应用3D打印个体化导板进行S2AI螺钉固定的临床精准性及安全性研究

罗志高 曹凯

摘 要：目的 研究应用3D打印个体化导板进行S2AI螺钉固定的临床精准性及安全性。方法 将2016年8月～2017年8月于我院接受S2AI螺钉固定治疗的40例退行性脊柱侧弯患者分为未采用3D打印个体化导板的对照组及应用3D打印个体化导板的观察组各20例，观察患者椎弓根壁损伤发生情况、S2AI螺钉钉道参数。结果 观察组椎弓根壁损伤发生率10.00%，对照组椎弓根壁损伤发生率20.00%，差异有统计学意义（P<0.05）；两组S2AI螺钉钉道参数相比较，观察组尾向偏角、外向偏角、钉道最大长度、钉道在骶骨内长度、髂骨宽度、进钉点与皮肤垂直距离均优于对照组，差异有统计学意义（P<0.05）。结论 应用3D打印个体化导板进行S2AI螺钉固定可降低患者椎弓根壁损伤发生率，提高临床精准性及安全性，值得推广使用。

关键词：3D打印个体化导板；S2AI螺钉固定；临床精准性；安全性

中图分类号：R687.3 文献标识码：A DOI：10.3969/j.issn.1006-1959.2018.06.004

文章编号：1006-1959（2018）06-0010-03

Clinical Accuracy and Safety of S2AI Screw Fixation with 3D Printed Individualized Guide Plate

LUO Zhi-gao1，CAO Kai2

（1.Pingxiang Xiangyaping Mine Cooperative Hospital，Pingxiang 337009，Jiangxi，China；

2.Department of Spinal Surgery，the First Affiliated Hospital of Nanchang University，Nanchang 330000，Jiangxi，China）

Abstract：Objective To study the clinical precision and safety of S2AI screw fixation using 3D printed individualized guides. Methods 40 patients with degenerative scoliosis treated with S2AI screw fixation in our hospital from August 2016 to August 2017 were divided into control group without 3D printed individualized guide plate and observation group with 3D printed individualized guide plate.20 patients in each group，the occurrence of the pedicle wall injury and the S2AI screw parameters were observed.Results The incidence rate of pedicle wall damage in the observation group was 10.00%，and the incidence of pedicle wall injury in the control group was 20.00%，the difference was statistically significant（P<0.05）；Comparing the two groups of S2AI screws，the tail angle， outward declination，the maximum length of the nail path， the length of the pin canal in the sacrum，the width of the ilium，the vertical distance between the entry point and the skin were all better than those in the control group，the difference was statistically significant（P<0.05），Conclusion Using 3D to print individual guide plate for S2AI screw fixation can reduce the incidence of pedicle wall injury，improve clinical accuracy and safety，and is worthy of popularization.

Key words：3D printed personalized guide；S2AI screw fixation；Clinical accuracy；Safety

S2AI螺钉固定是目前治疗腰椎病变常用手段，在实际应用中具有钉道长、内固定物稳定等优点，一经问世就受到了患者的广为青睐[1]。然而，既往采取的徒手置钉虽然能够取得较为理想的疗效，但术后并发症发生率相对较高，大幅延长患者康复时间，所以提高手术操作的精准性及安全性成为临床亟待解决的问题。3D打印个体化导板是一种随着影像技术快速发展而衍生出来的一种辅助置钉手段，将其应用于S2AI螺钉固定中无疑能够取得更为理想的疗效[2]。鉴于此，本次研究围绕应用3D打印个体化导板进行S2AI螺钉固定的临床精准性及安全性展开分析，报告如下。

1 资料与方法

1.1一般资料 将2016年8月～2017年8月于我院接受S2AI螺钉固定治疗的40例退行性脊柱侧弯患者分为未采用3D打印个体化导板的对照组及应用3D打印个体化导板的观察组，各20例。纳入标准：①无代谢性骨病者；②既往无腰骶骨盆手术史者；③临床依从性好者。排除标准：①S2AI螺钉固定禁忌者；②未签署知情同意书者。对照组中男12例，女8例，年龄40～65岁，平均年齡（55.27±1.03）岁，病程时间1.5～7年，平均病程（2.34±0.16）年；症状表现：腰痛14例，活动受限6例。观察组中男15例，女5例，年龄42～65岁，平均年龄（55.25±1.05）岁，病程时间1～7年，平均病程（2.30±0.15）年；症状表现：腰痛15例，活动受限5例。两组腰椎病变患者性别、年龄、病程等一般资料差异比较无统计学意义（P>0.05），可分组比对。

1.2方法 两组患者均接受S2AI螺钉固定治疗，患者取仰卧位，常规消毒铺巾后实施全身麻醉，将腹部悬空并寻找到S1骶孔外缘1 mm垂线与下缘1 mm水平线的交汇点，剥离双侧关节突关节并充分暴露S2骶后孔，利用取自椎板/棘突的骨块或者是髂后上棘的松质骨进行椎间融合。其中对照组未采用3D打印个体化导板，术中徒手置钉。观察组应用3D打印个体化导板，具体如下：术前实施CT检查并获取参数后通过阈值选取工具、区域增长工具、平滑处理等运算建立病变部位的三维模型，定位三维参考平面后提取部分解剖学形态，建立与该部分解剖形态一致的，厚度为2.5 mm的椎板-棘突为贴合面的反向导板（见图1），与模拟的进钉通道拟合并设计出带有导向孔的个体化导板，保存数据并与3D打印机连接后打印3D个体化导板实物。形态相吻合的反向基板设计完毕后倒入顶道数据，整合成为外置钉道未贯通的导板雏形，在布尔运算后贯通导板的钉道并对其边界处进行修整，3D个体化导板材质为光敏树脂材料，过氧化氢低温等离子后备用。

