个体化3D打印模型辅助后路固定治疗寰枢椎不稳的临床效果

林军华 赵善明 张健荣

[摘要]目的 分析个体化3D打印模型辅助后路固定治疗寰枢椎不稳的临床效果。方法 选取2017年1月～2018年12月我院收治的20例寰枢椎不稳患者作为研究对象，根据随机数字表法将其分为对照组与研究组，每组各10例。对照组患者根据经验徒手进行内固定治疗，研究组患者通过3D打印技术建立个体化颈椎3D打印模型，术前通过模拟置钉、内固定术进行处理，获得个体化置钉数据，为真实手术提供辅助作用，对患者行一期后路减压术、内固定术。比较两组患者的手术时间、术中出血量以及手术前后的疼痛评分、日本骨科协会（JOA）评分、寰椎齿突间隙、延髓颈髓角。结果 研究组患者的手术时间短于对照组，差异有统计学意义（P<0.05）;研究组患者的术中出血量少于对照组，差异有统计学意义（P<0.05）。研究组患者术后的疼痛评分低于术前，JOA评分高于术前，寰椎齿突间隙小于术前，延髓颈髓角大于术前，差异有统计学意义（P<0.05）;对照组患者术后的疼痛评分、JOA評分与术前比较，差异无统计学意义（P>0.05）;对照组患者术后的寰椎齿突间隙小于术前，延髓颈髓角大于术前，差异有统计学意义（P<0.05）;两组患者术前的疼痛评分、JOA评分、寰椎齿突间隙、延髓颈髓角比较，差异均无统计学意义（P>0.05）;研究组患者术后的疼痛评分低于对照组，JOA评分高于对照组，寰椎齿突间隙小于对照组，延髓颈髓角大于对照组，差异有统计学意义（P<0.05）。结论 在寰枢椎不稳患者中，应用个体化3D打印模型辅助后路固定治疗，可以提高置钉成功率，使神经根、椎动脉得到保护，安全性良好，尤其是对先天椎体变异患者以及椎动脉“高跨”患者来说，个体化3D打印模型辅助后路固定治疗的效果显著。

[关键词]个体化3D打印模型;后路固定;寰枢椎不稳

[中图分类号] R318          [文献标识码] A          [文章编号] 1674-4721（2020）2（b）-0074-04

[Abstract] Objective To analyze the clinical effect of individualized 3D printing model assisted posterior fixation in the treatment of atlantoaxial instability. Methods From January 2017 to December 2018， 20 patients with atlantoaxial instability treated in our hospital were selected as the subjects， and divided into control group and study group by random number table method， with 10 cases in each group. The patients in the control group were treated with internal fixation with bare hands according to experience， and patients in the study group were treated with 3D printing technology to establish an individualized 3D printing model of cervical spine. Analog nailing and internal fixation were used before operation. Fixation was processed to obtain individualized data of nail placement， which provided assistance for real operation. One-stage posterior decompression and internal fixation were performed on patients. The operation time， bleeding volume， and pain score， Japanese Orthopaedic Association （JOA） score， atlas odontoid space， medulla oblongata cervical spinal cord angle before and after operation were compared between the two groups. Results The operation time of the study group was shorter than that of the control group， and the difference was statistically significant （P<0.05）. The amount of bleeding in the study group was less than that in the control group， and the difference was statistically significant （P<0.05）. After operation， the pain score in the study group was lower than that before operation， JOA score was higher than that before operation， atlas odontoid space was smaller than that before operation， and medulla oblongata cervical spinal angle was lager than that before operation， the differences were statistically significant （P<0.05）. There was no significant difference in pain score and JOA score of the control group before and after operation （P>0.05）. In the control group， the atlanto odontoid space after operation was smaller than that before operation， and the medulla oblongata angle was lager than that before operation， the differences were statistically significant （P<0.05）. There were no significant differences in preoperative pain score， JOA score， atlanto odontoid space and medullary angle between the two groups （P>0.05）. After operation， the pain score in the study group was lower than that in the control group， the JOA score was higher than that in the control group， the atlas odontoid space was smaller than that in the control group， and medulla oblongata cervical spinal angle was lager than that in the control group， the differences were statistically significant （P<0.05）. Conclusion For patients suffering from atlantoaxial instability， applying individualized 3D print model to assist the posterior fixation can improve the success rate of screw setting， protect nerve root and vertebral artery with favorable safety. The treatment effect of using individualized 3D print model to assist the posterior fixation is significant for patients suffering from congenital vertebral malformation and high-riding vertebral artery.

