虚拟现实设计单开门椎板角度治疗脊髓型颈椎病

包乾录，王力军，杨 豪

（驻马店市中心医院骨科二病区，河南驻马店463000）

颈椎后路单开门技术是治疗脊髓型颈椎病的常用术式，该技术不仅可以切除后方黄韧带、扩大颈椎管、解除病变节段脊髓的高应力状态，而且通过对上下椎板扩大，为整个脊髓向后漂移提供空间，减小对腹侧后纵韧带或椎间盘的压迫，形成“弓弦效应”。临床常用于治疗多节段颈椎病变或单节段前方巨大椎间盘钙化。然而，椎板角度过大，容易发生C5麻痹、脊柱不稳、轴性症状等一系列并发症［1～3］。因此，有必要在术前充分测量减压的范围和角度，孙天威等［4］通过测量认为椎板开门角度应控制在15°～30°，术后轴性症状及C5神经根麻痹发生率较低。杨晓江等［5］根据三角函数推导出椎板单开门术后实际开门宽度与椎管横截面积增加值的关系公式，但测量计算方法复杂，临床较少应用。本研究通过在患者术前颈椎三维模型虚拟现实技术（visual reality,VR）模拟不同椎板单开门角度变化对椎管横断面积的影响，测量椎板开门角度，为术中做到精准减压提供依据，避免了过度减压导致的并发症，取得良好的临床效果，现报道如下。

1 资料与方法

1.1 纳入与排除标准

纳入标准：（1）符合脊髓型颈椎病的诊断标准［6］；（2）术前MRI及CT检查存在后纵韧带≥2个节段、颈椎间盘突出并钙化、发育性椎管狭窄等致病因素；（3）患者拟接受颈椎后路单开门手术治疗；（4）术后随访资料完整。

排除标准：（1）无法耐受手术者；（2）合并强直性脊柱炎、类风湿性关节炎及其他肿瘤、结核及代谢性疾病所致的颈椎病变；（3）需颈椎前后路联合手术的患者；（4）存在颈椎后凸畸形或上颈椎及胸腰椎椎管病变。

1.2 一般资料

2015年1月～2018年12月，共75例患者符合上述标准，纳入本研究。采用随机数字表法将患者分为两组，两组患者术前一般资料见表1。两组患者在性别、年龄、病程、术前JOA评分及病变节段数的差异均无统计学意义（P＞0.05）。本研究获驻马店市中心医院医学伦理委员会批准，所有患者签署知情同意书。

表1 两组患者术前一般资料与比较

1.3 手术方法

所有患者采用全身麻醉，俯卧位，颈部前屈，颈椎专用手术床头部支架固定。取后正中入路，剥离显露椎板至关节突外缘，确认病变节段，根据患者术前体征确认开门方向，去除部分开门椎体的棘突，使用高速磨钻于开门侧磨透全层椎板，然后于门轴侧打磨椎板至内层骨皮质，门轴侧开槽宽度4 mm左右、切断头尾侧棘间韧带，在棘突根部打孔过10号丝线。用骨膜剥离器翘起开门椎板，由两端向病变节段逐步翘起椎板，持续牵拉棘突部位的丝线，避免在开门过程中椎板回弹损伤脊髓。

VR组：术前将患者颈椎CT数据导入Mmimcs 17.0 软件中，计算 C2/3、C3/4、C4/5、C5/6、C6/7等节段的脊髓横断面积［7］，通过各节段脊髓横断面积与C2/3的比值，计算出病变节段脊髓正常的横断面积［8］。然后将颈椎骨质进行三维重建，模拟手术过程去除椎板门轴及开门侧骨质。在Mmimcs 17.0软件中，以门轴侧为轴开门旋转椎板，同时测量椎管面积，直至开门后的椎管与脊髓横断面积相等或略大于脊髓横断面积，此时测量开门椎板与关节突的距离，即为术中各椎板的开门角度（见图1）。

图1 患者，男，57岁，脊髓型颈椎病，术前JOA评分8.59分，采用虚拟现实设计单开门椎板角度治疗 1a:术前椎板角为50.37°1b:Mimics软件中模拟椎板截骨，将椎板单独重建 1c:Mimics软件中在轴位窗口中选择开门椎板 1d:以门轴侧为旋转中心，将椎板模拟手术掀开 1e:参照测量角度进行单开门手术，并用微型钛板固定 1f:术后椎板开门角度为65.93°

