全数字化设计与3D技术辅助腰椎椎间孔镜手术的临床研究

傅余良 盛 玉 陈 蓉 赵隆队 杨秋娜

江西省萍乡矿业集团有限公司总医院骨一科，江西萍乡 337000

腰椎手术借助于椎间孔镜评估病情程度，可确保术中操作的准确性，术中对受压神经根进行充分减压，利于解剖位置恢复，但有时寻找解剖标识困难，增加手术难度，影响预后[1-2]。为了更好地进行术前规划，降低手术风险，需采取有效方式对手术进行改进。有研究发现，全数字化设计与3D技术可通过三维重建与数字化设计治疗方案帮助临床医生了解病灶解剖结构，利用3D 打印模型设计手术方案，为医生制定疑难病例的术前计划提供了有力帮助，可提高手术效果[3-4]。基于此，本研究通过观察全数字化设计与3D技术辅助腰椎椎间孔镜手术的效果，旨在为临床运用提供参考依据。

1 资料与方法

1.1 一般资料

选取2018年8月—2019年8月萍乡矿业集团有限公司总医院收治的40 例腰椎间盘突出症和腰椎管狭窄患者的临床资料进行回顾性分析，按照手术方式分为对照组（20 例）和观察组（20 例）。对照组中，男11 例，女9 例；年龄41～59 岁，平均（51.08±1.23）岁；单纯腰椎间盘突出13 例，腰椎间盘突出合并腰椎管狭窄7 例；病变节段：L3～48 例，L4～512 例；黄韧带肥厚10 例，腰椎滑脱（均为Ⅰ度）7 例，其他原因3例；疼痛程度：轻度4 例，中度11 例，重度5 例。观察组中，男12 例，女8 例；年龄40～61 岁，平均（51.11±1.24）岁；单纯腰椎间盘突出15 例，腰椎间盘突出合并腰椎管狭窄5 例；病变节段：L3-46 例，L4-514 例；黄韧带肥厚10 例，腰椎滑脱（均为Ⅰ度）8 例，其他原因2 例；疼痛程度：轻度6 例，中度10 例，重度4 例。两组患者的一般资料比较，差异无统计学意义（P＞0.05），具有可比性。纳入标准：①具有间歇性跛行、下肢放射痛、腰痛症状；②X 线片、MRI 影像学检查确诊；③经保守治疗无效。排除标准：①拒绝接受手术方案的患者；②依从性差，难以完成随访的患者；③存在节段不稳或需广泛切除关节突或需行融合手术的患者。

1.2 方法

对照组行腰椎椎间孔镜手术。术前禁食8 h，局部麻醉后，患者取侧卧位，在C 型臂X 线机下进行定位与检查，靶区域关节面脊柱穿刺（18 号穿刺针）定位，成功后插入导丝，在穿刺点作8 mm 切口，利用扩张器对切口进行预扩张，透视下将工作套管置入责任椎间盘内，内窥镜行脊间孔检查，存在突出者摘除突出的髓核组织；神经根管狭窄者，切除骨性狭窄，扩大神经根管。镜下观察，解除压迫的神经根、椎管至硬膜搏动良好，神经根松弛，无活动性出血后，拔出套管，逐层缝合切口，并采用敷料覆盖。

观察组行全数字化设计与3D技术辅助腰椎椎间孔镜手术。与上级医院和技术公司建立联系，取仰卧位，利用CT（GE 128 排CT）和MRI（GE 3.0T 磁共振机）扫描三维重建患者骨骼、软组织、手术器械，通过MIMICS 软件和3D-matic 软件建立上述精度模型，保存备用，将上述模型和虚拟仿真方案结合自身成熟的腰椎椎间孔镜技术进行全数字化治疗方案设计。以1∶1 比例3D 打印模型制作完成后，在模型上明确工作通道、穿刺点、融合方法和经皮椎弓根固定方法等，然后行腰椎椎间孔镜手术，其余操作与对照组相同。

1.3 观察指标及评价标准

记录手术情况并随访1年评估治疗效果及并发症情况。①手术情况：包括两组的穿刺时间、透视次数、手术时间及术中出血量。②临床效果：随访1年，参照《外科学》[5]评估术后1、3、6 个月及术后1年的疗效，显效为腰腿负重下无或轻微酸痛感，抬高腿试验阴性；有效为长时间端坐或治安具有明显酸痛感，休息后可缓解，抬高腿试验阴性；均未满足上述指标为无效。总有效率=（显效+有效）例数/总例数×100%。③并发症：随访1年，记录术后并发症情况，如血肿、神经损伤等。

1.4 统计学方法

采用SPSS 23.0 统计学软件进行数据分析，计量资料用均数±标准差（±s）表示，两组间比较采用t检验；计数资料用率表示，组间比较采用χ2检验，以P＜0.05 为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 两组患者不同时间点临床疗效的比较

两组术后1、3、6 个月及术后1年的治疗总有效率比较，差异无统计学意义（P>0.05）（表1）。

表1 两组患者不同时间点临床疗效的比较[n（%）]

