經(jīng)皮椎間孔鏡下腰間盤切除術(shù)中3D打印導航模板輔助穿刺的應用

馬維理，陳國奮，熋亮

(1.海南中德骨科醫(yī)院脊柱關(guān)節(jié)科，海南?？?70203；2.南方醫(yī)科大學南方醫(yī)院創(chuàng)傷科，廣東廣州510515；3.南方醫(yī)科大學中西醫(yī)結(jié)合醫(yī)院骨科，廣東廣州 510000)

腰椎間盤突出癥(lumbardisc herniation,LDH)是成人腰腿痛的常見原因，LDH發(fā)病率呈現(xiàn)不斷增長的趨勢[1]。 經(jīng)皮椎間孔鏡下腰間盤切除術(shù)(percutaneous endoscopic lumbar discectomy,PELD) 是LDH微創(chuàng)手術(shù)的代表術(shù)式，但PELD手術(shù)對脊柱外科醫(yī)師手術(shù)經(jīng)驗及技巧要求較高，需要豐富的解剖學知識、熟練的穿刺及鏡下技術(shù)[2]。近年來，3D打印導航板在寰樞椎骨折、腰椎融合內(nèi)固定術(shù)的輔助置釘中獲得了廣泛運用，提高了操作的準確性[3-4]，但該項技術(shù)用于PELD手術(shù)的報道還較為少見。本院近年采用3D打印導航板輔助穿刺PELD手術(shù)治療LDH，取得較好效果，現(xiàn)報道如下。

1 資料與方法

1.1 一般資料

本研究選擇2018年1月～2020年1月本院收治的84例LDH患者為研究對象，數(shù)字表法隨機分為兩組，對照組采用常規(guī)PELD手術(shù)，觀察組采用3D打印導航板輔助穿刺PELD手術(shù)。兩組一般資料差異無統(tǒng)計學意義(P>0.05)，見表1。

表1 兩組一般資料比較

1.2 選擇標準

納入標準：經(jīng)MRI、CT等診斷確診為單節(jié)段LDH；臨床表現(xiàn)與影像特點相符；年齡18～70歲；經(jīng)長期保守治療，腰腿疼痛癥狀緩解不明顯。排除標準：既往腰椎有手術(shù)史、骨折史；腰椎先天性發(fā)育畸形；體質(zhì)量指數(shù)(body mass index,BMI)<18.5 kg/m2或>28 kg/m2；合并椎間失穩(wěn)、嚴重椎管狹窄等；合并腰椎結(jié)核、轉(zhuǎn)移瘤等。

1.3 手術(shù)方法

觀察組采用3D打印導航板輔助穿刺PELD手術(shù)。首先獲取LDH患者腰椎CT檢查所得的原始Dicom格式數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)導入Mimics19.0軟件，根據(jù)腰椎CT數(shù)據(jù)重建出可視化的腰椎三維模型，直觀地模擬穿刺及定位操作；設(shè)計穿刺路徑時，其穿刺點經(jīng)過責任椎間隙的下位椎體上關(guān)節(jié)突尖部。采用CAD/RP技術(shù)設(shè)計出針對不同患者的精準、個性化化經(jīng)皮穿刺針道，同時計算出準確的穿刺深度、穿刺角度。采用逆向反求軟件獲得緊貼皮膚的穿刺導航板，包含3個部分，即穿刺套筒、定位塊、連接部，規(guī)格以患者具體情況而定。優(yōu)化設(shè)計后，采用MakerBot Replicator Z18 3D打印機 (美國，Stratasys公司)打印出設(shè)計好的3D打印導航板，打印材料為聚乳酸(PLA)，消毒后使用。手術(shù)時患者進行全身麻醉，取俯臥位，消毒鋪巾后術(shù)中透視定位，準確固定導航板并進行穿刺。注意，可將導航板定位塊粘性貼片與皮膚緊密貼附；體表準確定位，導向器放置穩(wěn)定，囑咐患者盡可能保持靜止，避免身體翻動，減少漂移；若穿刺失敗，可將導向器沿棘突上下適當移動微調(diào)，借助“C”臂透視確認調(diào)整效果，進行二次穿刺；到達責任椎間隙的下位椎體上關(guān)節(jié)突尖部，隨后按PELD手術(shù)常規(guī)步驟進行髓核摘除。

對照組采用常規(guī)PELD手術(shù)。采用“C”臂正側(cè)位透視明確患病椎間隙及椎間孔，并用油性筆在體表皮膚標注椎間隙水平線，手術(shù)操作者手持克氏針，通過“C”臂正側(cè)位透視反復確定針尖到達突出髓核的靶點部位，擬定穿刺路徑；再次沿克氏針采用油性筆劃線，與水平線交界點作為穿刺點，經(jīng)皮穿刺針刺入時，邊進針邊透視，直到穿刺針準確到達靶點部位。其余手術(shù)步驟同觀察組一致。

