沈世彬 高慧珊 黄浩然 王宾 周政纲 李亮

腰椎间盘突出症（LDH）是指因各种原因导致椎间盘发生退行性改变，继而导致纤维环发生破裂，神经根或马尾神经因由破口突出的髓核刺激或压迫，进而出现以腰腿痛、下肢麻木、膀胱功能障碍等为主要临床表现的一种综合征［1］。近年来，LDH 的发病率呈现出逐年上升态势，而且越来越趋于年轻化，如未能及时就医诊治，会导致症状加重，甚至出现严重并发症，给病人的日常生活和工作带来了很多不良影响［2］。

脊柱内镜技术现已成为最具发展潜力的脊柱微创手术技术之一，而经皮椎间孔镜下腰椎间盘切除术（PELD）作为目前发展成熟且应用广泛的脊柱内镜技术，已成为脊柱外科临床医生治疗LDH的主要手术方式，并且取得了不错的效果［3］。但PELD对术者的手术技术水平、操作技巧、手术经验及空间想象力等各方面都有着较高的要求，而精确穿刺的成功与否往往是PELD 手术能否顺利进行的关键［4］。反复穿刺会造成手术时间延长、透视次数增加，甚至导致并发症的发生率增加，对术者及病人身心皆造成了不良影响［5-6］。

近年来，随着科技日新月异的发展以及对精准医疗的高要求，数字化3D打印技术受到国内外专家的重视并在脊柱外科领域广泛应用，使脊柱复杂的解剖结构得以实体展现，而其个性化定制及可以实现精准医疗等特点［7］，为临床提供更直观、可靠、高效的诊断及手术治疗方法，也为脊柱外科各类手术提供了更多选择，从而进一步提高了临床手术效果［8］。本研究通过对3D 打印导板在PELD 治疗LDH 中应用的临床效果进行探讨，为临床术式的选择提供参考。

资料与方法

一、纳入及排除标准

纳入标准：①病人均经CT、MRI 检查诊断为单节段LDH，伴腰腿痛及下肢麻木等症状；②经3个月以上保守治疗无效者；③病人首次因腰椎疾患行手术治疗，且脊柱无外伤史及先天性发育畸形。

排除标准：①既往合并脊柱恶性肿瘤、脊柱结核及其他严重的感染性疾病病史者；②病人存在精神分裂等严重精神类疾病；③过度肥胖者；④失访者。

二、一般资料

选取2020年8月至2021年8月在我院采用PELD治疗单节段LDH 的48 例病人，根据是否采用3D 打印导板分为导板组和对照组。其中导板组24例，男14 例，女10 例；年龄为（47.38±5.69）岁（38～60 岁），均应用3D 打印导板辅助穿刺后再行PELD 手术。对照组24例，男13人，女11人，年龄为（46.83±5.05）岁（39～58岁），单纯采用PELD治疗。两组病人一般资料比较，差异均无统计学意义（P＞0.05，表1）。所有病人及家属均知情并同意接受手术治疗。

三、手术方法

两组病人均由我科同一组具有资质的手术医生进行手术，且由同一组器械护士协助完成手术，所有病人术前予以镇痛药物超前镇痛，术中使用利多卡因、罗哌卡因及盐水配比的局麻药进行逐层浸润麻醉，必要时辅助静脉镇痛药物，并取健侧卧位。

