數(shù)字化“定點(diǎn)-定向”雙導(dǎo)航模板輔助椎弓根螺釘置釘治療寰樞椎不穩(wěn)

胡 勇，陳緒國(guó)，袁振山，董偉鑫，賴(lài)歐杰，孫肖陽(yáng)，朱秉科，許建忠

寧波大學(xué)附屬寧波市第六醫(yī)院脊柱外科，浙江 315040

隨著人們對(duì)上頸椎疾病認(rèn)識(shí)的逐漸深入和內(nèi)固定器材的發(fā)展，出現(xiàn)了許多寰樞椎內(nèi)固定的新術(shù)式，從Magerl關(guān)節(jié)螺釘技術(shù)［1］到C1，2側(cè)塊螺釘［2］、椎弓根螺釘以及樞椎椎板螺釘［3-6］。目前最常用的是寰椎側(cè)塊螺釘并寰樞椎椎弓根螺釘固定。但是由于置釘位置鄰近脊髓、椎動(dòng)脈、C2神經(jīng)根及靜脈叢，置釘后容易發(fā)生椎動(dòng)脈、靜脈叢損傷和神經(jīng)麻痹等并發(fā)癥［7-8］。為了提高寰樞椎后路螺釘內(nèi)固定技術(shù)的準(zhǔn)確性，有學(xué)者應(yīng)用3D打印導(dǎo)航模板來(lái)輔助置釘，并取得滿(mǎn)意療效［9-12］。譚明生等［13］根據(jù)不同的寰樞椎骨折類(lèi)型，靈活選用寰椎和樞椎不同螺釘內(nèi)固定技術(shù)組合并應(yīng)用于臨床，取得滿(mǎn)意的手術(shù)效果。本研究回顧性分析本院2013年9月—2016年12月收治的寰樞椎不穩(wěn)患者24例，采用數(shù)字化“定點(diǎn)-定向”雙導(dǎo)航模板輔助寰樞椎后路椎弓根螺釘置釘，評(píng)估其臨床應(yīng)用價(jià)值及影響因素，為今后臨床治療方法的選擇提供參考。

1 資料與方法

1.1 一般資料

納入標(biāo)準(zhǔn)：①可復(fù)型或難復(fù)型寰樞椎脫位；②臨床表現(xiàn)為頸部疼痛，伴/不伴脊髓神經(jīng)功能受損等；③下頸椎發(fā)育良好；④無(wú)手術(shù)禁忌證。排除標(biāo)準(zhǔn)：①局部炎性反應(yīng)、腫瘤病變或椎動(dòng)脈走行異常導(dǎo)致無(wú)法置釘；②全身多系統(tǒng)疾病不能耐受手術(shù)。根據(jù)以上標(biāo)準(zhǔn)，本研究共納入患者24例，男17例，女7例；年齡28～65歲，平均42.3歲；病程6～22個(gè)月，平均13個(gè)月。臨床表現(xiàn)為慢性頸部疼痛、伴/不伴四肢肌力下降及肌張力增高等神經(jīng)損傷癥狀。術(shù)前常規(guī)行X線(xiàn)、CT三維重建、MRI檢查，在數(shù)字“定點(diǎn)-定向”雙導(dǎo)航模板輔助下行后路寰樞椎內(nèi)固定術(shù)。

