经皮椎间孔镜下腰间盘切除术中3D打印导航模板辅助穿刺的应用

马维理，陈国奋，熋亮

(1.海南中德骨科医院脊柱关节科，海南海口570203；2.南方医科大学南方医院创伤科，广东广州510515；3.南方医科大学中西医结合医院骨科，广东广州 510000)

腰椎间盘突出症(lumbardisc herniation,LDH)是成人腰腿痛的常见原因，LDH发病率呈现不断增长的趋势[1]。 经皮椎间孔镜下腰间盘切除术(percutaneous endoscopic lumbar discectomy,PELD) 是LDH微创手术的代表术式，但PELD手术对脊柱外科医师手术经验及技巧要求较高，需要丰富的解剖学知识、熟练的穿刺及镜下技术[2]。近年来，3D打印导航板在寰枢椎骨折、腰椎融合内固定术的辅助置钉中获得了广泛运用，提高了操作的准确性[3-4]，但该项技术用于PELD手术的报道还较为少见。本院近年采用3D打印导航板辅助穿刺PELD手术治疗LDH，取得较好效果，现报道如下。

1 资料与方法

1.1 一般资料

本研究选择2018年1月～2020年1月本院收治的84例LDH患者为研究对象，数字表法随机分为两组，对照组采用常规PELD手术，观察组采用3D打印导航板辅助穿刺PELD手术。两组一般资料差异无统计学意义(P>0.05)，见表1。

表1 两组一般资料比较

1.2 选择标准

纳入标准：经MRI、CT等诊断确诊为单节段LDH；临床表现与影像特点相符；年龄18～70岁；经长期保守治疗，腰腿疼痛症状缓解不明显。排除标准：既往腰椎有手术史、骨折史；腰椎先天性发育畸形；体质量指数(body mass index,BMI)<18.5 kg/m2或>28 kg/m2；合并椎间失稳、严重椎管狭窄等；合并腰椎结核、转移瘤等。

1.3 手术方法

观察组采用3D打印导航板辅助穿刺PELD手术。首先获取LDH患者腰椎CT检查所得的原始Dicom格式数据，将数据导入Mimics19.0软件，根据腰椎CT数据重建出可视化的腰椎三维模型，直观地模拟穿刺及定位操作；设计穿刺路径时，其穿刺点经过责任椎间隙的下位椎体上关节突尖部。采用CAD/RP技术设计出针对不同患者的精准、个性化化经皮穿刺针道，同时计算出准确的穿刺深度、穿刺角度。采用逆向反求软件获得紧贴皮肤的穿刺导航板，包含3个部分，即穿刺套筒、定位块、连接部，规格以患者具体情况而定。优化设计后，采用MakerBot Replicator Z18 3D打印机 (美国，Stratasys公司)打印出设计好的3D打印导航板，打印材料为聚乳酸(PLA)，消毒后使用。手术时患者进行全身麻醉，取俯卧位，消毒铺巾后术中透视定位，准确固定导航板并进行穿刺。注意，可将导航板定位块粘性贴片与皮肤紧密贴附；体表准确定位，导向器放置稳定，嘱咐患者尽可能保持静止，避免身体翻动，减少漂移；若穿刺失败，可将导向器沿棘突上下适当移动微调，借助“C”臂透视确认调整效果，进行二次穿刺；到达责任椎间隙的下位椎体上关节突尖部，随后按PELD手术常规步骤进行髓核摘除。

对照组采用常规PELD手术。采用“C”臂正侧位透视明确患病椎间隙及椎间孔，并用油性笔在体表皮肤标注椎间隙水平线，手术操作者手持克氏针，通过“C”臂正侧位透视反复确定针尖到达突出髓核的靶点部位，拟定穿刺路径；再次沿克氏针采用油性笔划线，与水平线交界点作为穿刺点，经皮穿刺针刺入时，边进针边透视，直到穿刺针准确到达靶点部位。其余手术步骤同观察组一致。