对照组病人均单纯采用PELD进行手术。病人在手术床上摆好体位后，通过“C”型臂X 线机进行腰椎正侧位透视，对病变的椎间隙进行明确定位后，标定腰椎棘突中线，平行于病变椎间隙经病变椎间盘上缘划一条水平线，在棘突正中连线向患侧旁开10～14 cm处确定手术经皮穿刺点，常规消毒、铺巾，沿穿刺路径进行逐层局部浸润麻醉，经皮穿刺针自穿刺点刺入，边进针边透视，直到针尖抵达靶点部位。穿刺完成后，以穿刺针为中心在皮肤上作0.8～1.0 cm手术切口，经穿刺针插入导丝，保持穿刺针及导丝的位置不变并拔出穿刺针，沿导丝从小到大逐级置入扩张导棒对软组织进行扩张，先后取用Tom针及麻花钻对关节突进行处理，最后沿着导棒置入工作套管，“C”型臂X线机透视确定位置正确后，安置椎间孔镜等镜下操作系统，镜下摘除突出的髓核组织，对椎间盘行射频消融及纤维环成形处理，镜下探查神经根，并完成对神经根的松解。镜下可见神经根活动度良好及神经根随心跳出现震动，移除的椎间盘组织量与MRI 所见相当且直腿抬高试验为阴性，则认为减压充分，镜下彻底止血，然后退出椎间孔镜及工作套管，予以切口缝合并行敷贴包扎。

组别导板组对照组t（χ2）值P值例数24 24患病节段（例）性别（例）男14 13 0.085 0.771女年龄（images/BZ_28_1831_778_1854_829.png±s，岁）L3/4 L4/5 L5S1 10 11 46 12 11 87--47.38±5.69 46.83±5.05 0.349 0.729 0.510 0.775

导板组采用3D 打印导板辅助下穿刺行PELD手术。术前所有病人均作好髂嵴、棘突及相关位点标记（图1 a），嘱病人保护标记点，术中定位时使用，并于各标记点粘贴显影材料后，使用64 排螺旋CT行腰椎薄层扫描（图1 b），扫描后将扫描数据进行转换，取得DICOM 格式数据，随后导入Mimics 软件。设定Mimics软件的阈值，提取数据并建立腰部及腰椎模型，构建椎体并反复调整模拟穿刺通道，选择椎间孔镜工作的最佳工作通道（图1 c、d），在Mimics中通过逆向穿刺设计与髂骨及标记位点匹配并完全与皮肤相贴合的导板（图1 e），进行个性化3D 导板的1∶1 比例打印（图1 f），3D 打印导板由我院3D 打印转化中心工作人员制作完成。导板使用新型的生物基及可生物降解材料（聚乳酸）制作而成，制作完成予以确认无误后送手术设备室进行等离子消毒备用。术中病人摆好体位后，常规消毒、铺巾，根据术前病人髂嵴及保留的标记位点由助手确定导板摆放位置，安置并固定3D打印导板（图1 g），术者再次确认导板位置无误后开始手术，通过穿刺通道进行逐层局部浸润麻醉（图1 h），待麻醉完成后，术者持穿刺针经穿刺通道进入，使穿刺针针尖抵达手术靶点位置后，插入导丝并拔出穿刺针，去除3D打印导板，其余手术方法及过程与对照组一致，此处不再赘述。

图1 导板组手术流程 a：术前标记点标记；b：粘贴显影材料后病变部位CT 扫描；c、d：提取腰椎数据并重建，模拟穿刺及设计工作通道；e：设计并构建导板模型；f：3D 打印导板的实体模型；g、h：术中3D打印导板的应用

四、术后处理

术后住院期间，两组病人均由同一组护理人员进行脊柱外科常规护理，术后当日要求病人平卧，术后均对两组病人给予常规心电监护、吸氧，辅以激素、脱水剂及营养神经药物对症治疗。术后第2天，嘱病人佩戴腰围外固定下地活动，术后2～3 天病人可出院，要求所有手术病人卧床休息2周，进行1个月以上的常规支具佩戴，并同时进行营养神经药物治疗及腰背肌锻炼等康复功能训练，3 个月内避免剧烈运动、弯腰负重及重体力劳动。所有手术病人均由手术医生进行术后随访，每个月定时通过电话随访病人术后恢复情况，术后1、3、6 个月要求病人至门诊复查相关影像学检查，完善病人术后评估并作好随访记录。