2.2 两组患者手术情况的比较

观察组穿刺时间、手术时间短于对照组，透视次数、术中出血量少于对照组，差异有统计学意义（P＜0.05）（表2）。

表2 两组患者手术情况的比较（±s）

表2 两组患者手术情况的比较（±s）

组别穿刺时间（s）透视次数（次）手术时间（min）术中出血量（mL）观察组（n=20）对照组（n=20）t 值P 值48.63±5.83 71.27±6.12 12.032＜0.001 3.65±0.18 5.26±0.22 25.330＜0.001 82.58±4.67 123.48±5.32 100.835＜0.001 57.25±2.07 85.63±2.65 37.744＜0.001

2.3 两组患者并发症发生情况的比较

随访1年，观察组发生血肿1 例，并发症总发生率为5.00%；对照组发生血肿3 例，神经损伤2 例，感染1 例，并发症总发生率为30.00%。观察组的并发症总发生率低于对照组，差异有统计学意义（χ2=4.329，P=0.037）。

3 讨论

目前，椎间孔镜微创术是治疗腰椎间盘突出症和腰椎管狭窄较为有效的微创术式，具有创伤小、恢复快，并发症少等优势，临床运用较广[6]。但在L5～S1解剖结构与其他节段不同，髂嵴过高或横突肥厚两大因素可影响穿刺，导致手术难度加大，且解剖标志不清会导致多次穿刺，加大术后感染的风险[7-8]。因而为促进手术顺利进行，术前可运用有效的方案进行手术设计，以改善手术效果。

数字医学技术和3D 打印技术已在医疗领域不断的创新应用，给临床医生精准诊治多发肋骨骨折提供新思路及新方法。有研究发现，在骨折患者中运用3D 打印技术可提高手术治疗效果。由此可见全数字化设计与3D技术在骨科手术中具有较高的运用价值[9]。主要由于三维重建并数字化设计，可以非常清晰的观察机体的立体解剖结构，而皮肤软组织层的可视化重建，对病灶的解剖参数的测量，进而制定有效的治疗方案；而3D 打印相关解剖模型，进一步有助于手术方案的设计及术中操作导航。由此可见，全数字化设计与3D技术辅助利于骨科手术的精准化、微创化。本研究结果显示，术后1、3、6 个月及术后1年，两组的治疗总有效率比较，差异无统计学意义（P＞0.05），表明两种手术方式疗效相当，证实了全数字化设计与3D技术辅助腰椎椎间孔镜手术治疗的可行性。分析其原因，全数字化设计与3D技术可通过三维重建技术对腰椎结构进行数字化设计，并清晰地显示腰椎的立体解剖结构。皮肤软组织层的可视化重建以及解剖参数的测量可对穿刺部位及深度进行精确定位，利于设计有效的治疗方式，且3D 打印模型可进一步帮助临床医生进行手术方案的设计及指导术中操作[10-11]。因此，全数字化设计与3D技术辅助腰椎椎间孔镜手术可较好地解决腰椎间手术中的个性化需求。此外，全数字化设计与3D技术在术前对患者的解剖结构进行重建，可有效评估病变情况，可减少术中盲目操作，进而提高治疗效果[12-13]。而两组总有效率比较无差异，这可能是由于本研究样本量较少，导致统计学存在偏倚，可扩大样本量进一步探讨。

在骨科手术中运用全数字化设计与3D技术可缩短手术时间，主要是由于该技术具有明显的优势，3D打印技术模型可对患者的个体化解剖模型进行术前规划，从而辅助椎弓根螺钉植入，较徒手植入椎弓根螺钉，可有效减少手术时间[14]。且通过实体模型模拟椎弓根钉植入，确定准确的入钉点、相关标志、螺钉方向及深度，在实际手术植入椎弓根螺钉时做到胸有成竹；同时评估手术方式，选择最佳手术治疗方案。本研究结果显示，观察组穿刺时间、手术时间短于对照组，透视次数、术中出血量少于对照组（P＜0.05），提示全数字化设计与3D技术辅助腰椎椎间孔镜手术可缩短穿刺时间、手术时间，减少透视次数与术中出血量，进而提高手术效率。分析其原因，提前对进行直观实体模型观察，对于手术步骤过程已有预估，对于可能出现的各种风险、手术难度已经有了预判利于术者做好充分的术前准备；对实体模型的观察，操作者脑海中已对手术操作部位有了立体构象，并可进行术前手术方案的设计，从而在手术时可实现对手术部位的精准定位操作，省略无关重要的手术步骤，减少不必要的肌肉软组织剥离及骨质切除等手术操作；虽然腰椎病变患者局部解剖结构紊乱，但通过术前对3D 打印实体模型的观察，可对骨性标志的模糊进行充分评估，去伪存真，减少增生组织导致的误判，并可术前模拟置钉，选择合适长度与直径的椎弓根螺钉，进而提高手术效率[15]。本研究结果显示，随访1年观察组并发症发生率低于对照组（P＜0.05），表明全数字化设计与3D技术辅助腰椎椎间孔镜手术可降低术后并发症发生率，安全性较高。主要由于术前对解剖结构进行全面分析，利用数字化模型确定手术方案，可有效避免常规手术中依赖临床经验的操作模式，保证手术顺利进展，进而减少术后并发症。

综上所述，全数字化设计与3D技术辅助腰椎椎间孔镜手术可提高手术效果，利于手术顺利进行，并降低术后并发症发生率，是较为有效的治疗方式。