数字技术在胸腰椎压缩骨折精准治疗中的应用

房亚峰，魏戎，武军龙，崔国峰，李明，郭哲，李亚伟

(郑州大学附属洛阳中心医院 骨科，河南 洛阳 471000)

胸腰椎压缩骨折常见于老年患者，多合并有骨质疏松，主要表现为疼痛，腰椎活动范围受限，影响患者生活等[1]。近年来，经皮穿刺椎体成形术在治疗胸腰椎压缩骨折中的疗效确切，患者术后疼痛得到明显缓解，生活质量得到改善[2]。该术式在X线透视下，穿刺针穿过椎弓根直达椎体，推注骨水泥进行强化[3-4]。有文献报道，经皮穿刺椎体成形术会出现定位偏差、椎弓根壁破损，骨水泥强化位置偏差，术后出现疼痛加重、下肢感觉异常等现象[5-6]。近年来，数字技术在临床中逐渐开展，发挥了一定作用。本研究分组研究数字技术辅助椎体成形术治疗椎体压缩骨折的临床效果。

1 资料与方法

1.1 一般资料选取郑州大学附属洛阳中心医院2016年1—12月共60例胸腰椎压缩骨折患者，均签署知情同意书，研究通过医院医学伦理委员会审核。纳入标准：≥60岁的患者，X线、MRI(俯卧位检查)提示胸腰椎单节段压缩骨折，排除脊柱侧弯等畸形。根据手术方式分为参照组和目标组，各30例。参照组：男11例，女19例；年龄为57～86岁，平均(65.37±6.44)岁；骨折原因为摔倒15例，跌落7例，交通伤6例，其他2例。目标组：男9例，女21例；年龄为56～82岁，平均(62.32±5.36)岁；骨折原因为摔倒18例，跌落5例，交通伤4例，其他3例。两组患者一般资料比较，差异无统计学意义(均P>0.05)。

1.2 手术操作术前行X线正侧位、MRI检查，确定骨折部位。

1.2.1参照组 患者俯卧位于透视手术床上，床上铺软垫，腹部悬空。C臂反复正侧位透视确定骨折椎体及椎弓根投影点，体表标记穿刺点。建立静脉通道，连接心电监护，观察患者生命体征。常规消毒铺巾，长针头沿标记穿刺点局部麻醉，边透视，边进针推注局麻药物，直至椎板骨质表面。在透视引导下将穿刺针经穿刺点穿破皮肤直达椎板表面，透视下确定穿刺针方向，延长线与椎弓根方向一致为最佳，然后在透视引导下沿椎弓根穿刺进入椎体，透视正位相达椎弓根影内侧壁，侧位相未超过椎体后缘，提示穿刺针顺利安全穿过椎弓根，C臂引导下穿刺针进一步前进，直至椎体前缘约1/2处。拔出穿刺针内芯，置入导钻，钻深至椎体前缘约1/3。退出导钻，将呈胶装的聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)缓缓推入椎体，边推注骨水泥，边透视，动态观察以避免骨水泥渗漏至椎体前缘、上下终板、椎管内等部位。骨水泥弥散完成后，拔出推注针，按压穿刺针眼数分钟后，辅料贴敷穿刺针眼，佩戴腰围，术毕，送回病房。

1.2.2目标组 将患者MRI原始数据以DICOM格式刻录光盘，导入惠普计算机Windows 7系统中。再将数据导入MIMICS 15.0软件中，通过阈值分割、蒙板勾勒等，三维重建出患者背部皮肤、患椎及上下临近椎体的拓扑结构。以STL格式导出到PTC 2.0软件中，在软件中确定患椎椎弓根穿刺轴线的空间方向及角度。测量骨折压缩最严重位置，沿椎弓根穿刺方向至皮肤的距离AB(图1)。穿刺方向AB与矢状面的夹角∠A，以及穿刺点距离棘突体表投影点O的距离OB(图2)。手术时，先扪及患椎棘突的体表投影点O，向外旁开长度OB，B点即为穿刺进针点，用记号笔在B点做标记，进行常规消毒、铺巾。用长针注射器在B点穿刺，以∠A方向朝椎板进行局部麻醉。然后用穿刺针从B点以角度∠A进行穿刺，达椎板后，正侧位透视一次给予确定无误后，继续向前穿刺，进针深度为AB，到达骨折穿刺针进至骨最严重部位，然后退出穿刺针内芯，缓慢推注呈胶装的PMMA。推注骨水泥过程中进行X线透视1次，避免骨水泥渗漏发生。最后拔出推注针，辅料贴敷穿刺针眼，佩戴腰围，术毕，送回病房。

图1 椎弓根穿刺示意图(穿刺侧面观)

