陈毅 赵亮△ 王利民

创伤性脊柱后凸保守治疗欠佳，患者往往需要手术治疗[1-2]。近年来，四级截骨术被应用于治疗创伤性脊柱后凸，但由于脊柱解剖复杂，不同患者手术方案不一样，导致手术难度大、风险高[3-4]。目前，3D打印在肿瘤切除、四肢及脊柱畸形矫正和骨折治疗方面都有很好地应用[5-8]。但采用3D打印辅助四级截骨术治疗创伤性脊柱后凸的研究报道尚少。因此，本研究通过对临床资料的回顾性分析，探讨3D打印辅助四级截骨术在创伤性脊柱后凸术前规划中的临床应用。

1 临床资料

1.1 一般资料

回顾性分析2019年1月至2019年12月于郑州大学第一附属医院接受3D打印辅助四级截骨术治疗的创伤性脊柱后凸畸形患者。共有30例创伤性脊柱后凸畸形患者(男18例，女12例)纳入本研究。手术时年龄20～62岁，平均(43.8±9.2)岁。本研究获得本医院医学伦理委员会批准。

1.2 纳入标准

1)临床被诊断为创伤性脊柱后凸畸形；2)临床资料及影像学资料完整；3)符合创伤性脊柱后凸畸形手术适应证；4)术后随访时间≥12个月。

1.3 排除标准

1)先天性、病理性骨折、强直性脊柱炎、脊柱结核等原因引起的脊柱后凸畸形；2)患者的冠状面存在脊柱侧凸畸形且侧凸>10°；3)患者有脊柱手术史。

2 方法

2.1 手术方法

对患者行脊柱0.5 mm薄层CT(德国，西门子公司)扫描，将图像数据以DICOM格式保存并导入Mimics 17.0(Materialise公司，比利时)，在软件内进行虚拟截骨操作，设计多种截骨方案，在电脑上模拟出不同方案的截骨效果，对比不同方案的矫形效果，确定最优手术方案，记录截骨的部位、角度、数量，测量截骨节段在椎板和椎体后缘的截骨宽度，同时记录椎弓根螺钉置入的位置、方向。将Mimics软件三维重建虚拟复位后的后凸模型用3D打印机实施打印。术前通过3D模型仔细观察病变部位及椎弓根，避免在狭窄处置钉，最后将模型消毒后供术中参考。在全麻下，患者取俯卧体位，锐性分离两侧椎旁肌至两侧关节突关节外侧，充分显露椎板及关节突关节，以术前体外模拟截骨的最优方案为指导，以3D打印模型为参考，在后凸畸形椎体上下两侧的邻近椎体打入合适的椎弓根螺钉，充分显露后凸顶椎椎弓根，然后用磨钻经椎弓根开凿洞口进入椎体，按照术前确定的最佳截骨矫形方案行四级截骨术。一侧截骨完成后，单侧置棒临时固定，然后进行对侧截骨。两侧截骨完成后，潜行修整上位椎板下缘和下位椎板上缘，防止矫形复位时对神经根造成机械性压迫。将术中截骨获得的松质骨咬成碎骨粒植于顶椎上下椎间隙。放置预弯棒，连接椎弓根螺钉，逐步加压使截骨面闭合，C臂机透视确定截骨面对合良好，用适量生理盐水冲洗切口，见无活动性出血，然后放置负压引流管。手术中所有操作都在体感诱发电位、运动诱发电位监护下进行。

2.2 疗效评价

测量指标：1)脊柱后凸Cobb角。2)腰椎前凸角(Lumbar Lordosis,LL)：T12椎体下终板与S1椎体上终板之间的角度(LL后凸记为正值，前凸为负值)。3)矢状面平衡(Sagittal Vertical Axis,SVA)：经C7椎体中心的铅垂线(C7PL)距S1后上角之间的水平距离(C7PL在骶骨后上角前方记为正值，后方为负值)。4)骨盆投射角(Pelvic Incidenxe,PI)：S1上缘中点至股骨头中心点连线与S1上缘中垂线的夹角(双侧股骨头不重合时，取两中心点连线的中点)。5)骨盆倾斜角(Pelvic Tilt,PT)：S1上缘中点至股骨头中心点连线与铅垂线之间的夹角。6)骶骨倾斜角(Sacral Slope,SS)：S1上缘与水平线的夹角。

2.3 统计学方法

3 结果

3.1 一般资料

30例患者的手术时间为70～170 min，平均(123.2±47.9)min，术中出血量为300～900 mL，平均(520.8±90.1)mL。所有患者均获得随访，随访时间为12～20个月，平均(15.7±3.1)个月。术口愈合良好，未出现感染、内固定松动、内固定断裂、神经、血管损伤等并发症。末次随访时所有患者均获得良好的骨性融合。

