钟远鸣 吴卓檀 钟锡锋 万 通 何炳坤 吴思贤

(1 广西中医药大学第一附属医院骨科，南宁市 530001，电子邮箱：zym196395@sina.com；2 广西中医药大学研究生院，南宁市 530299)

寰枢椎连接着颅骨和下颈椎,其内部椎管容纳着高位颈髓,是神经中枢所在的区域[1-2]。寰枢椎不稳是指发育畸形、炎症、感染、创伤、肿瘤、先天性疾病及退变等因素致使寰枢关节或寰枕关节失去正常的对合关系,从而产生神经压迫或者关节功能障碍的病理改变[3-4]。寰枢椎不稳以颈区敏感或僵直、四肢共济失调或轻瘫等为主要特征，其发病隐匿，如得不到及时有效的诊治则可能会造成迟缓性脊髓损伤，所以需要对该病患者进行早期干预，以解除脊髓压迫和恢复寰枢椎的稳定性[5-7]。

后路椎弓根螺钉置钉技术用于治疗寰枢椎不稳最早由Resnick提出,其凭借着较高的骨性融合效果及优良的生物力学性能等优势，被逐渐普及并运用于寰枢椎不稳的治疗[8-9]。传统置钉技术采用的是结合影像设备徒手进行置钉，但寰枢椎与下颈椎的解剖结构存在着很大的差异性，置钉过程中容易因钉道产生偏差而造成神经血管的损伤，从而给螺钉置入造成了极大的困难[10-11]。有研究表明，采用传统置钉技术进行椎弓根螺钉置入的失误率为20.0%～30.0%，这可能带来严重的安全隐患，并有可能导致严重的术后并发症[12]。近年来，基于快速成型技术发展而来的3D 打印导板辅助置钉技术是一种用于提高寰枢椎椎弓根螺钉置钉准确性的新兴技术，理论上这种技术可以提高传统内固定手术的有效性与安全性。近年来，已有不少学者报告了3D打印导板辅助置钉技术与传统置钉技术治疗寰枢椎不稳的疗效差异，但这两种技术的优劣仍有较大争议，且尚未有系统评价结果予以论证。因此，本文通过Meta分析的方法系统比较两种技术的疗效差异，以期为临床与科研提供循证医学依据。

1 资料和方法

1.1 文献检索 计算机检索知网、维普、万方、PubMed、中国生物医学文献服务系统、Cochrane Library、Embase等数据库，时间自建库至2020年8月，搜集有关3D打印导板辅助置钉技术与传统置钉技术治疗寰枢椎不稳的临床对照试验，并手工检索相关论文，语种为中英文。中文检索词包括3D打印、快速成型技术、导板、导航模板、寰枢椎、内固定、辅助手术、辅助技术；英文检索词：3D printing、3-dimensional printed、template、navigational guiding template、guide plate、atlantoaxial instability、rapid prototyping technology、pedicle screw。

1.2 文献的纳入与排除标准

1.2.1 纳入标准：(1)研究类型为目前已经公开发表的关于3D打印导板辅助置钉技术与传统置钉技术治疗寰枢椎不稳的临床对照试验；(2)研究对象为临床上被确诊为寰枢椎不稳并行后路内固定手术的患者；(3)干预措施，导板组应用3D打印导板辅助置钉技术，传统组应用传统置钉技术；(4)观察指标包括术后视觉模拟量表(Visual Analogue Scale，VAS)评分、术后日本骨科协会(Japanese Orthopaedic Association，JOA)评分、手术时间、术中出血量、置钉准确率、透视次数、并发症发生率，其中置钉准确的评价标准为螺钉完全置于椎弓根内部。

1.2.2 排除标准：(1)研究类型不符合的文献，如动物实验、综述、病例报告、尸体研究等；(2)无法获取全文且联系作者困难的研究；(3)分组不明确、数据不完整的研究。

1.3 文献筛选、资料提取 由两名研究员负责检索文献，分别独立提取文献资料后再进行相互核对，资料核对过程如有意见分歧则通过进一步讨论解决。文献筛选流程为：通过阅读题目和摘要将明显不符合的文献排除，进一步阅读全文结合排除标准与纳入标准判定是否纳入。需要提取的资料包括第一作者、文献发表时间、样本量、性别、年龄、随访时间及观察指标等。