1.3 觀察指標

記錄術(shù)中相關(guān)指標，評估術(shù)前、術(shù)后1d、3個月、6個月時的疼痛VAS評分[5]，以及術(shù)前、術(shù)后3個月和6個月時的Oswestry功能障礙指數(shù)(Oswestry disability index,ODI)[6]，術(shù)后6個月采用改良Macnab療效標準[7]評定手術(shù)效果。

1.4 統(tǒng)計學分析

2 結(jié)果

觀察組透視次數(shù)、穿刺次數(shù)、手術(shù)用時均顯著低于對照組(P<0.05)，見表2。兩組圍手術(shù)期均無嚴重并發(fā)癥出現(xiàn)。相比于術(shù)前，兩組術(shù)后VAS評分、ODI指數(shù)均明顯降低，但術(shù)后1 d觀察組VAS評分顯著低于對照組(P<0.05)，其余隨訪時間差異無統(tǒng)計學意義(P>0.05)，見表3。兩組治療優(yōu)良率差異無統(tǒng)計學意義(P>0.05)，見表4。

表2 兩組術(shù)中相關(guān)指標比較

表3 兩組功能指標比較

表4 兩組綜合療效比較

3 討論

保障PELD手術(shù)順利進行的關(guān)健在于精確的穿刺定位，初學者或三維空間想象能力欠缺者，早期穿刺定位效果不佳，反復穿刺可能增加醫(yī)患輻射，增加腰部軟組織創(chuàng)傷，延長手術(shù)操作時間，影響手術(shù)滿意度[8]。目前，3D技術(shù)在脊柱外科已得到多年的發(fā)展，創(chuàng)建局部脊柱三維個性化實體模型是該項技術(shù)在脊柱外科領(lǐng)域的應用基礎(chǔ)，例如張源廣等[9]通過3D打印導航板提升了寰樞椎骨折椎弓根螺釘置釘?shù)臏蚀_性。

本研究運用3D打印導航板輔助穿刺，獲得了良好的運用效果。結(jié)果顯示，觀察組透視次數(shù)、穿刺次數(shù)、手術(shù)用時均顯著低于對照組(P<0.05)，說明3D打印導航板輔助穿刺PELD手術(shù)治療LDH，能夠為不同患者設(shè)計個性化的穿刺路徑，降低穿刺、透視次數(shù)以及手術(shù)時間，簡化了手術(shù)步驟[10]。該技術(shù)設(shè)計原則為：通過CT數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為個性化的脊柱3D模型，并通過計算機模擬至責任椎間隙的下位椎體上關(guān)節(jié)突尖部的穿刺路徑，計算出準確的穿刺深度、穿刺角度，并盡可能避開可能干擾到的神經(jīng)及血管，采用逆向反求軟件生成緊貼皮膚的輔助套件[11]。該導航板穿刺套筒、定位塊、連接部規(guī)格以患者具體情況而定，具有個性化設(shè)計的優(yōu)勢，只要不是過于過度肥胖或消瘦者，導航板均能貼合患者皮膚，并經(jīng)穿刺套筒準確穿刺。而傳統(tǒng)穿刺主要根據(jù)術(shù)者經(jīng)驗反復透視，這種經(jīng)驗性判斷方式準確性誤差較大，往往需要多次透視才能完成[12]。尤其對于L5-S1節(jié)段患病者，該節(jié)段具有更復雜的解剖結(jié)構(gòu)，例如橫突大、髂棘遮擋、椎間隙窄等，會進一步增加穿刺難度。因此，傳統(tǒng)穿刺透視及穿刺次數(shù)更多，手術(shù)時間明顯延長。相比于術(shù)前，兩組術(shù)后VAS評分、ODI指數(shù)均明顯降低(P<0.05)，其余隨訪時間差異無統(tǒng)計學意義(P>0.05)，兩組治療優(yōu)良率差異無統(tǒng)計學意義(P>0.05)，提示3D打印導航板輔助穿刺PELD手術(shù)治療LDH的近期療效確切；但術(shù)后1 d觀察組VAS評分低于對照組(P<0.05)，可能原因為：對照組穿刺次數(shù)增多，相對于觀察組普遍一次穿刺成功而言，皮下軟組織損傷更重。

雖然3D打印導航板在PELD手術(shù)中具有較高的運用價值，但仍要注意以下幾點[13]：對于過度肥胖、體表解剖標志無法清晰顯示，以及過度消瘦、導航板無法緊密貼合者，導板準確性也受到影響，不建議采用此方法；操作過程中，不僅要求導航板緊密貼合皮膚，還應減少體位變動，任何相對活動均可能造成穿刺偏差；術(shù)前設(shè)計3D打印導航板時，不同軟件的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換應保證精確，核實CT數(shù)據(jù)以及3D打印機的精度。

綜上所述，3D打印導航板輔助穿刺PELD手術(shù)治療LDH時能夠為不同患者設(shè)計個性化的穿刺路徑，降低了穿刺、透視次數(shù)以及手術(shù)時間，術(shù)后當天疼痛癥狀更輕，具有良好的運用價值。