三维重建数字骨科技术辅助胸腰椎椎弓根螺钉徒手置钉准确性的应用研究

张玉松，连 欣，张健荣

(广东省江门市新会区人民医院，广东 江门 529100)

胸腰椎固定术是胸腰椎骨折的主要手术方式，固定强度和融合效率决定手术成败。任何位置固定不良均会损伤神经，造成严重并发症的发生[1]。临床上常用的后路脊柱显露术不能直接观察到椎弓根，需依赖医生经验和解剖标志进行识别，即使有经验的脊柱外科医生均不能保证每次都取到最佳置钉方位。近年来随着数字技术的不断发展，数字骨科技术在脊柱外科中不断应用，使手术更加的微创和精确。在三维重建数字骨科技术的辅助下进行徒手置钉能够更加准确的定位，使手术创伤更小，操作更加稳定和便捷[2]。我院采取该项技术以来取得了较为满意的临床疗效，现报告如下。

1 资料与方法

1.1一般资料：纳入我院2015年12月～2017年2月胸腰椎骨折需要进行椎弓根固定的患者共76例，随机将患者分为两组，其中男40例，女36例。随机分为两组，每组38例，对照组男20例，女18例，平均年龄(62.85±10.69)岁；观察组男20例，女18例，平均年龄(63.84±9.84)岁，两组一般资料比较，差异无统计学意义(P>0.05)，具有可比性。

1.2诊断标准：本研究病例的诊断标准参照《实用骨科学》[3]对胸腰椎骨折的诊断标准，并符合《骨与关节损伤》[4]椎弓根固定术治疗标准。

1.3纳入标准：①符合本病诊断和治疗标准；②年龄40～75岁；③胸腰椎骨折损伤部位为胸11到腰2；④受伤到手术时间在5天内；⑤研究通过伦理委员会，且患者签署知情同意，依从性强。

1.4排除标准：①<40岁或>75岁；②多部位、多节段骨折；③肿瘤、严重系统疾病；④病理性或陈旧性骨折；⑤伴有强直性脊柱炎；⑤依从性差。

1.5研究方法：纳入研究病例均给予常规术前检查。采用三维重建技术，将CT数据进行分析，了解患者的椎体损伤情况。

1.5.1对照组：由我院具有经验的副主任以上医生进行手术操作，根据传统的解剖学定位方法，根据姜堰准备进钉位置之后植入内固定螺钉。

1.5.1观察组：利用三维重建数字骨科技术通过调整虚拟椎弓根螺钉钉道，寻找出最佳的进钉位置，确定钉道的走向，螺钉的长度及大小等，通过术后的脊柱数字化模型，将虚拟的定位和方向打印出来，选择合适的椎弓根螺钉，在手术操作过程中，按照预先设计好的进钉位置和方向进行徒手置钉。

1.6检查指标：记录两组患者的手术治疗各项指标：术中出血量、完成钉道准备时间、置入成功率、置入准确率。

1.7统计学处理：采用SPSS 20.0对数据统计分析，一次性置入成功率、置入准确率百分率的比较采用χ2检验；完成钉道准备时间、平均置钉出血量计量资料数据符合正态分布，采用独立样本t检验，以P<0.05表示差异具有统计学意义。

2 结果

2.1置入准确率、一次性置入成功率比较：观察组置入成功率、置入准确率均明显高于对照组，两组比较，差异具有统计学意义(P<0.05)，见表1。

表1置入准确率、一次性置入成功率比较[例(%)]

组别例数置入准确率一次性置入成功率对照组3833(86 84)25(65 79)观察组3837(97 37)35(92 11)χ2值3 0365 366P值0 0290 010

2.2平均置钉出血量、完成钉道准备时间比较：观察组术中出血量少于对照组，完成钉道准备时间短于对照组，两组比较差异具有统计学意义(P<0.05)，见表2。

组别例数平均置钉出血量(ml/枚)完成钉道准备时间(min/枚)对照组3818 56±8 895 56±1 85观察组3810 52±7 18①3 72±2 58①t值3 5633 636P值0 0230 022

