.3分，術(shù)前JOA評分5～14分，平均8.4分。所有患者均行頸椎薄層CT（層厚1 mm）檢查，頸椎MR檢查，頸椎開口位，頸椎正側(cè)位及頸椎動力位檢查。所有患者術(shù)前均在Garden?Well牽引弓行顱骨牽引，并行床邊側(cè)位片提示：寰樞關節(jié)不穩(wěn)脫位復位良好，且頸椎動力位片已經(jīng)提示為可復型脫位。

1.2 術(shù)前數(shù)字骨科在寰樞椎的釘?shù)赖脑O計及導航模板的制作

患者取仰臥位，采用64排螺旋CT，術(shù)前對患者寰樞椎行CT薄層掃描（層厚1 mm，層間距0.5 mm），獲得的CT數(shù)據(jù)以DICOM格式導入三維重建軟件Mimics軟件，進行三維圖像重建，獲得寰樞椎原始模型，生成STL格式文件。在Med CAD模塊中，以3.5 mm圓柱模擬椎弓根釘設計，緩慢拖動圓柱體，分別在三維界面、軸面、矢狀面觀察圓柱體通過寰樞椎椎弓根相應骨性結(jié)構(gòu)的位置關系，并確保圓柱體四壁不能穿破椎管及椎動脈等重要結(jié)構(gòu)。此圓柱體即為置釘安全釘?shù)?，取寰椎后弓與樞椎棘突為模板輔助定位骨性標志，建立三維互補組件。使導向管通過連接桿同組件連接，使導向管、連接桿與互補組件融合為整體手術(shù)輔助模板。寰樞椎三維模型與手術(shù)輔助模板分別存儲為STL格式文件，采用3D打印機打印出寰樞椎模型及椎弓根導向模板，導航模板行消毒，供手術(shù)過程中使用。

1.3 手術(shù)方法

所有患者均在同一組醫(yī)生完成手術(shù)。術(shù)中全麻，經(jīng)鼻插管，口腔中塞一個綁帶。術(shù)中采用俯臥位，置患者頭與U型頭墊（可透X?ray）上，呈微屈位，Garden?Well牽引弓行顱骨牽引，牽引重量約3 kg，采用頭高腳底體位。術(shù)前拍寰樞椎正側(cè)位片，確定手術(shù)切口及寰樞椎不穩(wěn)是否復位。確定切口后，標記筆確定后方枕頸正中切口，切開周圍組織，分離周圍肌肉，小心剝離寰椎后弓，樞椎椎板，側(cè)塊及樞椎棘突，盡量剝離骨界面周圍的軟組織，力求獲得一個干凈的骨界面，以便術(shù)中可以方便地使用導航模板，剝離周圍組織時注意勿傷及靜脈叢及脊髓、椎動脈等主要結(jié)構(gòu)。而后把消毒好的導航模板與寰樞椎后方結(jié)果進行貼合，觀察其匹配準確性。而后助手放置導航模板，根據(jù)模板使用2.5 mm磚頭順導航通道轉(zhuǎn)入約1 mm后，透視寰樞椎正側(cè)位片，位置良好后，繼續(xù)使用磨鉆擴孔，順導航通道繼續(xù)轉(zhuǎn)入置椎體寰樞椎前緣（術(shù)前測量數(shù)據(jù)）后再次透視寰樞椎正側(cè)片后，隨后拔出鉆頭，取下導板，探針探查釘?shù)?壁骨性結(jié)構(gòu)，攻絲后，再次探針探測釘?shù)?，確保安全后將適宜長度的螺釘緩慢擰入釘?shù)?。上好椎弓根釘后，患者額頭墊高，恢復頸椎生理屈度，先旋緊樞椎螺釘螺帽，再旋緊寰椎螺釘螺帽，由于鈦棒存在一定的屈度，螺釘旋緊時可看到寰椎輕度后移提拉復位。透視觀察復位情況，復位不佳時可取出鈦棒，繼續(xù)預彎弧度，再次旋緊樞椎、寰椎螺釘螺帽，證實復位滿意后去除顱骨牽引。用磨鉆將寰椎后弓、樞錐椎板、樞椎棘突上緣去皮質(zhì)，準備好植骨床放置取出的髂骨行植骨，充分止血，放置明膠海綿及引流管后，縫合傷口，注意頭下斜肌與頭后大直肌縫合固定于樞椎棘突上。術(shù)后給予抗感染治療24～48 h，激素脫水治療2～3天。術(shù)后引流量小于30 mL給予拔除傷口引流管，術(shù)后3天佩戴頸托下床活動。神經(jīng)受損的患者術(shù)后加強功能鍛煉。