1.2 “定點(diǎn)-定向”雙導(dǎo)航模板的設(shè)計(jì)和制作

所有患者術(shù)前均采用64排螺旋CT（Philips公司，荷蘭）行頸椎掃描，層厚1 mm，層間距0.5 mm，掃描圖像以dicom格式保存。將dicom格式文件導(dǎo)入Mimics 10.0三維重建軟件（Materialise公司，比利時(shí)），生產(chǎn)目標(biāo)椎體的三維模型。首先運(yùn)用閾值選取技術(shù)獲得寰樞椎原始蒙罩；再運(yùn)用填充技術(shù)，修補(bǔ)因數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換所產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)間隙漏洞，得到新蒙罩；隨后在三維重建選項(xiàng)中獲得所選取結(jié)構(gòu)區(qū)域的三維重建圖像；在Med CAD模塊中，用直徑3.5 mm的圓柱體模擬螺釘，對(duì)寰樞椎后路椎弓根螺釘釘?shù)儡壽E進(jìn)行設(shè)計(jì)，緩慢拖動(dòng)滾軸，分別在橫斷面、冠狀面及矢狀面觀(guān)察釘?shù)琅c椎弓根的位置關(guān)系，確保釘?shù)啦煌黄谱倒瞧べ|(zhì)。

將椎體模型及圓柱體數(shù)據(jù)以stl格式導(dǎo)入U(xiǎn)G Imagecware軟件（EDS公司，美國(guó)），轉(zhuǎn)動(dòng)三維結(jié)構(gòu)，從各個(gè)角度觀(guān)察釘?shù)朗欠翊┢谱倒瞧べ|(zhì)，分別在寰樞椎椎弓根螺釘通過(guò)危險(xiǎn)處做點(diǎn)云剖面圖，并根據(jù)剖面和三維結(jié)構(gòu)觀(guān)察結(jié)果對(duì)釘?shù)雷鲞m當(dāng)微調(diào)，以確保置釘?shù)陌踩院蜏?zhǔn)確性。按照設(shè)計(jì)軌跡軸心線(xiàn)將釘?shù)乐睆街匦略O(shè)定為2.7 mm，并將導(dǎo)航模板釘?shù)劳鈴皆O(shè)為5.7 mm，高度設(shè)為15.0 mm，以完成導(dǎo)航模板定向管的設(shè)計(jì)。然后提取寰樞椎后方對(duì)應(yīng)骨性表面解剖數(shù)據(jù)，并將其做反向增厚2.5 mm處理后，建立與之形態(tài)一致的反向基板，同時(shí)導(dǎo)入釘?shù)罃?shù)據(jù)，將兩者組合重建成導(dǎo)航模板雛形（外置釘?shù)牢簇炌ǎ?，形成帶有雙側(cè)定位管的寰樞椎椎弓根螺釘個(gè)體化導(dǎo)航模板。布爾運(yùn)算后，貫通導(dǎo)航模板釘?shù)?，最后?duì)邊界進(jìn)行修整，完成“定向”導(dǎo)航模板的設(shè)計(jì)制作。另外，去除定向管道，僅留下基板部分和2.7 mm直徑的定向孔，完成“定點(diǎn)”導(dǎo)航模板的設(shè)計(jì)。利用光敏樹(shù)脂材料通過(guò)光固化成型技術(shù)（SLA）將個(gè)體化實(shí)物模板和寰樞椎三維實(shí)體模型生產(chǎn)出來(lái)。通過(guò)寰樞椎實(shí)體模型驗(yàn)證快速成型導(dǎo)航模板與寰樞椎后部骨性結(jié)構(gòu)表面的貼合性。