[Key words] Individualized 3D Print Model; Posterior fixation; Atlantoaxial instability

寰枢椎不稳通常是由多种因素导致，如发育畸形、感染以及创伤等，病情较轻的患者可产生枕颈部疼痛症状，病情较重的患者则会产生脊髓压迫症状，甚至导致死亡，对患者的身体健康和生命安全构成严重威胁[1]。临床中，在寰枢椎不稳患者的治疗中，寰枢椎后路内固定技术应用广泛，其不仅具有较强的可视性，同时具有较高的植骨融合率，通常情况下，寰枢椎后路内固定治疗以枢椎椎弓根为置钉部位。受寰枢椎复杂的解剖結构影响，而且毗邻血管神经非常重要，加上不同患者的骨质结构、椎体结构存在差异，给手术带来困难，至今尚未确定共性化置钉数据，因此需要给予个体化治疗。本研究选取我院收治的20例寰枢椎不稳患者作为研究对象，旨在探讨个体化3D打印模型辅助后路固定治疗寰枢椎不稳的临床效果，现报道如下。

1资料与方法

1.1一般资料

选取2017年1月～2018年12月我院收治的20例寰枢椎不稳患者作为研究对象，患者术前均经过MRI检查和CT检查确诊。根据随机数字表法将患者分为对照组与研究组，每组各10例。对照组中，男6例，女4例;年龄28～60岁，平均（37.96±10.45）岁;病程0.5～14.0年，平均（5.63±3.52）年;临床表现：2例存在头颈部疼痛，2例饮水呛咳，2例吞咽困难，1例双上肢麻木，1例头晕，1例短斜颈，1例肢体无力。研究组中，男7例，女3例;年龄29～61岁，平均（37.88±10.50）岁;病程0.4～14.0年，平均（5.50±3.62）年;临床表现：3例存在头颈部疼痛，2例饮水呛咳，1例吞咽困难，1例双上肢麻木，1例头晕，1例短斜颈，1例肢体无力。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。本研究已经医院医学伦理委员会审核批准，患者均知情同意。

纳入标准：①患者符合寰枢椎不稳的诊断标准[2];②患者存在手术治疗指征[3]。排除标准：①合并恶性肿瘤者;②无法配合者。

1.2方法

对照组患者按照经验徒手进行内固定治疗。

研究组患者通过3D打印技术建立个体化颈椎3D打印模型，术前通过模拟置钉、内固定术进行处理，获得个体化置钉数据，为真实手术提供辅助作用，对患者行一期后路减压术、内固定术，具体方法如下。

1.2.1制作个体化3D打印模型并模拟置钉  术前对患者行以CT薄层扫描，予以三维重建，通过CT血管造影，对椎动脉进行重建，扫描得到DICOM数据，在Geomagic软件中输入，并予以逆向影像数据重建，之后在MIMIC软件中输入初步得到的三维图像，对其予以修复整合，并生成stl.格式文件，在桌面型3D打印机中导入这一文件，并进行逐层打印，可以获得1∶1颈椎椎体仿真模型，对病情进行直观评估，并对治疗方案进行确定。于模型上进行模拟置钉操作，得到个体化置钉数据，对最适合的螺钉直径和长度进行确定，并确定最佳进钉位置和角度等数据。通过环氧乙烷对模型进行消毒处理，带入手术室，方便手术过程中对病变区域进行实时观察和比对，以此作为参考。

1.2.2手术操作方法  患者均行以全麻插管，选择俯卧位，对颅骨进行牵引，对手术野进行消毒处理。在枕颈部做切口，将皮肤及皮下组织切开，以模型确定的置钉位置为依据，对颈椎后方结构进行充分剥离，使其暴露出来，并与模型进行对比，对置钉位置及角度进行再次确认，在寰椎侧块、枢椎椎弓根置钉，对于寰枕融合患者，则在C2～3侧块置钉，于椎体侧块内上方1/4位置进钉，通过神经剥离子对椎弓根峡部进行探查，并对内侧缘进行探查，先钻孔，之后攻丝，最后测深，根据术前3D打印模型模拟置钉获得个体化置钉数据，选用相应长度和直径的螺钉，分别在左侧和右侧各拧入1枚，注意上倾角度及螺钉内斜角度为相应术前3D打印模型模拟数据，通过长度适合的连接棒折弯塑性予以提拉复位处理，之后进行锁定。待棘突和椎体去皮质化后，在椎板、椎体后弓、棘突间进行自体髂骨植骨，之后对术腔进行冲洗，缝合切口。

1.2.3术后处理  术后需要对患者实施颈托固定处理，重视颈部过度屈曲。术后第2天通过颈部X线复查，对内固定情况进行了解。术后3个月通过颈部CT复查，对内固定情况、植骨融合情况进行了解，如果存在脊髓受压症状，则进行MRI复查。

