3D打印辅助经后路椎弓根钉棒内固定治疗强直性脊柱炎并胸腰椎骨折的效果

祝孟坤，孙腾，代耀军，常小盼

(1.郑州市骨科医院 微创脊柱科，河南 郑州 450052；2.灵宝市中医院 康复医学科，河南 三门峡 472501)

强直性脊柱炎是慢性炎症疾病，可造成纤维环、韧带、关节囊骨化，甚至形成竹节状脊柱。随着强直性脊柱炎的不断进展，椎体可增加骨质脆性，继发骨质疏松，降低脊柱活动度，产生脊柱畸形，受轻微外力甚至无明显外力即可出现脊柱骨折[1]。目前临床多通过经后路椎弓根钉棒内固定方案治疗强直性脊柱炎合并胸腰椎骨折，可进行良好复位与固定，但强直性脊柱炎造成的脊柱畸形促使人字嵴、后柱关节突关节畸形，导致术中解剖标志物异常，增加了经后路椎弓根钉棒内固定手术的难度，且术中需反复通过X线透视，延长手术时间[2]。3D打印技术近年来快速发展，以高分辨率CT扫描为基础，可在术前通过三维建模还原骨骼形态，明确复杂解剖结构中的进针点及进针方向，制定针对性手术方案，理论上有助于缩短手术时间及提高手术效率。本研究选取强直性脊柱炎并胸腰椎骨折患者，以分析3D打印辅助经后路椎弓根钉棒内固定的临床价值。

1 资料与方法

1.1 一般资料选取2018年12月至2020年12月郑州市骨科医院收治的91例强直性脊柱炎并胸腰椎骨折患者。患者均接受经后路椎弓根钉棒内固定治疗，根据辅助检查方式将患者分为对照组(45例)和观察组(46例)。对照组：男31例，女14例；年龄29～54岁，平均(41.63±5.88)岁；骨折节段为T1～T411例，T4～T1023例，T4～L211例。观察组：男30例，女16例；年龄28～56岁，平均(42.35±5.96)岁；骨折节段为T1～T410例，T4～T1024例，T4～L212例。两组性别、年龄、骨折节段比较，差异无统计学意义(P>0.05)。

1.2 选取标准(1)纳入标准：①经CT、MRI、X线确诊为强直性脊柱炎并胸腰椎骨折；②拟行经后路椎弓根钉棒内固定。(2)排除标准：①合并免疫系统、血液系统及严重器官功能障碍；②伴有明显神经功能损伤；③脊柱侧弯严重；④椎管狭窄明显；⑤合并脊柱肿瘤；⑥合并其他骨折。

1.3 治疗方法(1)观察组接受3D打印辅助经后路椎弓根钉棒内固定治疗：常规CT扫描骨折部位及邻近节段，将扫描结果输入Mimics重建，以STL格式导入Geomagic，选择PLA材料打印，制作三维模型；全身麻醉，根据骨折情况选择适当体位，根据脊柱曲度调节手术台，切开伤椎椎体正中心，依次分离皮肤及皮下组织，暴露脊柱椎体，分离椎旁神经血管及结缔组织，确认进针点，置入螺钉，拧紧螺帽，置管引流，缝合切口。(2)对照组接受常规X线辅助经后路椎弓根钉棒内固定治疗：术前通过X线检查收集伤椎具体信息，根据伤椎位置选择合适体位，麻醉方式及手术方式与观察组一致。术后给予两组患者常规预防感染。

1.4 观察指标(1)手术时间、术中失血量、术后引流量。(2)置钉准确率。(3)术前及术后3个月脊柱功能，以日本骨科协会(Japan Orthopedic Association，JOA)评估量表进行评估，分值0～29分，分值越低表明脊柱功能恢复越差。(4)术前及术后3个月腰椎功能障碍情况，以Oswestry功能障碍指数进行评估，分值0～50分，分值越高提示腰椎功能恢复越差。