五、观察指标

比较两组病人的术中评价指标（包括手术时间、术中出血量、穿刺次数、穿刺时间、透视次数），住院时间和术后相关并发症发生率，术后1天、1周、1个月及3 个月的疼痛视觉模拟量表（VAS）评分，以及术后1 周、1 个月及3 个月的日本骨科协会（JOA）评估治疗分数［2］，采用改良MacNab疗效评定标准对术后病人末次随访时的手术疗效进行评价。

六、统计学分析

本研究通过SPSS 26.0软件（IBM公司，美国）进行统计分析，术中评价指标、住院时间、VAS 评分及JOA 评分等计量资料用±s表示，采用独立样本t检验进行组间比较；采用方差分析比较同组内不同时间的得分，采用配对t检验对同组内手术前后的得分进行两两比较。优良率及并发症发生率则采用χ2检验进行统计分析，P＜0.05为差异有统计学意义。

结 果

一、两组术中评价指标及住院时间比较

在手术时间、术中出血量、穿刺次数、穿刺时间、透视次数及住院时间的比较中，导板组均低于对照组，差异有统计学意义（P＜0.05，表2）。

二、两组VAS评分比较

两组同组内VAS 评分比较，术后各时间点的评分均低于术前，差异有统计学意义（P＜0.05）；导板组在术后1 天、1 周时的VAS 评分优于对照组，差异有统计学意义（P＜0.05）；但在术后1个月、3个月的VAS评分比较中，两组之间差异无统计学意义（P＞0.05，表3）。

三、两组JOA评分比较

两组同组内JOA 评分比较，术后较术前均明显升高，差异具有统计学意义（P＜0.05）；两组病人术后各时间段JOA评分比较，差异无统计学意义（P＞0.05，表4）。

四、两组手术效果比较

术后随访（9.33±1.24）个月（7～12 个月）。在末次随访时，根据改良MacNab 疗效评定标准，导板组：优17 例，良5 例，可2 例，优良率为91.67%（22/24）；对照组：优15例，良5例，可3例，差1例，优良率为83.33%（20/24）。两组优良率比较，差异无统计学意义（χ2=0.190，P=0.663）。

组别导板组对照组t值P值例数24 24--手术时间（min）44.13±4.52 65.29±6.38-13.225＜0.001术中出血量（mL）21.04±5.31 31.46±6.83-5.896＜0.001穿刺次数（次）3.00±1.32 7.08±1.44-10.237＜0.001穿刺时间（min）7.58±1.38 12.79±2.02-10.425＜0.001透视次数（次）10.13±2.15 17.54±4.41-7.399＜0.001住院时间（d）3.13±1.23 4.67±1.52-3.862＜0.001

五、两组术后并发症发生情况比较

两组术后均未发生硬脊膜损伤及感染，导板组出现神经损伤1 例（4.17%），减压不彻底1 例（4.17%）；对照组术后出现浅层皮下血肿2 例（8.33%），神经损伤2 例（8.33%），减压不彻底1 例（4.17%）。两组在术后并发症发生率比较（8.33%vs.20.83%），差异无统计学意义（χ2=0.669，P=0.413）。

讨 论

从2002 年Yeung 等［9］提出椎间孔镜微创技术，到2008 年Choi 等［10］报道了经皮椎间孔镜髓核摘除术后获得了很好的临床满意率，PELD 已逐步成为治疗LDH的重要手术方式之一，在临床手术中以其创伤小、出血少、并发症少、术后恢复快、手术及住院时间短等优点，已得到广大学者的肯定［11］。3D打印技术使临床医生对脊柱疾病的认识从二维层面进入到三维立体空间层面，从而可以更加形象、直观、立体地了解疾病，进一步制定合理的、个体化的手术方案，为脊柱外科专业的临床手术治疗提供了不同的治疗方案，并且直接或间接地提高了手术的安全性和疗效［12］。

