3D打印導(dǎo)板下椎弓根邊界法置釘固定胸腰椎骨折△

段修楊，王 哲，于建林，楊永軍，林海朋，孫秀琛，李金健，姜傳杰，岳肖華

（山東省文登整骨醫(yī)院，山東文登264400）

目前，椎弓根螺釘技術(shù)已經(jīng)成為治療脊柱骨折最為常用的技術(shù)，但仍存在因支撐強度不夠而導(dǎo)致傷椎再壓縮、螺釘松動拔出等情況，嚴重者可能出現(xiàn)遲發(fā)性脊柱后凸畸形、神經(jīng)損傷等［1］。胸腰椎骨折術(shù)后遠期由于內(nèi)固定支撐強度不夠而無法維持傷椎高度，而恢復(fù)脊柱前柱的穩(wěn)定性是防止術(shù)后內(nèi)固定失敗的重要措施［2］，為減少傷椎再壓縮，置釘方法從跨傷椎置釘?shù)絺抵冕?，?nèi)固定物也出現(xiàn)了萬向釘、固定釘及單平面螺釘，以盡可能的復(fù)位傷椎高度；但鮮有針對置釘技術(shù)進行改良，從而取得更好的螺釘支撐能力以維持傷椎高度的研究。本院近期開展的胸腰椎弓根邊界法基于應(yīng)力傳導(dǎo)分析確定置釘路徑［3］，提高了置釘準確率，更好的保護了置釘路徑上的皮質(zhì)骨，從而減少了內(nèi)固定松動、拔出等情況，能提供更好的支撐強度?，F(xiàn)報告如下。

1 臨床資料

1.1 一般資料

2019年1月－2019年10月，本科手術(shù)治療單節(jié)段胸腰椎骨折不伴脊髓神經(jīng)根損傷的患者60例。依據(jù)術(shù)前醫(yī)患溝通結(jié)果，將患者分為兩組，其中，30例采用3D打印導(dǎo)向器引導(dǎo)下椎弓根邊界法置釘（邊界組），30例采用3D打印導(dǎo)向器引導(dǎo)下傳統(tǒng)置釘技術(shù)（傳統(tǒng)組）。兩組年齡、性別、損傷至手術(shù)時間、骨折部位和類型的差異均無統(tǒng)計學(xué)意義（P>0.05）。本研究獲醫(yī)院倫理委員會批準，所有患者均知情同意并簽署手術(shù)知情同意書。

1.2 手術(shù)方法

術(shù)前行X線、薄層CT檢查并導(dǎo)入Mimics軟件中重建三維模型，使用STL格式將模型導(dǎo)入Geomag?ic Studio軟件中，對三維參考平面進行定位，分別采用椎弓根邊界法和傳統(tǒng)置釘法設(shè)計相應(yīng)椎弓根釘?shù)倪M釘點及釘?shù)牢恢谩Ｔ贕eomagic Studio軟件中，提取預(yù)計置釘椎的關(guān)節(jié)突、椎板、棘突等結(jié)構(gòu)，建立反向模板。并依據(jù)CT圖像設(shè)計椎弓根進釘點和釘?shù)牢恢迷O(shè)計兩種導(dǎo)板，數(shù)據(jù)以STL格式進行保存，最后使用3D打印機打印出兩種導(dǎo)板實物（圖1a）。

全麻下，患者取俯臥位，行后正中切口，顯露棘突、椎板和關(guān)節(jié)突。兩組患者分別安裝椎弓根邊界法置釘導(dǎo)板和傳統(tǒng)置釘導(dǎo)板于相應(yīng)椎體附件上（圖1b），使用限深克氏針沿導(dǎo)向孔用電鉆進行釘?shù)乐苽?，絲攻攻絲后球探探及5壁均為骨性后，擰入螺釘（圖1c）。傷椎應(yīng)用萬向螺釘，傷椎上下椎體采用固定釘，安置適度預(yù)彎固定棒后并擰入螺栓，適度撐開后擰緊固定。

圖1 3D打印導(dǎo)板引導(dǎo)下椎弓根邊界法置釘 1a:計算機設(shè)計進釘點及釘?shù)篮?，使?D打印機打印出的椎體模型與導(dǎo)板實物 1b:術(shù)中顯露置釘椎體附件后，將3D導(dǎo)板安置于附件上 1c:采用限深克氏針沿3D導(dǎo)板導(dǎo)向孔鉆孔，然后用絲攻攻絲后，即可擰入螺釘

術(shù)后常規(guī)治療1周后，指導(dǎo)行腰背肌功能鍛煉、佩戴腰部護具下地活動。

1.3 評價指標

記錄圍手術(shù)期資料。采用疼痛視覺模擬評分（visual analogue scale,VAS）、Oswestry功能障礙指數(shù)（Oswestry disability index,ODI）評價臨床效果。術(shù)后定期復(fù)查，測量椎體壓縮比，椎體前緣高度壓縮比=（傷椎的上下椎體前緣高度平均值-傷椎前緣高度）/傷椎的上下椎體前緣高度平均值。

1.4 統(tǒng)計學(xué)方法

采用SPSS 21.0軟件對數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計學(xué)分析。計量數(shù)據(jù)以±s表示，組間比較采用獨立樣本t檢驗，組內(nèi)兩時間點比較采用配對T檢驗。P<0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 臨床結(jié)果

所有患者均完成手術(shù)，術(shù)中無血管、神經(jīng)損傷等嚴重并發(fā)癥，兩組患者切口均一期愈合。

所有患者均獲隨訪，隨訪時間12～20個月，平均（13.73±1.99）個月，隨訪過程中，均無腰背疼痛加劇，均未出現(xiàn)神經(jīng)癥狀，無再次翻修手術(shù)?；颊遃AS與ODI評分見表1，與術(shù)后1周相比，術(shù)后12個月兩組患者的VAS和ODI評分均顯著減少（P<0.05）。術(shù)后1周和術(shù)后12個月，兩組間VAS和ODI評分的差異均無統(tǒng)計學(xué)意義（P>0.05）。