3.2 术后结果评价

Cobb角、LL术后2周与术前比较，差异均有统计学意义(P<0.05)，Cobb角、LL术后2周与末次随访比较，差异均无统计学意义(P>0.05)；此外，术前与术后2周、术后2周与末次随访的SVA，PI，PT，SS比较，差异均无统计学意义(P>0.05)，见表1。典型病例资料见图1-3。术后2周及末次随访VAS 评分和ODI较术前均明显改善(P<0.05)。末次随访与术后2周VAS评分和ODI比较差异有统计学意义(P<0.05)，末次随访时VAS评分和ODI均小于术后2周(见表2)。

表1 患者术前、术后2周及末次随访影像学参数比较

图1 患者1，女，43岁，矫形效果良好

图2 患者2，女，60岁，矫形效果良好

图3 患者3，女，52岁，矫形效果良好

表2 VAS和ODI评分比较

4 讨论

当疼痛对患者的生活质量有严重影响时，或病情不断进展并出现神经功能损害，或脊柱后凸Cobb角>30°时，创伤性脊柱后凸畸形患者的首选治疗方案是手术治疗[9]。手术目的是重建矢状面平衡，防止后凸畸形的进展，改善患者的临床症状，提高患者的生活质量。经椎弓根椎体截骨术(Pedicle Subtraction Osteotomy，PSO)是目前应用比较多的一种手术方式，Schwab等[10]将脊柱截骨术分为六级，其中PSO属于三级截骨。创伤性后凸畸形患者的椎间盘在脊柱骨折时容易被损伤，由于PSO截骨并没有切除截骨椎体的上位椎间盘，因此受损破坏的椎间盘可能进入截骨面内，无法保证骨与骨的直接接触，导致融合效果欠佳，此外还可引起椎间盘源性腰背部疼痛，甚至加速椎间盘退变，导致椎间隙进一步狭窄。相比三级截骨，四级截骨增加了截骨椎体上方椎间盘和软骨终板的切除。由于四级截骨术切除了被破坏的椎间盘，所以松质骨接触面积大，可以达到骨与骨直接接触闭合，融合率高，而且还降低了椎间盘源性腰背部疼痛的发生率。但是目前四级截骨术主要依靠术前影像学资料作为手术依据，存在手术时间过长、术中出血量多等情况，且手术医生在术前对脊柱后凸畸形缺乏直观性的认识，使得手术过程中容易出现神经、血管、脊髓损伤等现象[5]。目前，设计个体化手术方案、提高手术精准度、精简手术流程、缩短医护工作者术中的放射线暴露是我国脊柱外科领域需要解决的难题[11]。

随着3D打印技术在临床上的广泛应用，脊柱外科医生可以在术前通过软件重建出患者脊柱畸形附近各组织的解剖关系，获取3D打印脊柱模型，在电脑上预模拟并操作椎弓根螺钉的置入、截骨数量以及截骨部位、角度等情况，根据不同患者的脊柱畸形特点，制定个体化的手术方案[12-13]。本研究结果表明：患者术前LL为-61.7°±11.5°，SVA为(95.9±41.3)mm，PI为44.1°±7.6°，PT为16.3°±6.7°，SS为28.6°±7.3°，与既往文献报道中的正常人矢状面参数相比，存在LL增大的趋势，但未发生骨盆矢状面参数的代偿，也未发生矢状面躯干失衡[14]。笔者分析术前LL的改变可能是创伤性脊柱后凸畸形引起相邻的腰椎代偿的结果。另外，术前与术后2周、术后2周与末次随访的SVA，PI，PT，SS比较，差异均无统计学意义(P>0.05)，说明手术前后骨盆参数未发生代偿，矢状面未发生失衡，其原因可能与创伤性脊柱后凸畸形的受累节段较短、受伤程度较轻、脊柱的退变程度较轻有关。本研究结果显示：Cobb角由术前平均42.6°±7.2°矫正至10.7°±4.4°，随访中矫正无明显丢失(P>0.05)；LL由术前-61.7°±11.5°矫正至-47.8°±8.7°，随访中矫正无明显丢失(P>0.05)，说明3D打印辅助四级截骨术可以很好地矫正创伤性脊柱后凸畸形。此外，患者术后VAS及ODI评分较术前均明显改善，差异有统计学意义(P<0.05)，说明3D打印辅助四级截骨术可以有效改善创伤性脊柱后凸畸形患者的临床症状。3D打印技术使脊柱外科医生在术前就可以设计出个体化的3D打印模型，可以使手术医生术前在电脑上模拟不同的截骨部位和截骨方案，确定最佳的椎弓根螺钉的置入位置、方向以及截骨方案，并比较不同方案的矫形效果，详细评估各种手术方案的优劣，最后选择最优的手术方案。本组采用3D打印辅助四级截骨术设计手术截骨矫形及内固定方案，并用来指导实际手术，提高了脊柱矢状位及冠状位的矫形效果，降低了并发症的发生率，具有临床推广应用价值。

综上所述，3D打印模型可直观地显示创伤性脊柱后凸畸形椎体的形状、严重程度以及其与邻近椎体、血管、神经的空间关系，术前预模拟置钉、截骨、内固定等，可为实际手术提供参考。3D打印辅助四级截骨术治疗创伤性脊柱后凸畸形具有可行性，且临床效果满意。