3 讨论

胸腰椎骨折之后临床常用的方法是内固定治疗，经椎弓根螺钉固定可提高骨折断端的固定效率和融合程度，提高内固定的稳定性。但是任何部位的椎弓根螺钉植入均有可能造成脊髓神经损伤[5]。若能够准确定位，采取正确的进针方向和合适的螺钉长度及直径是决定内固定的成功率。临床上经典的后路脊柱显露技术能够直观椎弓根，但还需要依赖术者的经验，根据解剖学标志物判断进钉部位[6]。目前临床上的辅助技术包括X线透视、CT三维重建等，由于具有一定的辐射，且需手术摆位，增加了手术时间。计算机导航等方法由于个体化导向模板要求较高，需要时间长，时间和经济费用增加，因此不能良好的普及[7]。

近年来随着骨科数字技术的不断发展，计算机技术和医学临床得到了很好的交叉应用，数字化骨科学可重建骨骼并采取定位测量，实现了骨科手术的精确性，微创性更为明显，大大提高了手术效率[8]。数字化脊柱模型，可将人体等重大关节骨骼重建，进行手术模型操作，在胸腰椎骨折等重大创伤修复中，该项技术可以相应的寻找到最佳的手术定位。在数字骨科技术的帮助下，仍然还要强调术者的重要性，骨性结构需要与制定的模块箱匹配，才能实现良好的置钉效果[9]。手术是一个复杂的过程，需要多方面的参与，且多方面因素对其效果产生影响，术后可能发生移位和滑动，徒手置钉仍然是临床上最常用的置钉方法，目前该方法还未完善，遗传你寻找变异较小、手术创伤更小、简单易行的解剖学定位具有重要价值[10]。三维重建数字骨科技术以计算机辅助影像学定位为基础，辅助徒手置钉，强调计算机与术者技术两者的良好结合，本研究通过与采取透视定位植入的方法进行对比。结果显示，平均置钉出血量、完成钉道准备时间均少于对照组，椎弓根螺钉置入准确率、置钉优良率均优于对照组。采用三维重建数字骨科技术辅助徒手螺钉固定的方法，可寻找到最佳的进钉位置，确定螺钉的直径及长度，在确定的钉道内，螺钉对脊髓神经的损伤降低，提高了手术安全系数。

综上所述，随着数字化技术的不断发展，与医疗行业的结合和交叉也越来越密切，给脊柱外科医生带来了帮助，建立损伤目标位置的三维解剖模拟结构，在计算机上实现手术方案设计、修改，作出最佳的手术操作方案。可满足医生对手术的规划，选择正确和合适的椎弓根螺钉，通过解剖特点和椎弓根投影技术的集合，手术操作医生更有把握将手术完美完成，做到有的放矢，同时还应当强调术者的手术技术水平，虽然有数字化技术的帮助，但是术中仍然会出现各种突发事件，因此过硬的手术技术对手术成功也非常关键。

[1] 陈玉兵,陆 声,徐永清,等.个体化导航模板在胸椎椎弓根螺钉置入中的初步临床应用[J].中国脊柱脊髓杂志,2011,21(8):1156.

[2] Merc M,Drstvensek I,Vogrin M,et al.A multi-level rapid prototyping drill guide template reduces the perforation risk of pedicle screw placement in the lumbar and sacral spine[J].Arch Orthop Trauma Surg,2013,133(7):893.

[3] 胥少汀,葛宝丰,徐印钦等.实用骨科学[M].第3版,北京:人民军医出版社,2008,723-740.

[4] 王亦璁.骨与关节损伤[M].第3版.北京:人民卫生出版社,2009：1233-1275.

[5] 王建华,夏 虹,吴增晖,等.数字骨科技术在儿童上颈椎手术中的应用[J].中国脊柱脊髓杂志,2012,22(6):516.

[6] Hu Y,Yuan ZS,Spiker WR,et al.Deviation analysis of C2 translaminar screw placement assisted by a novel rapid prototyping drill template:a cadaveric study[J]. Eur Spine J,2013,22(12):2770.

[7] 张少杰,王 星,史 君,等.数字化导航模板辅助儿童胸椎椎弓根螺钉置钉的准确性[J].中国组织工程研究,2014,18(35):5660.

[8] Park JH,Jeon SR,Roh SW,et al.The safety and accuracy of freehand pedicle screw placement in the subaxial cervical spine:a series of 45 consecutive patients[J].Spine,2014,39(4):280.

[9] 高方友,王 曲,刘窗溪,等.个体化3D打印模型辅助后路螺钉内固定治疗颅颈交界区畸形[J].中华神经外科杂志,2013,29(9):896.

[10] Mason A,Paulsen R,Babuska JM,et al.The accuracy of pedicle screw placement using intraoperative image guidance systems[J].J Neurosurg Spine,2014,20(2):196.