1.4 觀察指標

記錄患者術(shù)前、術(shù)后3天、1個月、術(shù)后3個月、術(shù)后6個月、末次隨訪時的頸部疼痛視覺模擬量表（VAS）評分，JOA評分。記錄手術(shù)時間、出血量、術(shù)后引流量。術(shù)后行上頸椎CT掃描，按照Kawaguchi等提出的方法對置釘準確度進行分析：0級，螺釘完全在椎弓根內(nèi)；1級，螺釘穿出椎弓根壁不超過2 mm，未出現(xiàn)并發(fā)癥；2級，螺釘穿出椎弓根壁超過2 mm，未出現(xiàn)并發(fā)癥；3級，出現(xiàn)臨床并發(fā)癥，如椎動脈、神經(jīng)根損傷。

1.5 統(tǒng)計方法

應用SPSS 13.0統(tǒng)計軟件包處理數(shù)據(jù)，計量資料采用均數(shù)±標準差表示，計數(shù)資料以頻數(shù)表示，組間比較采用χ2檢驗。采用重復測量單因素方差分析比較不同時間點VAS、JOA評分水平的變化，若Mauchly球形假設不成立（P＜0.05），則采用Greenhouse?Geisser校正系數(shù)對其自由度進行校正。用校正后的系數(shù)進行結(jié)果分析；如果Mauchly球形假設成立（P＞0.05），則采用未校正系數(shù)進行結(jié)果分析。本研究采用雙側(cè)檢驗，以P＜0.05為差異有統(tǒng)計學意義。

2 結(jié)果

12例患者順利完成手術(shù)，手術(shù)時間約120～180 min，平均（148±35）min，術(shù)中失血約 100～300 mL，平均（208±45）mL，術(shù)后拔管時引流總量120～260 mL，平均（160±60）mL。術(shù)中兩例出現(xiàn)局部靜脈叢損傷出血，給予明膠海綿及止血粉壓迫后止血；術(shù)中未見椎動脈損傷、脊髓及神經(jīng)損傷、腦脊液漏等并發(fā)癥。傷口均Ⅰ/甲級愈合。

所有患者均獲得隨訪，平均（24.5±9.8）個月。術(shù)前、術(shù)后VAS評分、JOA評分見表格1。VAS評分同術(shù)前對比，術(shù)后3天無統(tǒng)計學意義（P＞0.05），術(shù)后1個月、術(shù)后3個月、術(shù)后6個月、末次隨訪均有統(tǒng)計學意義（P＜0.05），疼痛明顯減輕；JOA評分同術(shù)前比較，術(shù)后3天無統(tǒng)計學意義（P＞0.05），術(shù)后1個月、術(shù)后3個月、術(shù)后6個月、末次隨訪均有統(tǒng)計學意義（P＜0.05），功能改善。重復測量方差分析結(jié)果顯示，12例患者在VAS評分及JOA評分在不同時間點之間差異具有統(tǒng)計學意義（P＜0.001）。12例患者一共植入48枚螺釘，寰椎及樞椎分別植入24枚，術(shù)后行頸椎CT，按照Kawaguchi等［4］提出的方法對置釘準確度進行分析，0級47枚，占97.9%；1級1枚，占2.1%；2、3級0枚。末次隨訪頸椎正側(cè)位片提示植骨融合再次復查頸椎CT確定。典型病例的影像學資料見圖1、2。