1.4 文献质量评价 对于纳入的随机对照研究，采用Cochrane评估工具进行质量评估，评价的内容涉及随机序列的生成、隐藏与盲法的实施、结局指标的完整性、选择性报道及其他偏倚等方面。对于纳入的非随机对照研究，采用纽卡斯尔-渥太华量表(Newcastle-Ottawa Scale,NOS)[13]的相关条目进行质量评价，总分为9分，分数越高则文献质量越好，以5分以下者为低质量研究。NOS的具体条目：(1)暴露组的病例是否具有代表性；(2)非暴露组的选择方法是否与暴露组来自同一社区；(3)暴露因素的确定方法是否可靠；(4)确定研究时是否确定结局指标；(5)研究是否控制了年龄和其他重要因素；(6)结局的评价是否充分；(7)随访时间是否足够长；(8)随访病例是否足够充分。

1.5 统计学分析 采用Stata/SE 12.0软件进行Meta分析。二分类变量使用相对危险度(relative risk，RR)和95%CI进行分析；连续性变量数据使用加权均数差(weighted mean difference，WMD)及95%CI进行分析；P<0.05时说明差异有统计学意义。数据间的异质性运用P值及I2进行判断，若P≥0.1且I2≤50%可判定为存在异质性的可能性小，使用固定效应模型分析；反之则使用随机效应模型分析，同时分析数据的异质性来源，可采用亚组分析或敏感性分析对数据做进一步处理。Meta分析的发表偏倚由Egger′s定量检验的结果进行判断，当P>0.05时可判定为存在发表偏倚的可能性较小。

2 结 果

2.1 文献筛选结果及基本信息 共检索到文献278篇，其中中文文献211篇，英文文献67篇，经剔重后获得132篇；根据纳入、排除标准，通过阅读题目及摘要后选出76篇文献；最后精读全文选出9篇文献纳入研究。文献资料情况见表1。

2.2 文献质量评价 纳入的9个研究均为回顾性队列研究，采用NOS量表对文献质量进行评价，其中4个队列研究的质量评价得分为8分，5个队列研究为7分。见表1。

表1 纳入研究的基本特征

2.3 Meta分析结果

2.3.1 术后VAS评分：共4个研究[16,18-19,21]比较了两组患者治疗后的VAS评分。各研究间存在异质性的可能性大(I2=98.3%,P<0.001)，采用随机效应模型进行分析。Meta分析结果显示，两组术后VAS评分差异无统计学意义[WMD(95%CI)=-0.36(-0.84，0.12)，P=0.144]。见图1。

根据治疗后VAS评分的评估时间点进行亚组分析，部分亚组中各研究间存在异质性的可能性较大(I2>50%或P<0.1)，均采用随机效应模型进行分析。Meta分析结果显示，两组术后3 d、6个月的VAS评分差异均无统计学意义[WMD(95%CI)=-0.01(-0.28，0.25)，P=0.914；WMD(95%CI)=-0.61(-1.59，0.37)，P=0.225]；术后12个月，导板组VAS评分低于传统组[WMD(95%CI)=-0.23(-0.32，-0.15)，P<0.001]。见图1。

图1 导板组与传统组术后VAS评分比较的森林图

2.3.2 术后JOA评分：共4个研究[16，18-19,21]比较了两组患者治疗后的JOA评分。各研究间存在异质性的可能性大(I2=75.0%,P<0.001)，采用随机效应模型进行分析。Meta分析结果显示，两组术后JOA评分差异无统计学意义[WMD(95%CI)=0.39(-0.21，0.98)，P=0.204]。见图2。

根据治疗后JOA评分的评估时间点进行亚组分析，部分亚组中各研究间存在异质性的可能性较大(I2>50%或P<0.1)，均采用随机效应模型进行分析。Meta分析结果显示，术后3 d、6个月、12个月，两组的JOA评分差异均无统计学意义[WMD(95%CI)=0.24(-0.47，0.94)，P=0.510；WMD(95%CI)=0.45(-0.82，1.71)，P=0.487；WMD(95%CI)=0.21(-0.24，0.66)，P=0.352]。见图2。