术中切开软组织并充分显露椎体后将打印好的3D个体化导板贴附于目标椎体表面以辅助固定，利用2mm电钻沿着导向孔逐一进钉，骶骨矢状面中尾向倾角34.1°、进钉点与皮肤垂直距离45 mm，入定轨迹横截面中外向倾角37.9°、最长钉道长度113.9 mm、骶骨内钉道长度30.1 mm、髂骨宽度15.5 mm，于C型臂X线机辅助下确认固定效果并逐层关闭创口[3]。置钉后辅助影像学表现见图2。

1.3观察指标 选取椎弓根壁损伤发生率、S2AI螺钉钉道参数作为观察指标，其中椎弓根壁损伤包括外側壁损伤、下壁损伤；S2AI螺钉钉道参数包括尾向偏角、外向偏角、钉道最大长度、钉道在骶骨内长度、髂骨宽度、进钉点与皮肤垂直距离，采用德国西门子公司生产的Sensation 16排螺旋CT系统测定。

1.4统计学方法 本次研究中所有数据均采用SPSS17.0统计软件进行处理，计量资料采用（x±s）表示，以t检验，计数资料采用[n（%）]表示，以χ2检验，P<0.05表示差异具有统计学意义。

2 结果

2.1两组椎弓根壁损伤发生率比较 观察组椎弓根壁损伤发生率10.00%，对照组椎弓根壁损伤发生率20.00%，差异有统计学意义（P<0.05），见表1。

2.2两组S2AI螺钉钉道参数比较 应用3D打印个体化导板的观察组各S2AI螺钉钉道参数均优于未应用3D打印个体化导板的对照组，差异均有统计学意义（P<0.05），见表2。

3 讨论

腰椎病变是目前我国中老年人群常见病、多发病且近些年来发病率呈明显上升趋势，引起了临床的高度重视。手术是治疗腰椎病变最有效的手段，在短时间内即可解除患者承受的病痛折磨且术后康复效果较为理想，成为临床主流治疗手段。尤其是S2AI螺钉固定具有钉道长、稳定性好、操作简便等优点，一经问世就得到了临床的广泛使用[4-5]。但是，既往多采取徒手置钉，使得操作精准性受到一定影响，不可避免的对周围神经血管带来损伤，引发脊髓损伤并延长患者康复时间。而计算机导航系统应用成本高，难以在我国基层卫生医疗机构推广使用，所以研发便于推广使用的辅助工具成为当务之急。

本次研究中应用3D打印个体化导板的观察组椎弓根壁损伤发生率10.00%，明显低于未使用3D打印个体化导板的对照组20.00%，差异尤为明显。在S2AI螺钉钉道参数比较上，观察组尾向偏角、外向偏角、钉道最大长度、钉道在骶骨内长度、髂骨宽度、进钉点与皮肤垂直距离均优于对照组，差异有统计学意义（P<0.05），由此结果提示，3D打印个体化导板应用与否对S2AI螺钉固定效果及安全性带来了直接的影响，可大幅提高手术操作的精准性及安全性。原因在于该导板是以影像学参数为基础，与腰椎病变患者实际情况相吻合并通过设计科学的进钉点和进钉方向使得钉道更长，稳定性更高，术中操作大幅降低了周围组织面临的损伤风险，故此安全性更高。此外，数字化技术的应用使得3D打印个体化导板更为符合实际情况，且可以预见性的、完美的解决术中可能出现的问题，无论是精确度还是成功率均得到了大幅提升。本次研究对3D打印个体化导板术中应用体会以作了总结，内容如下：椎板-棘突为贴合面的反向导板能够有效抵抗轴向钻削力，使得贴合更为紧密，应用价值更高。

综上所述，应用3D打印个体化导板进行S2AI螺钉固定可以提高临床精准性及安全性，值得推广使用。

参考文献：

[1]许可，蒲晓鹏，郑旺，等.3D打印个体化椎弓根导板研制及模拟置钉的准确性[J].中国组织工程研究，2017，21（23）：3724-3729.

[2]胡勇，袁振山，董伟鑫，等.个性化3D打印“定点-定向”双导板辅助寰枢椎后路椎弓根螺钉置钉技术的安全性和准确性[J].中华创伤杂志，2016，32（1）：27-34.

[3]张昊，胡亚威，刘阳，等.颈椎弓根置钉植入的新型3D打印导板有效性研究[J].中国临床解剖学杂志，2017，35（2）：147-150.

[4]盛晓磊，袁峰，李智多，等.3D打印组合式导板辅助下颈椎前路椎弓根螺钉置入与徒手置钉的准确性对比[J].中国组织工程研究，2017，21（3）：406-411.

[5]毛克政，王庆德，梅伟，等.3D打印个体化导板辅助颈椎椎弓根螺钉置钉的可行性研究[J].中华创伤杂志，2016，32（1）：47-50.

收稿日期：2018-12-6；修回日期：2018-1-31

编辑/成森