1.3观察指标

比较两组患者的手术时间、术中出血量，并测定两组患者手术前后的寰椎齿突间隙、延髓颈髓角。通过视觉模拟量表（VAS）评估两组患者手术前后的疼痛程度，评分0～10分，评分越高表示患者的疼痛越严重。通过日本骨科协会（JOA）评分对两组患者手术前后的后路内固定疗效进行评估，评分0～29分，评分越高表示疗效越好。

1.4统计学方法

采用SPSS 17.0统计学软件对数据进行分析，符合正态分布的计量资料以均数±标准差（x±s）表示，采用t检验，不符合正态分布的转化为正态分布，再行统计学分析;计数资料以率（%）表示，采用Fisher精确检验，以P<0.05为差异有统计学意义。

2结果

2.1两组患者手术时间及术中出血量的比较

研究组患者的手术时间短于对照组，差异有统计学意义（P<0.05）;研究组患者的术中出血量少于对照组，差异有统计学意义（P<0.05）（表1）。

2.2两组患者手术前后疼痛评分、JOA评分、寰椎齿突间隙、延髓颈髓角的比较

两组患者术前的疼痛评分、JOA评分、寰椎齿突间隙、延髓颈髓角比较，差异均无统计学意义（P>0.05）;研究组患者术后的疼痛评分低于术前，JOA评分高于术前，寰椎齿突间隙小于术前，延髓颈髓角大于术前，差异有统计学意义（P<0.05）;对照组患者术后的疼痛评分、JOA评分与术前比较，差异无统计学意义（P>0.05）;对照组患者术后的寰椎齿突间隙小于术前，延髓颈髓角大于术前，差异有统计学意义（P<0.05）;研究组患者术后的疼痛评分低于对照组，JOA评分高于对照组，寰椎齿突间隙小于对照组，延髓颈髓角大于对照组，差异有统计学意义（P<0.05）（表2）。

3讨论

寰枢椎不稳指的是因先天性畸形、创伤等因素导致的寰枢椎病理结构变化，使得局部关节功能出现异常，或出现对应的神经压迫现象[4-5]。一旦发生寰枢椎不稳，则表现出寰椎向前或向后、旋转脱位，病情较轻的患者通常会出现麻木感等神经压迫症状，病情严重者则会导致运动功能障碍，甚至出现瘫痪，或因脑干受到压迫而引发呼吸骤停[6-7]。在寰枢椎不稳确定后，需要对患者实施及时、有效干预，通常以手术治疗为主，使寰枢椎解剖结构恢复正常，避免血管和颈髓继续受压[8-9]。

在寰枢椎不稳患者的治疗中，传统内固定方式包括很多种，如经口齿装突周围韧带松解，再经后路固定，或经口腔固定等，这些术式不仅难度大，而且风险高，另外术后容易出现并发症[10]。本次研究中，针对寰枢椎不稳患者行以个体化3D打印模型辅助后路固定治疗，取得良好效果。个体化3D打印模型辅助后路固定治疗中，利用3D模型打印的方式，可以在模型上开展模拟操作，进而对适合的螺钉型号进行确定，同时可以探索进钉深度和角度等。手术过程中可以利用这一模型，提高置钉成功率，同时也提高手术安全性[11-12]。由于手术视野有限，因此辅助应用3D打印模型，可以在暴露有限解剖结构的前提下，对整体三维构象进行判定，进而使置钉更加准确无误。另外通过3D打印模型的方式，可以使医患之间的沟通更加直观和具象化，术前通过计算机进行模拟，为患者展现一个更加具体的治疗方案，保证手术的顺利进行[13-14]。

本次研究中，针对寰枢椎不稳患者行以个体化3D打印模型辅助后路固定治疗，并与按照经验徒手进行内固定治疗的患者作比较，结果显示，研究组患者的手术时间短于对照组，术中出血量少于对照组，差异有统计学意义（P<0.05）;研究组患者术后的疼痛评分低于对照组，JOA评分高于对照组，寰椎齿突间隙小于对照组，延髓颈髓角大于对照组，差异有统计学意义（P<0.05）。提示个体化3D打印模型辅助后路固定治疗寰枢椎不稳的效果确切[15]，可以缩短手术时间，减少术中出血量，减轻患者术后疼痛，提高内固定疗效，使寰椎齿突间隙缩小，延髓颈髓角增加，延髓腹侧受压消失或减弱。但本次研究所选取的病例数较少，具有一定的局限性，临床还需要扩大病例数，进一步进行临床研究。

综上所述，个体化3D打印模型辅助后路固定治疗寰枢椎不稳，可以提高置钉成功率，使神经根、椎动脉得到保护，安全性良好，尤其是对先天椎体变异患者以及椎动脉“高跨”患者来说，个体化3D打印模型辅助后路固定治疗的效果显著，值得在临床推广应用。

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（收稿日期：2019-08-15  本文编辑：闫  佩）