图2 导板组与传统组术后JOA评分比较的森林图

2.3.3 手术时间：共9个研究[14-22]比较了两组患者的手术时间。各研究间存在异质性的可能性小(I2=91.7%,P<0.001)，采用随机效应模型进行分析。Meta分析结果显示，导板组的手术时间短于传统组[WMD(95%CI)=-22.30(-33.80，-10.80)，P<0.001]。见图3。

图3 导板组与传统组手术时间比较的森林图

2.3.4 术中出血量：共9个研究[14-22]比较了两组患者的术中出血量。各研究间存在异质性的可能性小(I2=96.4%,P<0.001)，采用随机效应模型进行分析。Meta分析结果显示，导板组的术中出血量少于传统组[WMD(95%CI)=65.71(-101.29，-30.13)，P<0.001]。见图4。

图4 导板组与传统组术中出血量比较的森林图

2.3.5 置钉准确率：共8个研究[14-16,18-22]比较了两组患者的置钉准确率。各研究间存在异质性的可能性小(I2=85.2%,P<0.001)，采用随机效应模型进行分析。Meta分析结果显示，导板组的置钉准确率高于传统组[RR(95%CI)=1.26(1.12，1.42)，P<0.001]，见图5。

图5 导板组与传统组置钉准确率比较的森林图

2.3.6 透视次数：共6个研究[15-16,18-19,21-22]比较了两组患者的术中透视次数。各研究间存在异质性的可能性大(I2=95.6%,P<0.001)，采用随机效应模型进行分析。Meta分析结果显示，导板组的透视次数少于传统组[WMD(95%CI)=-3.34(-4.67，-2.01)，P<0.001]。见图6。

图6 导板组与传统组置透视次数比较的森林图

2.3.7 并发症发生率：共4个研究[15-16,19,21]比较了两组患者治疗后的并发症发生率。各研究间存在异质性的可能性小(I2=0.0%,P=0.801)，采用固定效应模型进行分析。Meta分析结果显示，导板组的并发症发生率低于传统组[RR(95%CI)=0.33(0.11，0.97)，P=0.044]。见图7。

图7 导板组与传统组并发症发生率比较的森林图

2.4 发表偏倚 本次分析共纳入9个研究，以手术时间为例分析发表偏倚。分析结果显示，经Egger′s定量检验，P=0.401，提示存在发表偏倚的可能性小，见图8。

图8 手术时间的Egger′s检验图

3 讨 论

寰枢椎不稳的手术治疗主要是采用椎弓根螺钉进行内固定，其治疗目的是恢复椎体稳定性和正常的椎间高度及曲度[23-24]。自1969年计算机成像技术发明以来，手术医生可通过透视设备观察患者脊柱的形态并制定手术方案[25-26]。随着科学技术的发展，目前3D打印技术已被应用于医疗的相关领域，相关技术不断得到革新，3D打印导板辅助置钉技术凭借其显著的置钉效果正逐渐在脊柱矫形领域普及，并推动手术向精准化和个体化发展[6,27]。本次Meta分析结果显示，3D打印导板辅助置钉技术和传统置钉技术的术后VAS评分、术后JOA评分以及并发症发生率差异均无统计学意义(均P>0.05)，说明两种技术均能取得良好的疗效。

寰枢椎椎弓根螺钉置钉的难点在于该部位存在着重要的血管神经及复杂的解剖结构[28-29]。然而，传统置钉技术主要是依靠影像学数据及骨性标记来完成置钉[28,30-31]，这种徒手置钉技术的效果很大程度上取决于术者的临床经验，因此会不可避免地导致螺钉的误置。例如，Rajasekaran等[32]的研究表明，徒手置钉的准确率约为60%，并且认为螺钉置钉位置的不准确将增加神经血管损伤的风险。相关研究显示，采用徒手置钉时，需要频繁采用术中透视来了解螺钉的位置，这样会增加手术时间及患者所受的射线剂量，从而增加手术的风险[33]。分析原因可能为：传统的徒手置钉技术依靠的是二维平片形式的影像学资料，这些资料缺乏立体的感观，同时该技术的操作步骤复杂，需要经过高强度的学习和经验积累才能在置钉过程中灵活应对寰枢椎形态的个体化差异；此外,椎弓根的大小和患者的颈椎对位情况也会影响螺钉插入的准确性,这些因素使得传统置钉技术存在很大的操作难度和诸多的手术风险。