2 结果

2.1 手术相关指标观察组手术时间较对照组短，术中失血量、术后引流量较对照组少(P<0.05)。见表1。

表1 两组手术相关指标比较

2.2 置钉准确率观察组术中置钉217枚，205枚准确置入；对照组术中置钉213枚，184枚准确置入。观察组置钉准确率[94.47%(205/217)]较对照组[86.39%(184/213)]高(χ2=8.146，P=0.004)。

2.3 脊柱功能及腰椎功能恢复情况两组术前JOA评分、Oswestry评分比较，差异无统计学意义(P>0.05)；术后3个月，两组JOA评分较术前高，Oswestry评分较术前低(P<0.05)；术后3个月，观察组JOA评分较对照组高，Oswestry评分较对照组低(P<0.05)。见表2。

表2 两组脊柱功能及腰椎功能恢复情况比较分)

3 讨论

强直性脊柱炎多合并椎体骨质疏松、脊柱畸形僵硬症状，脊柱存在生物力学改变易引发胸腰椎骨折。强直性脊柱炎并胸腰椎骨折会严重破坏患者的脊柱，极大降低脊柱稳定性，脊柱丧失正常生理弯曲，若病情严重可压迫器官造成胸痛、呼吸困难，影响患者健康。经后路椎弓根钉棒内固定是治疗强直性脊柱炎并胸腰椎骨折的常用手术方案，术中钛棒具有固定脊柱的作用，可增强稳定性，促使脊柱生理弯曲恢复正常，且具有良好组织相容性，对促进骨折愈合有积极作用[3-4]。但大量临床实践表明，强直性脊柱炎并胸腰椎骨折后脊柱可病变为人字嵴，导致脊柱后柱关节突关节进钉解剖标志物出现异常，常规影像学检查难以辨认，影响术中寻找进针点及进针方向，延长手术时间，降低置钉准确度，最终导致手术效果不理想。因此，如何在强直性脊柱炎并胸腰椎骨折患者经后路椎弓根钉棒内固定手术中提高置钉准确率有重要意义。

近年来医疗设备不断更新换代，3D打印技术被逐渐应用于骨折手术治疗中。相关研究指出，3D打印辅助经后路椎弓根钉棒内固定应用于胸腰椎骨折可明显降低手术创伤性，对促进术后恢复有积极作用[5-6]。3D打印技术通过重建3D立体化模型展示脊柱结构，可使主管医生在术前明确椎弓根进针点，对缩短手术时间有积极作用，同时可避免术中反复确定置钉位置，有助于减少出血量及减轻对周围组织的损伤[7]。本研究结果显示，观察组手术时间较对照组短，术中失血量、术后引流量较对照组少。这提示3D打印辅助经后路椎弓根钉棒内固定有助于缩短手术时间，降低手术创伤性。观察组置钉准确率较对照组高。与常规影像学检查方式相比，3D打印技术直观模拟手术，在术前确定进针点及进针方向，提高了置钉准确率。

3D打印技术可在术前构建原型，便于医生术前明确骨折及脊柱立体结构，术前即可进行规划，有助于缩短手术时间且准确率更高。3D打印技术进行模型模拟可采用计算机虚拟分析，将进针方向、螺钉长度及直径、进针点、后正中方向等指标量化，并与术中实际情况进行对比，可明显提高手术效率，改善手术效果[8]。本研究结果显示，术后3个月，两组JOA评分较术前高，两组Oswestry评分较术前低，观察组JOA评分较对照组高但Oswestry评分较对照组低。这证实与常规影像学检查方式相比，3D打印技术对促进术后脊柱和腰椎功能恢复的效果更好。

3D打印辅助经后路椎弓根钉棒内固定治疗强直性脊柱炎并胸腰椎骨折患者，可缩短手术时间，降低手术创伤性，提高置钉准确率，促进脊柱和腰椎功能恢复，具有较高临床价值。但同时需注意，对于复杂解剖变异患者，3D打印技术难以制定准确的术前计划，且模型准备时间较长，虽然与常规影像学检查相比更快速，但仍无法应用于急诊手术。若术中需改变手术计划，3D打印技术无法在术中进行设计，同时对操作人员具有一定的技术要求，学习曲线较长。