1.3 手術(shù)操作及術(shù)后處理

所有手術(shù)均由同一團(tuán)隊(duì)完成?；颊呷砺樽砗笕「┡P位，術(shù)中顱骨牽引質(zhì)量2～3 kg，后正中入路，充分顯露擬手術(shù)節(jié)段后方結(jié)構(gòu)至兩側(cè)預(yù)定范圍。充分剝離椎板、棘突表面附著的肌肉、韌帶后，先將“定點(diǎn)”導(dǎo)航模板貼附于相應(yīng)的寰椎后弓、樞椎椎板棘突上，觀(guān)察是否緊密貼合，助手幫忙固定導(dǎo)航模板在寰椎后弓、樞椎椎板和棘突上，術(shù)者手持高速磨鉆（鉆頭直徑2.6 mm）將進(jìn)釘點(diǎn)骨皮質(zhì)磨去；更換成“定向”導(dǎo)航模板，助手輔助固定導(dǎo)航模板，術(shù)者手持低速電鉆緩緩鉆入一側(cè)定向孔通道預(yù)定深度，留置直徑2.6 mm的克氏針，將導(dǎo)航模板和寰樞椎后表面固定，沿對(duì)側(cè)定向孔鉆入預(yù)定深度。隨后撤出鉆頭，取下導(dǎo)航模板，攻絲后探針探測(cè)釘?shù)浪谋谝坏坠切越Y(jié)構(gòu)，確保安全后將適宜長(zhǎng)度和直徑的螺釘緩慢擰入兩側(cè)釘?shù)?。術(shù)中僅在留置克氏針和擰入螺釘后利用C形臂X線(xiàn)機(jī)透視確認(rèn)釘?shù)赖陌踩?。置釘完成后行植骨融合手術(shù)。最后留置引流管，逐層縫合切口。術(shù)后囑患者嚴(yán)格臥床，軸向翻身，術(shù)后使用抗生素24～48 h、激素3～5 d、脫水藥物2～3 d、抑制胃酸藥物3～5 d，長(zhǎng)期應(yīng)用營(yíng)養(yǎng)神經(jīng)藥物。定期觀(guān)察傷口，24 h引流量＜ 50 mL且無(wú)腦脊液漏時(shí)拔除引流管，術(shù)后3 d佩戴頸托下床活動(dòng)。

1.4 觀(guān)察指標(biāo)

記錄所有患者術(shù)前和末次隨訪(fǎng)時(shí)頸部疼痛視覺(jué)模擬量表（VAS）評(píng)分［14］評(píng)估頸部疼痛改善情況。記錄寰樞椎椎弓根術(shù)前規(guī)劃和術(shù)后置釘內(nèi)傾角及尾傾角。內(nèi)傾角為在橫斷面上釘?shù)琅c正中線(xiàn)的夾角，尾傾角為在冠狀面上釘?shù)琅c水平線(xiàn)的夾角。觀(guān)察患者術(shù)中、末次隨訪(fǎng)時(shí)神經(jīng)、血管并發(fā)癥發(fā)生情況。末次隨訪(fǎng)時(shí)行頸椎X線(xiàn)、CT三維重建檢查明確椎弓根螺釘位置，觀(guān)察植骨融合情況及有無(wú)內(nèi)固定松動(dòng)、斷裂等并發(fā)癥發(fā)生。

1.5 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理

采用SPSS 18.0軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析。計(jì)量資料使用Shapiro-Wilk檢驗(yàn)判斷數(shù)據(jù)是否為正態(tài)分布，其中年齡、術(shù)中出血量、寰椎內(nèi)傾角、寰椎尾傾角、樞椎內(nèi)傾角、樞椎尾傾角均為正態(tài)分布，且方差齊，以±s表示，組內(nèi)術(shù)前與末次隨訪(fǎng)時(shí)計(jì)量資料比較采用配對(duì)樣本t檢驗(yàn)；以P ＜ 0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié) 果

