3D打印技术辅助TESSYS减压术治疗腰椎管狭窄的疗效分析

李 锐，张仁赞，刘正蓬，孙 贺，张义龙

(承德医学院附属医院脊柱外科，河北 承德 067000)

腰椎管狭窄为中老年群体常见疾病，主要症状为腰腿疼痛，可引起神经性间歇性跛行，对患者日常生活及工作造成严重影响[1-2]。目前，减压术为临床治疗腰椎管狭窄的首选手术方法，既往多采用开放式手术，虽能取得良好疗效，但创伤性大、术后恢复缓慢[3]。随着微创技术的发展和普及，经皮椎间孔镜(transforaminal endoscopic spine system，TESSYS)减压术逐渐应用于临床，其能有效减轻手术创伤、降低术后并发症发生率、促进患者术后康复，备受脊柱外科医生青睐[4-5]。新近研究发现，3D打印技术在脊柱外科领域已得到初步的应用，通过建造脊柱模型，可于术前直观分析脊柱结构，有助于提高手术准确度[6-7]，但其在腰椎管狭窄手术中的应用效果尚不明确。本研究将3D打印技术应用于辅助TESSYS减压术，并探究其对患者术后创伤应激、腰椎功能及并发症的影响，现报告如下。

1 资料与方法

1.1 临床资料

选取我院2017年1月至2019年5月收治的腰椎管狭窄患者114例作为研究对象，开展前瞻性研究，按照随机数字表法分为对照组和观察组，每组57例。2组患者性别、年龄、病程、BMI、病变节段、合并症比较，差异均无统计学意义(P>0.05)，具有可比性，见表1。纳入标准：①经CT、MRI等影像学检查确诊为腰椎管狭窄；②保守治疗效果不佳或无效；③美国麻醉医师协会分级[8]为Ⅰ～Ⅱ级；④无腰椎手术史；⑤自主行为能力良好，能配合完成研究；⑥能耐受手术。排除标准：①合并腰椎间盘突出、腰椎滑脱、腰椎不稳等其他腰椎退行性病变；②患有恶性肿瘤；③近3个月内有严重感染性疾病史；④患有骨质疏松症；⑤患有自身免疫性疾病、代谢性疾病；⑥患有严重心脑血管疾病；⑦患有血液系统疾病；⑧患有感觉障碍。本研究经我院伦理委员会批准，所有患者均知晓本研究并签署同意书。

表1 患者临床资料比较(n=57)

1.2 方法

对照组采取TESSYS减压术治疗：患者取俯卧位，局部麻醉，C型臂X射线机透视明确病变椎体节段，做好体表标记，16G穿刺针穿刺，将导丝送至硬膜外前间隙，以导丝为中心做8 mm左右的切口，随后置入各级扩张管、保护套管，切除上关节突部分骨质后逐级扩大椎间孔；将导丝、保护套管撤除，沿5.1 mm导管插入工作套管，通过套管置入椎间孔镜，于椎间孔镜下切除病变关节囊、黄韧带，摘除游离或突出髓核，采用双极射频行纤维环撕裂口皱缩成形术和椎间盘消融减压术，完成后进行止血、冲洗，留置负压引流管，缝合切口，术毕。

观察组采取3D打印技术辅助TESSYS减压术治疗：术前均行薄层CT扫描，保存数据，以DICOM格式将数据导入Mimics 16.0进行重建，重建后以STL格式导入至Geomagic 13.0，采用PLA材料打印出个体化的腰椎管狭窄模型实体。根据3D腰椎管狭窄模型实体，对病变节段局部关节突骨质增生、椎管狭窄、神经受压等进行分析，于模型上模拟手术操作，明确减压部位、减压范围，以提高椎管减压效果、保障手术安全性。结合术前3D打印实物模块及MRI影像资料制定手术计划，并按照计划进行TESSYS减压术，后续步骤与对照组相同。

