3D打印導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

（山東省文登整骨醫院，山東文登264400）

目前，椎弓根螺釘技術已經成為治療脊柱骨折最為常用的技術，但仍存在因支撐強度不夠而導致傷椎再壓縮、螺釘松動拔出等情況，嚴重者可能出現遲發性脊柱后凸畸形、神經損傷等［1］。胸腰椎骨折術后遠期由于內固定支撐強度不夠而無法維持傷椎高度，而恢復脊柱前柱的穩定性是防止術后內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到傷椎置釘，內固定物也出現了萬向釘、固定釘及單平面螺釘，以盡可能的復位傷椎高度；但鮮有針對置釘技術進行改良，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力傳導分析確定置釘路徑［3］，提高了置釘準確率，更好的保護了置釘路徑上的皮質骨，從而減少了內固定松動、拔出等情況，能提供更好的支撐強度?，F報告如下。

1 臨床資料

1.1 一般資料

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

1.2 手術方法

術前行X線、薄層CT檢查并導入Mimics軟件中重建三維模型，使用STL格式將模型導入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置釘法設計相應椎弓根釘的進釘點及釘道位置。在Geomagic Studio軟件中，提取預計置釘椎的關節突、椎板、棘突等結構，建立反向模板。并依據CT圖像設計椎弓根進釘點和釘道位置設計兩種導板，數據以STL格式進行保存，最后使用3D打印機打印出兩種導板實物（圖1a）。

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

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

術后常規治療1周后，指導行腰背肌功能鍛煉、佩戴腰部護具下地活動。

1.3 評價指標

記錄圍手術期資料。采用疼痛視覺模擬評分（visual analogue scale,VAS）、Oswestry功能障礙指數（Oswestry disability index,ODI）評價臨床效果。術后定期復查，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 統計學方法

采用SPSS 21.0軟件對數據進行統計學分析。計量數據以±s表示，組間比較采用獨立樣本t檢驗，組內兩時間點比較采用配對T檢驗。P<0.05為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 臨床結果

所有患者均完成手術，術中無血管、神經損傷等嚴重并發癥，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，均未出現神經癥狀，無再次翻修手術?；颊遃AS與ODI評分見表1，與術后1周相比，術后12個月兩組患者的VAS和ODI評分均顯著減少（P<0.05）。術后1周和術后12個月，兩組間VAS和ODI評分的差異均無統計學意義（P>0.05）。

2.2 影像評估

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

表1 兩組患者臨床與影像結果（±s）與比較

表1 兩組患者臨床與影像結果（±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（%）時間點術后1周術后1年P值術后1周術后1年P值術后1周術后1年P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，但仍存在較多因內固定松動、支撐力不足導致椎體高度再丟失等的情況，嚴重者甚至導致手術失?。?］。當然通過增加椎弓根螺釘的直徑或螺釘長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致神經損傷的風險，有學者研究認為螺釘最大外徑不應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，增加螺釘的直徑十分有限；Hirano等［7］在生物力學研究中發現了椎弓根螺釘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致血管、臟器損傷的風險增加。故增加螺釘直徑、長度所獲得的支撐力有限。

經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、復位及穩定椎體的作用，其固定原理類似力學杠桿效應，并可對傷椎施加向腹側的壓力，有助于抵制懸浮效應、提高橫向穩定性及螺釘的抗切出力，可有效增加脊柱穩定性［8～10］。在采用經傷椎置釘法的同時，結合胸腰椎椎弓根邊界法確定路徑的置釘法進行置釘，取得了較好的內固定支撐力。傳統技術只是確定置釘的起點，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，出現明顯的偏差而發生椎弓根骨質突破［11］的現象，而椎弓根邊界法置釘技術是螺釘全程路經在椎弓根內，更有效的保護了置釘路徑的骨皮質，從而為內固定提供了較傳統置釘更為堅強的支撐力［12］。

本研究結果顯示，兩組患者術后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，雖有內固定支撐，但傷椎高度仍會少量減少，但邊界組術后12個月傷椎壓縮變化程度明顯優于傳統組，說明邊界組內固定較傳統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的后凸畸形、遲發性神經損害、慢性腰背痛等的發生率。

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支撐力，有效增加了脊柱穩定性，減少了術后傷椎再壓縮的程度。