常规组：按照术者经验将椎板翘起8～10 mm左右或观察脊髓膨胀情况，并使硬膜与椎板分离。

检查脊髓膨隆及搏动情况良好，测量翘起后棘突与上关节突的距离，选择微型钛板进行固定。放置引流管后逐层缝合皮肤。术后预防感染，负压引流48 h，颈部围领制动3个月

1.4 评价指标

记录围手术期资料及并发症，采用四肢肌腱反射、肌力、感觉分级平均值和日本骨科协会颈椎评分（Japanese Orthopaedic Association,JOA）评价临床效果。行影像检查，测量颈椎前凸Cobb角、椎板角、开门段平均脊髓横断面积。

1.5 统计学方法

采用SPSS 22.0统计软件进行数据分析。计量资料以均数±标准差表示，两组间比较采用独立样本t检验，组内比较采用配对资料T检验；计数资料采用x2检验；等级资料采用非参数统计分析。P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 围手术期情况

两组患者均顺利完成手术，两组患者围手术期资料见表2。VR组手术时间显著短于常规组（P＜0.05），VR组术中失血量少于常规组，但差异无统计学意义（P＞0.05）；两组患者在术中透视次数、术后引流量和住院时间的差异均无统计学意义（P＞0.05）。

表2 两组患者围手术期资料（±s）与比较

表2 两组患者围手术期资料（±s）与比较

images/BZ_23_206_2169_523_2235.pngimages/BZ_23_523_2169_778_2235.pngimages/BZ_23_778_2169_1048_2235.pngimages/BZ_23_1048_2169_1185_2235.pngimages/BZ_23_206_2301_523_2368.pngimages/BZ_23_523_2301_778_2368.pngimages/BZ_23_778_2301_1048_2368.pngimages/BZ_23_1048_2301_1185_2368.pngimages/BZ_23_206_2434_523_2500.png手术时间（min）术中透视次数（次）住院天数（d）images/BZ_23_523_2434_778_2500.png100.87±19.31 3.71±1.05 11.21±1.72images/BZ_23_778_2434_1048_2500.png132.28±18.63 4.18±1.26 11.92±2.28images/BZ_23_1048_2434_1185_2500.png＜0.001 0.083 0.132

早期并发症方面，VR组共190个椎骨行椎板扩大成形，其中6个椎骨发生门轴侧骨折；常规组共185个椎骨进行椎板扩大成形，其中17个椎骨发生门轴侧骨折，两组间差异有统计学意义（P=0.014）。VR组未发生医源性脊髓损伤，而常规组有3例患者术后脊髓损伤加重。VR组未发生C5神经根损伤，而常规组5例患者出现C5神经根损伤。VR组仅1例出现轴性症状，而常规组7例患者出现轴性症状。

2.2 随访结果

两组患者随访14～18个月，平均（16.84±2.27）个月。随时间推移，两组患者症状减轻，功能改善。随访过程中未出现临床症状加重，再次翻修手术者。

两组患者随访资料见表3。随时间推移，两组患者患者四肢肌腱反射平均分级显著下降（P＜0.05），四肢肌力平均分级显著增加（P＜0.05），四肢感觉平均分级显著增加（P＜0.05），JOA评分显著增加（P＜0.05）。相应时间点，两组间肌腱反射、肌力和感觉评级，以及JOA评分的差异均无统计学意义（P＞0.05）。

表3 两组患者随访资料与比较

2.3 影像评估

两组患者影像测量结果见表4。两组患者术后6个月时颈椎前凸Cobb角较术前显著减小，末次随访时进一步减少，不同时间点差异有统计学意义（P＜0.05）；两组患者术后6个月椎板角和平均脊髓横截面积较术前显著增加，末次随访时较术后6个月有所减少，不同时间点差异有统计学意义（P＜0.05）。