所有患者均順利完成手術(shù)。手術(shù)時(shí)間（135±15）min，術(shù)中出血量均＜ 200 mL，術(shù)中透視2次，所有螺釘置入順利。術(shù)中和末次隨訪(fǎng)時(shí)未發(fā)生神經(jīng)、血管相關(guān)并發(fā)癥。行寰樞椎椎弓根螺釘固定融合術(shù)22例；術(shù)前影像學(xué)檢查示樞椎單側(cè)椎弓根較細(xì)者2例，行寰樞椎椎弓根螺釘并樞椎椎板螺釘固定融合術(shù)。共置入96枚螺釘，寰椎椎弓根螺釘48枚（左右各24枚），樞椎椎弓根螺釘46枚（左右各23枚），樞椎椎板螺釘2枚（左右各1枚），均未穿破釘?shù)拦瞧べ|(zhì)。術(shù)前規(guī)劃釘?shù)篮湍┐坞S訪(fǎng)時(shí)釘?shù)纼?nèi)傾角和尾傾角數(shù)據(jù)見(jiàn)表1，2組數(shù)據(jù)差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P ＞ 0.05）。末次隨訪(fǎng)時(shí)大部分患者頸部疼痛癥狀明顯緩解，VAS評(píng)分由術(shù)前（7.78±1.12）分降至（2.48±0.55）分，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P ＜ 0.05）。術(shù)前肌力下降者末次隨訪(fǎng)時(shí)均不同程度恢復(fù)。術(shù)前與末次隨訪(fǎng)時(shí)臨床癥狀與肌力改善情況見(jiàn)表2。末次隨訪(fǎng)時(shí)術(shù)后X線(xiàn)及CT三維重建檢查示螺釘位置良好、方向準(zhǔn)確。術(shù)后均未發(fā)生感染、腦脊液漏等并發(fā)癥。典型病例影像學(xué)資料見(jiàn)圖1。

表1 內(nèi)傾角和尾傾角Tab. 1 Introversion angle and elevation angle N=24，±s，（°）

表1 內(nèi)傾角和尾傾角Tab. 1 Introversion angle and elevation angle N=24，±s，（°）

樞椎尾傾角Elevation angle of axis術(shù)前（理想釘?shù)溃㏄re-operation（Ideal trajectory） 6.55±0.51 7.94±0.63 11.48±1.07 25.00±1.25末次隨訪(fǎng)（實(shí)際釘?shù)溃〧inal follow-up（Actual trajectory） 6.57±0.53 7.93±0.64 11.44±1.09 24.93±1.26時(shí)間Time寰椎內(nèi)傾角Introversion angle of atlas寰椎尾傾角Elevation angle of atlas樞椎內(nèi)傾角Introversion angle of axis

表2 臨床癥狀和肌力改善情況Tab. 2 Improvement of clinical symptoms and muscle strength N=24

圖1 Ⅱ型齒突骨折伴寰樞關(guān)節(jié)不穩(wěn)病例影像學(xué)資料Fig. 1 Imaging data of a typical case of typeⅡ odontoid fracture with atlantoaxial instability

3 討 論

數(shù)字化骨科技術(shù)在脊柱外科已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用，在臨床上具有良好的指導(dǎo)作用。由于寰樞椎解剖結(jié)構(gòu)的特異性，后路螺釘內(nèi)固定容易損傷椎動(dòng)脈及脊髓神經(jīng)等重要結(jié)構(gòu)［15-16］。選擇合適的進(jìn)釘點(diǎn)和方向是避免嚴(yán)重神經(jīng)、血管并發(fā)癥的關(guān)鍵。數(shù)字化骨科技術(shù)對(duì)寰樞椎置釘?shù)膸椭葹槊黠@，提高了置釘?shù)臏?zhǔn)確性，獲得了良好的手術(shù)效果［17-18］。