1.3 观察指标

记录术中相关指标，评估术前、术后1d、3个月、6个月时的疼痛VAS评分[5]，以及术前、术后3个月和6个月时的Oswestry功能障碍指数(Oswestry disability index,ODI)[6]，术后6个月采用改良Macnab疗效标准[7]评定手术效果。

1.4 统计学分析

2 结果

观察组透视次数、穿刺次数、手术用时均显著低于对照组(P<0.05)，见表2。两组围手术期均无严重并发症出现。相比于术前，两组术后VAS评分、ODI指数均明显降低，但术后1 d观察组VAS评分显著低于对照组(P<0.05)，其余随访时间差异无统计学意义(P>0.05)，见表3。两组治疗优良率差异无统计学意义(P>0.05)，见表4。

表2 两组术中相关指标比较

表3 两组功能指标比较

表4 两组综合疗效比较

3 讨论

保障PELD手术顺利进行的关健在于精确的穿刺定位，初学者或三维空间想象能力欠缺者，早期穿刺定位效果不佳，反复穿刺可能增加医患辐射，增加腰部软组织创伤，延长手术操作时间，影响手术满意度[8]。目前，3D技术在脊柱外科已得到多年的发展，创建局部脊柱三维个性化实体模型是该项技术在脊柱外科领域的应用基础，例如张源广等[9]通过3D打印导航板提升了寰枢椎骨折椎弓根螺钉置钉的准确性。

本研究运用3D打印导航板辅助穿刺，获得了良好的运用效果。结果显示，观察组透视次数、穿刺次数、手术用时均显著低于对照组(P<0.05)，说明3D打印导航板辅助穿刺PELD手术治疗LDH，能够为不同患者设计个性化的穿刺路径，降低穿刺、透视次数以及手术时间，简化了手术步骤[10]。该技术设计原则为：通过CT数据转换为个性化的脊柱3D模型，并通过计算机模拟至责任椎间隙的下位椎体上关节突尖部的穿刺路径，计算出准确的穿刺深度、穿刺角度，并尽可能避开可能干扰到的神经及血管，采用逆向反求软件生成紧贴皮肤的辅助套件[11]。该导航板穿刺套筒、定位块、连接部规格以患者具体情况而定，具有个性化设计的优势，只要不是过于过度肥胖或消瘦者，导航板均能贴合患者皮肤，并经穿刺套筒准确穿刺。而传统穿刺主要根据术者经验反复透视，这种经验性判断方式准确性误差较大，往往需要多次透视才能完成[12]。尤其对于L5-S1节段患病者，该节段具有更复杂的解剖结构，例如横突大、髂棘遮挡、椎间隙窄等，会进一步增加穿刺难度。因此，传统穿刺透视及穿刺次数更多，手术时间明显延长。相比于术前，两组术后VAS评分、ODI指数均明显降低(P<0.05)，其余随访时间差异无统计学意义(P>0.05)，两组治疗优良率差异无统计学意义(P>0.05)，提示3D打印导航板辅助穿刺PELD手术治疗LDH的近期疗效确切；但术后1 d观察组VAS评分低于对照组(P<0.05)，可能原因为：对照组穿刺次数增多，相对于观察组普遍一次穿刺成功而言，皮下软组织损伤更重。

虽然3D打印导航板在PELD手术中具有较高的运用价值，但仍要注意以下几点[13]：对于过度肥胖、体表解剖标志无法清晰显示，以及过度消瘦、导航板无法紧密贴合者，导板准确性也受到影响，不建议采用此方法；操作过程中，不仅要求导航板紧密贴合皮肤，还应减少体位变动，任何相对活动均可能造成穿刺偏差；术前设计3D打印导航板时，不同软件的数据转换应保证精确，核实CT数据以及3D打印机的精度。

综上所述，3D打印导航板辅助穿刺PELD手术治疗LDH时能够为不同患者设计个性化的穿刺路径，降低了穿刺、透视次数以及手术时间，术后当天疼痛症状更轻，具有良好的运用价值。