2.2 影像評估

術(shù)后影像顯示，兩組患者傷椎椎體前緣高度均達到良好恢復(fù)。至末次隨訪時，兩組均無斷釘、斷棒，無內(nèi)固定松動等不良影像表現(xiàn)。術(shù)后兩組患者椎體前緣高度壓縮比見表1，與術(shù)后1周相比，術(shù)后12個月邊界組的椎體前緣高度壓縮比雖略有增加，但差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P>0.05），而傳統(tǒng)組的椎體前緣高度壓縮比顯著增加（P<0.05）。術(shù)后1周時，兩組間椎體前緣高度壓縮比的差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P>0.05），但術(shù)后12個月邊界組的椎體前緣高度壓縮比顯著小于傳統(tǒng)組（P<0.05）。

表1 兩組患者臨床與影像結(jié)果（±s）與比較

表1 兩組患者臨床與影像結(jié)果（±s）與比較

指標V A S評分（分）P值0.6 2 2 0.6 0 4 O D I評分（%）0.8 8 9 0.3 1 7椎體壓縮比（%）時間點術(shù)后1周術(shù)后1年P(guān)值術(shù)后1周術(shù)后1年P(guān)值術(shù)后1周術(shù)后1年P(guān)值邊界組（n=3 0）3.9 3±1.2 9 1.1 7±0.7 5<0.0 0 1 3 8.6 4±5.5 3 1 3.2 0±2.8 1<0.0 0 1 3.8 6±1.2 5 4.4 0±1.2 5 0.1 0 4傳統(tǒng)組（n=3 0）4.1 0±1.3 2 1.2 7±0.7 4<0.0 0 1 3 8.8 2±4.3 5 1 3.9 8±3.1 6<0.0 0 1 3.7 6±1.3 5 5.1 9±1.0 6<0.0 0 1 0.7 5 9 0.0 1 0

3 討論

目前，胸腰椎骨折的治療方法日臻成熟，但仍存在較多因內(nèi)固定松動、支撐力不足導(dǎo)致椎體高度再丟失等的情況，嚴重者甚至導(dǎo)致手術(shù)失敗［4］。當(dāng)然通過增加椎弓根螺釘?shù)闹睆交蚵葆旈L度也可以增強其在椎體中的抗拔出力，但由于椎弓根的容積有限，單純增加椎弓根螺釘直徑，會增加椎弓根被螺釘撐裂或者螺釘外露導(dǎo)致神經(jīng)損傷的風(fēng)險，有學(xué)者研究認為螺釘最大外徑不應(yīng)超過椎弓根橫截面積90%［5］。最新研究表明，若螺釘穿出椎弓根超過2 mm，螺釘松動的概率會增加17倍［6］，由此可見，椎弓根螺釘穿出椎弓根是螺釘松動的危險因素之一，增加螺釘?shù)闹睆绞钟邢?；Hirano等［7］在生物力學(xué)研究中發(fā)現(xiàn)了椎弓根螺釘60%的抗拔出力是由椎弓根部位提供的，過度的增加螺釘長度存在螺釘穿出椎體前方導(dǎo)致血管、臟器損傷的風(fēng)險增加。故增加螺釘直徑、長度所獲得的支撐力有限。

經(jīng)傷椎置釘通過傷椎及其上下椎體置入螺釘并縱向撐開從而起到修復(fù)、復(fù)位及穩(wěn)定椎體的作用，其固定原理類似力學(xué)杠桿效應(yīng)，并可對傷椎施加向腹側(cè)的壓力，有助于抵制懸浮效應(yīng)、提高橫向穩(wěn)定性及螺釘?shù)目骨谐隽Γ捎行г黾蛹怪€(wěn)定性［8～10］。在采用經(jīng)傷椎置釘法的同時，結(jié)合胸腰椎椎弓根邊界法確定路徑的置釘法進行置釘，取得了較好的內(nèi)固定支撐力。傳統(tǒng)技術(shù)只是確定置釘?shù)钠瘘c，即使其進釘點準確，但因沒有置釘路徑的指引，螺釘在進入的過程中可能會改變方向，出現(xiàn)明顯的偏差而發(fā)生椎弓根骨質(zhì)突破［11］的現(xiàn)象，而椎弓根邊界法置釘技術(shù)是螺釘全程路經(jīng)在椎弓根內(nèi)，更有效的保護了置釘路徑的骨皮質(zhì)，從而為內(nèi)固定提供了較傳統(tǒng)置釘更為堅強的支撐力［12］。

本研究結(jié)果顯示，兩組患者術(shù)后1周和12個月的VAS和ODI評分雖無明顯差異。伴隨患者下地活動后，雖有內(nèi)固定支撐，但傷椎高度仍會少量減少，但邊界組術(shù)后12個月傷椎壓縮變化程度明顯優(yōu)于傳統(tǒng)組，說明邊界組內(nèi)固定較傳統(tǒng)組更能提供較好的支撐力，可更好地維持傷椎高度，減少因高度丟失出現(xiàn)的后凸畸形、遲發(fā)性神經(jīng)損害、慢性腰背痛等的發(fā)生率。

綜上所述，胸腰椎椎弓根邊界法確定置釘路徑，能更有效地保護椎弓根的骨性四壁，從而提供了更好的力學(xué)支撐力，有效增加了脊柱穩(wěn)定性，減少了術(shù)后傷椎再壓縮的程度。