影響寰樞椎后路椎弓根螺釘置釘?shù)囊蛩兀孩馘緲凶到馄式Y(jié)構(gòu)變異。寰樞椎后方解剖標(biāo)記結(jié)構(gòu)有限，術(shù)中往往出現(xiàn)進(jìn)釘點(diǎn)和進(jìn)釘角度的偏差［19-20］。②置釘技術(shù)的相關(guān)因素。頸椎中線(xiàn)容易受到壓力和置釘?shù)挠绊懚a(chǎn)生旋轉(zhuǎn)偏移，術(shù)中中線(xiàn)的變化容易影響對(duì)置釘角度的判斷［19］。③導(dǎo)航模板貼于寰樞椎骨性結(jié)構(gòu)時(shí)，電鉆的軸向鉆削力容易導(dǎo)致導(dǎo)航模板不穩(wěn)定［21］?！岸c(diǎn)-定向”雙導(dǎo)航模板和磨鉆的應(yīng)用能有效提高置釘?shù)臏?zhǔn)確性和安全性，術(shù)中通過(guò)調(diào)整“定點(diǎn)”導(dǎo)板的方向可以使之良好貼合到目標(biāo)骨性結(jié)構(gòu)表面，減少進(jìn)釘位點(diǎn)的偏差；“定向”導(dǎo)板能提高進(jìn)釘角度的準(zhǔn)確性，不受中線(xiàn)位置變化的影響，減少寰樞椎解剖結(jié)構(gòu)變異對(duì)置釘?shù)挠绊?；磨鉆的應(yīng)用使寰樞椎椎弓根螺釘進(jìn)釘點(diǎn)位置更加精確、穩(wěn)定，即使在堅(jiān)硬的椎弓根處也能重現(xiàn)設(shè)計(jì)釘?shù)馈５菓?yīng)用導(dǎo)航模板時(shí)，術(shù)者只能被動(dòng)按照固定方向的引導(dǎo)置釘，一旦導(dǎo)航模板與椎板貼合不緊密，置釘會(huì)出現(xiàn)偏差；另外，應(yīng)用“定點(diǎn)-定向”雙導(dǎo)航模板輔助置釘時(shí)，需充分剝離椎體后方軟組織以保證導(dǎo)航模板與椎體后方結(jié)構(gòu)貼合緊密，而這種剝離可能會(huì)增加出血量。

Tan等［22］用傳統(tǒng)置釘技術(shù)在79例患者中置入158枚寰椎椎弓根螺釘，其中發(fā)生靜脈叢出血3例，突破外側(cè)骨皮質(zhì)3例，突破內(nèi)側(cè)骨皮質(zhì)4例。這表明傳統(tǒng)置釘不能滿(mǎn)足個(gè)體化的需要，在置釘過(guò)程中可能出現(xiàn)偏差，發(fā)生嚴(yán)重的血管、神經(jīng)等并發(fā)癥。為了提高置釘?shù)臏?zhǔn)確性，許世宏等［23］在Iso-C三維導(dǎo)航技術(shù)輔助下對(duì)14例患者置入寰椎側(cè)塊螺釘和樞椎椎弓根螺釘，置釘準(zhǔn)確率達(dá)到94.6%。三維導(dǎo)航技術(shù)雖然滿(mǎn)足了個(gè)體化需求，但操作復(fù)雜，費(fèi)用高，限制了其推廣應(yīng)用。王飛等［24］報(bào)道了19例患者在3D打印導(dǎo)航模板輔助下置入椎弓根螺釘68枚，置釘準(zhǔn)確率為94.1%；24例傳統(tǒng)徒手法置釘76枚，置釘準(zhǔn)確率為76.3%，手術(shù)時(shí)間、術(shù)中出血量等3D打印組均優(yōu)于傳統(tǒng)徒手法置釘組。但在單導(dǎo)航模板輔助置釘技術(shù)中，在鉆頭磨去骨皮質(zhì)前導(dǎo)航模板容易受到鉆頭軸向力的影響而導(dǎo)致釘?shù)榔?。螺釘置入的?zhǔn)確性取決于進(jìn)釘點(diǎn)和釘?shù)赖臏?zhǔn)確建立，雙導(dǎo)航模板系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)就在于從這2點(diǎn)著手，減少置釘?shù)钠?。本研究組應(yīng)用“定點(diǎn)-定向”雙導(dǎo)航模板輔助置釘，術(shù)后頸椎CT三維重建證實(shí)94枚螺釘中有0級(jí)92枚（97.9%），1級(jí)2枚（2.1%）。2枚1級(jí)螺釘?shù)耐鈴椒謩e為寰樞3.5 mm和樞椎4.0 mm，其對(duì)應(yīng)的椎弓根最小直徑分別為寰椎3.4 mm和樞椎3.8 mm。相較于徒手置釘、三維導(dǎo)航技術(shù)輔助置釘和普通3D打印導(dǎo)航模板輔助置釘，雙導(dǎo)航模板輔助置釘在準(zhǔn)確性上有其特有優(yōu)勢(shì)（表3）。寰樞椎后路雙側(cè)內(nèi)固定技術(shù)是治療寰樞椎不穩(wěn)積極有效的方法。然而，由于寰樞椎結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性和椎動(dòng)脈較大的變異性，雙側(cè)寰樞椎后路螺釘內(nèi)固定技術(shù)并不適用于所有的寰樞椎不穩(wěn)患者。術(shù)中對(duì)單側(cè)樞椎椎弓根過(guò)細(xì)的患者，靈活應(yīng)用雙導(dǎo)板模板技術(shù)，實(shí)施樞椎椎弓根并樞椎椎板螺釘內(nèi)固定，為變異度較高的寰樞椎提供了多樣的后路組合內(nèi)固定形式。雖然雙導(dǎo)航模板能提高置釘?shù)臏?zhǔn)確性，但在臨床應(yīng)用時(shí)存在許多人為因素的影響。患者在手術(shù)體位時(shí)頸椎存在一定活動(dòng)度，尤其是寰椎的旋轉(zhuǎn)活動(dòng)度，增加了輔助固定導(dǎo)航模板的難度，需要助手對(duì)導(dǎo)航模板兩側(cè)均勻適度用力，而且助手需充分熟悉不同椎體的骨性結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，避免盲目施壓引起導(dǎo)航模板滑移，導(dǎo)致嚴(yán)重的神經(jīng)、血管并發(fā)癥。術(shù)前完善的檢查、對(duì)術(shù)中可能出現(xiàn)的情況進(jìn)行預(yù)判、準(zhǔn)備多套手術(shù)方案，才能更加合理安全地應(yīng)用此項(xiàng)新技術(shù)，但不能對(duì)其過(guò)度依賴(lài)。