图2 椎弓根穿刺示意图(穿刺平面观)

1.3 观察指标统计术中X射线暴露次数，计算手术总时间，测量术前、术后患椎前缘高度(胸腰椎X线侧位)，进行术前术后视觉模拟评分(visual analogue scale/score，VAS)、Oswestry功能障碍指数(Oswestry disability index，ODI)。

2 结果

2.1 各项观察指标目标组X射线暴露次数、手术时间低于参照组，患椎高度高于参照组，差异有统计学意义(均P<0.05)。目标组发生骨水泥渗漏1例，参照组发生骨水泥渗漏4例，骨水泥渗漏患者术中术后未出现下肢疼痛、麻木异常感觉等临床症状，两组差异无统计学意义(P>0.05)。见表1。

表1 两组围手术期各项治疗指标比较

2.2 VAS、ODI评分术前，两组VAS、ODI评分比较，差异无统计学意义(均P>0.05)。术后，两组VAS、ODI评分均低于术前，差异有统计学意义(均P<0.05)。术后，目标组VAS、ODI评分分值下降幅度大于参照组，但差异无统计学意义(均P>0.05)。见表2。

表2 两组手术前后VAS、ODI评分比较分)

注：与同组手术前比较，aP<0.05；VAS—视觉模拟评分；ODI—Oswestry功能障碍指数。

3 讨论

目前，骨质疏松性胸腰椎压缩骨折的治疗已淘汰保守治疗，多选择微创手术治疗[7-8]，包括经皮穿刺椎体成形术(PVP)、经皮穿刺椎体后凸成形术(PKP)，术中穿刺针沿椎弓根直至椎体，然后从椎弓根通道注入合适剂量的骨水泥。该操作需要具备一定手术操作经验的高年资医生进行，术中需要多次透视来确定穿刺点及穿刺方向、穿刺深度等。如果发生椎弓跟壁的破裂，骨水泥渗漏等，发生神经损伤，可能引起下肢感觉功能障碍，甚至截瘫等，所以，PVP及PKP操作的关键步骤是穿刺点及穿刺方向的确定[9-10]。即使具备一定手术操作经验的高年资医生，在面对不同患者时，也需要考虑患者身高、体质量、背部皮肤软组织厚度等问题，这些因素都会对手术操作的准确度增加很大的障碍和困扰。目前临床逐渐开展一些创新微创术式来治疗椎体压缩骨折[11-13]。许林涛等[11]采用椎弓根外侧途径，单侧椎弓根穿刺PVP，达到了缓解疼痛的目的。近年来，临床上开始逐渐应用数字技术进行PVP治疗。数字技术可以将患者的影像数据价值进一步扩大化，呈递给医生更多的信息，使手术医生可以优化手术方案设计及手术操作，实现精准治疗。唐向盛等[12]利用3D打印技术，打印穿刺导向模板，实现穿刺定位，提升了手术穿刺的准确率。倪鹏辉等[13]利用患者影像数据，3D打印患椎1∶1实体模型，进行详细术前规划，为术中椎弓根的穿刺提供方案支持。上述研究中利用数字技术及3D打印技术进行椎弓根穿刺指导，未考虑穿刺通道与骨折最严重部位之间的关系。

本研究利用患者术前的影像资料，在电脑软件中重现患者患椎骨折模型，确定骨折最严重部位，在软件中规划骨折最严重部位经过椎弓跟到达皮肤的最优穿刺通道，确定最佳穿刺角度，测量穿刺深度，确定穿刺点与患者棘突体表投影点的位置关系，使术中穿刺定位有了一定参照，较传统反复透视定位缩短了穿刺定位时间。术前的穿刺角度确定，使穿刺过程中可以规避椎弓根被刺破的风险，降低神经损伤的可能，为术者提供穿刺角度、穿刺深度、穿刺点参照位置等理论支持，使手术可以精准进行。同时穿刺末端直达骨折最严重部位，即骨折最需要骨水泥强化的部位，实现靶向注入骨水泥，最大程度增加患椎的刚度及强度，改善患椎的生物力学性能。

综上，在胸腰椎压缩骨折的手术治疗中，应用数字技术，进行术前详细规划，确定穿刺的角度及深度，缩短穿刺定位时间，减少透视次数。术中实现精准定位，准确靶向注入骨水泥，避免神经、血管等副损伤，降低手术风险，提高PVP/PKP治疗胸腰椎压缩骨折的疗效。

本研究中也存在如下问题：数字技术对椎体成形术仅提供了理论数据支持，术中仍然需要一定次数X线暴露，下一步将借助3D打印技术来进一步实现胸腰椎压缩骨折的靶向骨水泥强化治疗。