3 討論

寰樞椎位于顱頸交界區(qū)，由于其部位深在，周圍解剖結(jié)構(gòu)復雜，手術(shù)難度大，風險高，一直以來是外科手術(shù)的禁區(qū)。文獻報道上頸椎不穩(wěn)所致寰樞椎脫位的致殘率高達 60%～80%［5，6，7］，嚴重者可能使患者癱瘓甚至危及生命，因此寰樞椎不穩(wěn)傳統(tǒng)后路鋼絲及椎板夾固定技術(shù)［8］，手術(shù)方法簡單，但不能抗旋轉(zhuǎn)，同時對于寰樞滑脫寰椎不能很好的復位；寰樞椎后路經(jīng)關節(jié)螺釘固定術(shù)［9］，需要在寰樞椎復位情況下行手術(shù)；前路TARP手術(shù)則多用于難復型脫位患者［10，11］；而寰樞椎后路椎弓根螺釘內(nèi)固定術(shù)在生物力學和臨床療效上具有明顯的優(yōu)越性［12］。寰樞椎后路螺釘技術(shù)實施寰樞椎脫位固定的是印度學者 Goel和德國的 Harms［13，14］，因此這一技術(shù)又稱為Goel?Harms技術(shù)；2002年譚明生等［15］選擇寰椎后結(jié)節(jié)旁開20 mm與后弓的后下緣的交點為進釘點，內(nèi)傾 10°～15°，頭傾 5°～10°方向。王圣林、王超等［16］通過探測寰椎側(cè)塊的內(nèi)緣進針更加簡單易行。但文獻報道無輔助下徒手置釘?shù)臏蚀_率在53%～76%［17］。因此，目前經(jīng)寰樞椎弓根置釘技術(shù)安全性面臨的挑戰(zhàn)是如何提高椎弓根螺釘進針點以及進釘角度的準確性，避免打爆椎弓根后出現(xiàn)并發(fā)癥，提高手術(shù)的安全性。

目前，數(shù)字骨科的大力發(fā)展，特別是椎弓根導航模板的發(fā)展，行寰樞椎椎弓根釘手術(shù)的安全性大大提高［11］。利用導航模板可以直觀判斷寰樞椎脫位類型，寰樞椎結(jié)構(gòu)變異情況，有無置釘禁忌；在導航模板上可以直觀的選擇置釘進針點及方向，確定手術(shù)參考標記；術(shù)中還可以結(jié)合模板同手術(shù)顯露局部結(jié)構(gòu)對比，了解未能顯露的結(jié)構(gòu)，從而更加準確地操作，降低手術(shù)難度。本組的置釘準確率達97.9%，12例患者術(shù)后1個月、術(shù)后3個月、術(shù)后6個月、末次隨訪時的VAS評分及JOA評分均好于術(shù)前，未見術(shù)中術(shù)后并發(fā)癥，雖有2例患者出現(xiàn)術(shù)中靜脈叢出血，采用明膠海綿壓迫止血。我們的經(jīng)驗是：①主要借助于高速螺旋CT，獲取病椎的精確信息，通過電腦軟件，進行病椎的重建和處理，后輸入3D打印設備，打印椎弓根導航模板；②導航模板是根據(jù)椎板、棘突及關節(jié)突表面形態(tài)打印，術(shù)中需對軟組織進行充分剝離，但避免損傷周圍組織，使導板和相應骨性結(jié)構(gòu)貼合緊密；③放置導航模板時，助手一定要穩(wěn)定模板，鉆孔后，反復確定進針點及方向，順應導航模板置導針后透視，椎弓根探子探測椎弓根內(nèi)外側(cè)壁。

綜上所述，術(shù)前數(shù)字骨科導航模板輔助寰樞椎椎弓根螺釘置釘是一種置釘準確性高，安全、有效、可靠的方法。作為一個高難度手術(shù)在術(shù)前數(shù)字骨科的模擬，術(shù)中導航模板的應用使得學習曲線更加短，降低手術(shù)難度。但本組資料樣本少，需要多中心大樣本長期隨訪數(shù)據(jù)進一步分析其遠期療效及并發(fā)癥。