表4 两组患者影像测量结果（±s）与比较

表4 两组患者影像测量结果（±s）与比较

指标C2～7Cobb 角 （°）椎板角（°）平均脊髓横断面积（mm2）时间点术前术后6个月末次随访时P值术前术后6个月末次随访时P值术前术后6个月末次随访时P值VR组（n=38）21.24±1.71 19.28±1.64 18.76±1.22＜0.001 50.09±4.29 68.45±4.07 67.11±4.04＜0.001 57.63±5.59 69.29±4.68 68.34±4.92＜0.001常规组（n=37）21.62±1.53 18.37±1.27 16.59±1.07＜0.001 49.81±5.63 70.81±4.39 69.24±3.71＜0.001 58.22±5.95 69.52±4.06 67.96±5.81＜0.001 P值0.314 0.009 0.001 0.808 0.018 0.021 0.659 0.820 0.761

术前两组间颈椎前凸Cobb角、椎板角和椎管面积的差异均无统计学意义（P＞0.05）。术后6个月和末次随访时，VR组颈椎前凸Cobb角显著大于常规组（P＜0.05），VR组椎板角显著小于常规组（P＜0.05），但两组间平均脊髓横断面积的差异无统计学意义（P＞0.05）。

3 讨论

本研究采用虚拟现实技术，在计算机软件中动态模拟椎板开门手术过程，并实时测量开门角度对脊髓横截面积的影响，取得良好的临床效果，VR组椎板骨折、轴性症状、C5神经根损伤等并发症发生率明显低于常规组，差异有统计学意义（P＜0.05）。其优点一是经Mimics软件自动测量的脊髓横截面积，避免了复杂公式计算。二是术前模拟手术操作，包括开门过程中磨钻切除骨量，使测量结果更精确。在上述各种测量计算方案中，影响计算结果准确性的主要问题为手工测量各个标记线的人工误差，如椎板截骨部位、去除骨量等，而本研究通过术前动态测量，能够准确的计算开门角度对椎管矢状径、脊髓横断面积的影响，使术中操作更有目的性，缩短了手术时间。

本研究发现术后两组脊髓横断面积比较差异无统计学意义，该结果提示脊髓的膨胀存在一定的限度，减压完成脊髓恢复其正常外径后，再增加椎板开门角并无意义。Karpova等［12］研究认为CSM患者受压脊髓程度最严重的横截面积与JOA评分存在很大相关性，并可作为评估预后的参考指标。既往确认该平面的方法为CT或MR横断面测量椎管前侧骨性占位与椎管矢状径的比值，但因脊髓前侧的骨性占位，如骨化的后纵韧带、突出钙化的椎间盘，为复杂的三维立体结构，横断面测量并不能体现其全貌，从而影响判断的准确性。本研究通过计算机建模技术，建立完整的脊髓三维模型，能够直观、精确的定位该平面位置、压缩比例等参数，术中以狭窄部位后凸角顶点为中心，以上下缘正常脊髓矢状径为参照，计算出脊髓膨胀所需要的后移空间，确认术中椎板的开门角度。结果显示VR组虽然减小了椎板开门角度，但能够为脊髓膨胀及后移提供足够的空间，而常规组开门角度存在椎板过度开门的弊端。

减小椎板角虽然有利于减少术后并发症，但亦存在术后再关门的风险，特别是早些年，开门椎板的固定措施多为丝线、带线锚钉等弹性材料，术后椎板牵引力不足可导致关门。而近年来微型钛板的应用，能够保证椎板与关节突之间的静力稳定，避免椎板再关门。本研究术后12个月随访结果亦显示两组患者均未发生再关门。两组患者术后颈椎前凸Cobb角VR组显著大于常规组，笔者认为这是因为VR组中各椎板的开门角度为梯度变化，根据距离远近，以病变节段椎板为中心向两侧依据术前模型，逐步减小开门角度，而常规组中所有椎板均维持基本相同的开门角度。

综上所述，本研究通过建立CSM患者术前三维模型，模拟颈椎后路单开门椎板成形术，能够准确的测量椎板张开角度对脊髓横截面积及椎管矢状径影响，为术中做到准确控制椎板开门角度提供直观、准确的数据参考，在保证手术效果的同时有效的降低了既往盲目扩大椎管导致的轴性症状、C5神经根麻痹等并发症。