1.3 观察指标

记录2组患者手术情况、术后恢复情况，包括手术时间、术中失血量、术后下地时间、住院时间。

记录2组患者术前及术后1 d、3 d、7 d创伤应激指标，包括C反应蛋白(creactive protein，CRP)、单核细胞趋化蛋白(monocyte chemotactic protein-1，MCP-1)、肌酸激酶(creatine kinase，CK)、前列腺素E2(prostaglandin，PGE2)，采集患者各时间段空腹静脉血5 mL，以3 000 r/min离心10 min(离心半径r=8 cm)，取血清，采用酶联免疫吸附试验测定上述指标水平，试剂盒购自北京百奥莱博科技有限公司。

2组患者术前及术后1个月、6个月、12个月腰腿痛采用视觉模拟量表(visual analogue scales，VAS)评分[9]进行评估，分值0～10分，0分为无痛，10分为剧烈疼痛，得分越高疼痛越严重。

2组患者术前及术后1个月、6个月、12个月腰椎功能采用Oswestry功能障碍指数(Oswestry dysfunction index，ODI)[10]、日本骨科协会评估治疗(Japanese orthopaedic association，JOA)评分[11]进行评估，ODI分值0～50分，分值越高腰椎功能障碍越严重，JOA分值0～29分，分值越高腰椎功能越好。

术后12个月参照Nakai标准[12]对2组患者腰椎功能进行评估，优：腰腿痛、间歇性跛行消失，恢复正常工作生活；良：腰腿痛、间歇性跛行消失，劳累后有腰腿痛，但不影响工作；可：腰腿痛明显减轻，对工作造成一定影响；差：腰腿痛无明显缓解。优良率=(优例数+良例数)/总例数×100%。

统计2组患者术后并发症发生情况，包括术后即刻至术后3个月内发生的切口感染、健侧肢体疼痛、骨纤维增生、硬膜粘连。

1.4 统计学方法

2 结果

2.1 手术及术后恢复情况

观察组术中失血量较对照组少，手术时间、术后下地时间、住院时间较对照组短，差异均具有统计学意义(P<0.05)，见表2。

表2 患者手术及术后恢复情况比较

2.2 创伤应激指标

术前2组患者血清CRP、MCP-1、CK、PGE2水平比较，差异无统计学意义(P>0.05)；术后1 d、3 d，2组血清CRP、MCP-1、CK、PGE2水平均高于术前，且观察组血清CRP、MCP-1、CK、PGE2水平较对照组低(P<0.05)；术后7 d，观察组血清CRP、MCP-1、CK、PEG2与术前比较差异无统计学意义(P>0.05)，但观察组术后7 d各指标均低于对照组(P<0.05)，见表3。

表3 患者创伤应激指标比较

2.3 腰腿部VAS评分、ODI、JOA评分

随访12个月，观察组失访3例，对照组失访4例。术前2组患者腰部、腿部VAS评分比较，差异无统计学意义(P>0.05)；术后1个月、6个月、12个月，2组患者腰部、腿部VAS评分较术前降低，且观察组低于对照组(P<0.05)，见表4。术前2组患者ODI、JOA评分比较，差异无统计学意义(P>0.05)；术后1个月、6个月、12个月，2组患者ODI较术前降低，且观察组低于对照组，JOA评分较术前升高，且观察组高于对照组，差异均有统计学意义(P<0.05)，见表5。

表4 患者手术前后腰腿部VAS评分比较分)

表5 患者手术前后ODI、JOA评分比较分)

2.4 腰椎功能优良率

接受随访的病例中观察组优31例，良20例，可2例，差1例，优良率为94.44%(51/54)；对照组优22例，良21例，可6例，差4例，优良率为81.13%(43/53)；观察组腰椎功能优良率高于对照组(χ2=4.441，P=0.035)。

2.5 并发症

术后即刻至术后3个月内，观察组并发症发生率为7.02%，对照组为17.54%，组间比较差异无统计学意义(P>0.05)，见表6。

表6 患者并发症比较[例(%)]

3 讨论

腰椎管狭窄是由黄韧带肥厚增生、小关节增生内聚、椎间盘膨隆突出等引起的神经功能障碍性疾病，是引起腰痛或腰腿痛的主要病因，大多数腰椎管狭窄患者经过保守治疗后症状可以得到明显缓解[13-14]。若保守治疗3个月无效，自觉症状明显且持续性加重，或出现明显的神经根痛和明确的神经功能损害，尤其是出现严重的马尾神经损害，则需积极给予外科手术治疗[15-16]。