表3 雙導(dǎo)板輔助置釘與其他置釘技術(shù)的比較Tab. 3 Comparison of “pointing-drilling” guide template-assisted and other technology

“定點(diǎn)-定向”雙導(dǎo)航模板輔助寰樞椎椎弓根螺釘置釘?shù)淖⒁馐马?xiàng)：①“定點(diǎn)-定向”雙導(dǎo)航模板是根據(jù)椎板、棘突及關(guān)節(jié)突表面形態(tài)而逆向生成，術(shù)中需對(duì)軟組織進(jìn)行充分剝離，使導(dǎo)板和相應(yīng)骨性結(jié)構(gòu)貼合緊密；②放置導(dǎo)航模板后，在鉆探釘?shù)赖倪^(guò)程中應(yīng)避免導(dǎo)航模板滑動(dòng)，否則會(huì)導(dǎo)致實(shí)際釘?shù)篮驮O(shè)計(jì)釘?shù)赖恼`差，可能造成嚴(yán)重的神經(jīng)、血管并發(fā)癥；③雙導(dǎo)航模板不適用于因腫瘤或骨質(zhì)增生等導(dǎo)致椎板、棘突失去原有表面形態(tài)而變得不規(guī)則的椎體。

綜上所述，數(shù)字化“定點(diǎn)-定向”雙導(dǎo)航模板輔助寰樞椎椎弓根螺釘置釘在臨床應(yīng)用上可調(diào)整性好，置釘準(zhǔn)確性高，而且操作簡(jiǎn)單，減少射線(xiàn)暴露，是一種安全、有效、可靠的方法。但本研究樣本量較少，尚需多中心大樣本長(zhǎng)期隨訪(fǎng)數(shù)據(jù)進(jìn)一步分析其遠(yuǎn)期療效及并發(fā)癥。

參 考 文 獻(xiàn)

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