与传统置钉方式不同，采用3D打印导板辅助置钉时，需要采用特定软件将患者寰枢椎的CT扫描数据进行三维重建,并根据剖面及三维结果对椎弓根螺钉的钉道做合适的调整以确保钉道的安全性和准确性，完成导板设计后可通过快速成型技术将寰枢椎仿真模型及导向模板打印出来[34-36]。故术前可以验证3D打印的导板与寰枢椎实体后部骨性结构的表面是否吻合良好，同时可以通过模拟置钉验证钉道是否安全有效；术中可将3D打印的导板附着于寰枢椎相应部位并将椎弓根螺钉从钉道内置入，从而发挥导板辅助置钉的作用[33,35]。本次Meta分析结果显示，3D打印导板辅助置钉技术在手术时间、术中出血量、置钉准确率、透视次数及并发症发生率等方面均优于传统置钉技术，说明3D打印导板辅助置钉技术具有更高的安全性。相关研究也表明，3D打印导板辅助置钉技术具有显著的优势：Chen等[34]发现，通过3D 打印导航模板的辅助可以显著提高椎弓根螺钉置入的准确率；Tan等[37]使用3D打印模型辅助置钉技术在术中置入494颗螺钉，其满意率高达96.3%，且术后未发现神经、血管损害情况；Chen等[38]在3D 打印技术辅助下对脊柱畸形患者进行椎弓根螺钉置钉，最终置钉满意率高达97.1%，同样也并未发现神经、血管损害情况；Cecchinato等[39]认为3D打印技术可以有效提高椎弓根螺钉置入的准确率、减少术中放射剂量及手术出血量等。由此可见,相对于传统置钉技术，3D打印技术加深了术者对寰枢椎病理状态的认知，同时术者可以通过3D打印导板获取寰枢椎最合适的螺钉进针点和钉道方向，且不会因为体位变化而发生错位失效现象；同时3D打印导板辅助置钉技术还具有置钉操作更简单、定位更准确、手术创伤更小等优点。

随着社会的发展及技术的创新，矫形手术在脊柱畸形方面的疗效已得到普遍认可，新技术的革新为患者创造了更优良的矫形效果，本次Meta分析的结果也表明新技术具有显著的优势。但是，其局限性也应受到重视：有学者认为CT扫描建模时的体位与术中体位的差异，可能会影响到椎弓根螺钉通道的吻合度[40]；也有学者认为3D打印模型辅助置钉技术应该是集医学影像学、数字化三维重建技术、逆向工程、快速成型技术等于一体的系统性技术，但目前仍然缺乏相关的规范标准[41-42]。此外，3D打印模型辅助置钉技术是一种新技术，其潜在的技术风险仍不明确。相关研究仍需深入和完善，以便为患者及临床工作者提供更为安全有效的治疗方案。

本次研究的局限性在于：(1)虽然纳入研究的质量较高，但文献均为队列研究，缺乏高质量的随机对照研究作为补充；(2)个别指标经亚组分析后仍存在一些异质性；(3)纳入研究以国内为主，国外研究较少，使得研究涉及的地域范围较窄；(4)本文没有考虑到手术医生的操作水平、学习曲线等干扰因素，结局指标的测量结果也可能因主观原因导致一些差异，这可能是本次Meta分析的异质性来源，并且还可能降低最终结论的可信度。鉴于上述局限性，今后需开展更多设计合理的大样本、多中心随机对照试验对这两种置钉技术的效果进行进一步论证。

综上所述，3D打印模型辅助置钉技术在提高置钉准确率、缩短手术时间、减少术中透视次数、降低并发症发生率以及减少术中出血量等方面优于传统置钉技术，而两者在术后VAS评分和JOA评分方面比较并无显著差异，说明两种技术均能取得良好的疗效，但3D打印模型辅助置钉技术具有更高的安全性。