目前，腰椎管狭窄的外科治疗逐渐趋于微创化，最常用的微创手术为TESSYS减压术。TESSYS减压术可对受压的神经直接进行良好减压，国内已有多项研究证实其能显著改善腰椎管狭窄患者的临床症状[17-18]。有研究显示，TESSYS减压术操作精细，对术者有较高的技术要求，且腰椎管狭窄往往存在局部小关节及椎板明显骨质增生、黄韧带肥厚等问题，并伴有神经根管骨性狭窄及侧隐窝狭窄，解剖标志不清，术中遇到的困难较多，易导致手术时间长，减压不够充分，甚至出现神经损伤，最终影响患者症状改善及腰椎功能恢复[19]。既往多通过X射线、CT、MRI等影像学技术对腰椎管狭窄病变情况进行术前评估，以指导医生制定合理的手术方案。若术前对病变情况的判断不准确，可能会影响手术的开展，但手术的顺利完成仍需依靠医生的临床经验。

近年来，随着3D打印技术的长足进步，3D打印已被广泛应用于各个领域，在医学领域的应用也越来越广泛，其通过CT扫描技术提取患者影像学数据，并根据影像学数据制作个体化实体模型，满足临床个性化制作人工假体及内置物、制作药物载体、复制人体组织器官等需求，已在整形外科[20]、神经外科[21]、泌尿外科[22]、眼科[23]得到良好应用。黄勇兄等[24]研究指出，采用3D打印技术构建腰椎管狭窄症个体化模型，术前可对腰椎管狭窄病情进行直观、立体、精准分析，可有效提高TESSYS的临床疗效及安全性。基于此，本研究尝试将3D打印技术应用于腰椎管狭窄患者TESSYS减压术中，结果发现其能明显缩短手术操作时间，减少术中出血量，同时能缩短患者术后下地时间、住院时间，且3D打印技术辅助TESSYS减压术能进一步减轻腰椎管狭窄患者术后疼痛程度，显著提高患者腰椎功能，提示其具有更强的有效性及可行性。本研究认为，在3D打印技术的辅助下，医生对腰椎管狭窄的认识已从二维层面进入三维空间，通过个体化3D腰椎管狭窄模型实体，术前能更精确、立体、直观地评估椎管结构、腰椎管狭窄立体位置及神经血管等重要结构，能预知手术操作难点，从而可以更全面、科学地指导手术设计，有助于促进手术顺利进行，缩短手术时间。通过个体化3D腰椎管狭窄模型实体，可对椎管、小关节解剖及病变情况进行更准确的观测，在模型上进行术前练习，可实现开放手术、内镜手术的有机结合，能准确标示进针点，且能准确测量穿刺角度、深度及环锯磨除小关节时的进入深度，达到精准穿刺、磨除的效果，可尽最大可能保证脊柱的完整性及稳定性，同时能避免神经根损伤、硬膜破裂，提高手术安全性，减少手术创伤，且能减轻术后疼痛程度，从而促进患者术后康复。相关研究指出，手术作为一种特殊形式的应激源，可引起局部肌肉损伤及全身应激反应[25]。本研究发现，腰椎管狭窄患者术后血清CRP、MCP-1、CK、PGE2等应激因子水平均明显高于术前，提示TESSYS减压术虽为微创手术，但仍会引起机体产生明显应激反应，而3D打印技术辅助治疗可有效降低术后血清CRP、MCP-1、CK、PGE2水平，这可能与3D打印技术辅助能有效减轻手术创伤，从而减轻术后应激反应有关。本研究还发现，观察组并发症发生率仅为7.02%，对照组为17.54%，但组间比较差异无统计学意义，这可能与本研究样本量较少有关。3D打印技术辅助是否能有效降低腰椎管狭窄患者TESSYS减压术后并发症发生率，仍需通过多中心、大样本研究证实。

综上，3D打印技术辅助能明显缩短腰椎管狭窄患者TESSYS减压术手术时间，且能减少手术创伤，减轻术后创伤应激反应，促进患者术后恢复，同时能减轻术后腰腿疼痛，提高患者腰椎功能，具有较高推广应用价值。