本研究通过将3D 打印导板与PELD 相结合并应用于临床手术中，是将3D 打印技术的数字化、个性化和精确化医疗手段与经皮椎间孔镜技术的微创化治疗相融合，从而更好地解决经皮椎间孔镜最为棘手的穿刺定位问题，提高穿刺及手术的效率。本研究结果显示：两组在术中评价指标（手术时间、术中出血量、穿刺次数、穿刺时间、透视次数）及住院时间的比较中，导板组均显著优于对照组，说明采用3D打印导板辅助下穿刺行PELD可以明显减少透视次数，减少了整个手术过程的操作时间，从而进一步提高了手术效率，与史舅生等［13］的研究结果一致。与术前相比，两组病人的VAS 评分及JOA评分均较术前获得了明显改善，而在两组组间的JOA评分、术后并发症发生率及术后改良MacNab 疗效评定优良比率的比较中，导板组与对照组无显著性差异，说明3D 打印导板应用于PELD 治疗LDH 能获得与常规PELD 手术一致的治疗效果，且术后临床效果确切。在两组组间比较中，导板组在术后1天及术后1周时的VAS 评分均优于对照组，说明采用3D 打印导板辅助下穿刺行PELD对术后短期内疼痛的缓解及术后康复也具有积极作用，而对照组术后病人多以腰部疼痛为主，考虑可能是由于对照组穿刺次数相对较多，对皮下组织及肌肉损伤更为严重所导致。

虽然数字化3D打印技术的优点突出，在临床应用中较传统手术也具有明显优势，但在整个研究过程中我们发现在通过采用3D 打印导板辅助PELD治疗LDH时同样存在一定的问题［14-15］：①3D打印导板的制作需要专业技术人员操作，而他们均非脊柱外科专业，制作过程需反复多次沟通及调整；②3D打印技术在建模及模型打印等环节花费时间较长，不适合在急诊及临时调整手术方案的手术中应用；③对于肥胖或过度消瘦病人，存在骨性标志无法触及、皮肤组织的松弛及柔软度变化、导板无法稳定固定等情况，从而直接或间接影响穿刺的精确性；④术中手术体位的微小变化、导板消毒后产生的形变及不同导板打印机的精度也会对穿刺的精准度造成不同程度的影响；⑤3D 打印导板产生额外费用，使病人住院及手术成本增加；⑥对于存在高髂嵴的病人，在进行3D 导板设计时会存在困难，根据我们的经验，通过确定最佳穿刺通道后，对于高髂嵴的情况，我们会将通道设计成椭圆形，以增加穿刺时适当（5°左右）的活动空间，从而增加穿刺时的调整幅度，以解决高髂嵴对手术操作时的影响情况。所以，在脊柱外科临床手术中使用该技术时，应充分考虑到以上问题，评估病人是否适合该技术，以避免因病人自身因素对手术治疗造成影响和资源的浪费，并且对3D 打印导板的持续性改进和优化也是我们应该密切关注并及时解决的问题。

通过本次研究可发现，在脊柱外科的内镜手术中，通过在PELD 中应用3D打印导板进行辅助治疗LDH 的手术方式，能获得与单纯PELD 手术一致的治疗效果，并且明显提高了穿刺准确性，进一步提升了椎间孔镜微创的精准度，从而减少了因反复穿刺而带来的手术创伤及透视辐射伤害，使医患双方的健康得到保护；同时，3D打印导板在PELD中的应用提高了穿刺效率及缩短手术时间，进一步提升了手术效率，并且对术后短期内疼痛的缓解及术后康复也具有显著作用；此外，对于PELD 的初学者，能帮助他们更好地建立三维立体画面，缩短PELD 的学习时间，树立其对手术的信心，提高病人的就医满意度。

通过将3D 打印导板应用于PELD 中辅助治疗LDH的临床效果显著，具有良好的应用价值和临床使用前景，值得在临床中进行推广。相信随着科技的不断创新和进步，数字化3D打印技术在脊柱外科手术治疗中会发挥出越来越大的作用和价值。因本研究为小样本量研究，且随访资料不充分，在临床上仍需大样本量进行进一步的研究，以获得更加准确的研究结果。