影像模拟并3D 打印模型指导下徒手置入颈椎椎弓根螺钉手术体会

2021-11-04何贵生董宪杰王晓刚

中国实用医药 2021年28期

何贵生董宪杰王晓刚

颈椎椎弓根螺钉固定因其强大的生物力学稳定性而越来越多地应用于临床,但由于颈椎椎弓根相对细小,毗邻组织解剖复杂、功能重要,一旦置钉失误将导致灾难性后果,而使该技术推广受限。为提高置钉准确性,本次研究在术前影像学资料上进行模拟,并在3D 打印模型指导下徒手置入颈椎椎弓根螺钉,取得了满意的效果。

1 资料与方法

1.1 一般资料选取2018 年3 月～2020 年3 月本院收治的颈椎外伤、符合《现代脊柱外科学》［1］颈椎骨折脱位标准,排除病理性骨折且无手术禁忌证的患者4 例。年龄39～65 岁,其中,男3 例,女1 例；术前JOA 评分最低0 分,最高16 分,平均JOA 评分(4.9±7.6)分；影像学诊断C4椎板骨折1 例,C5骨折并脱位1 例,C5～6小关节交锁、C5椎体滑脱2 度2 例。

1.2 方法

1.2.1 术前影像学采集及模拟方法术前均行颈椎正侧位DR 片,使用西门子CT 扫描仪扫描颈椎,扫描层厚1.0 mm,在syngo MMWP VE36A 工作站进行三维图像重建。测量各目标椎弓根的上下径、内外径以及椎弓根中心线与矢状面、横断面的夹角,在三维重建图像上模拟标注最佳进针点,沿椎弓根中心线测量进针点至椎体前方皮质的长度,记录各数据。

1.2.2 术前制作3D 打印模型将采集的影像数据储存为DICOM 格式,导入3D 打印设备(医学专用激光固化3D 打印机,盘古4.1,盘古5.1),利用 MiditoolCreate软件进行颈椎3D 模型重建。3D 图像上模拟椎弓根置钉,观察进钉点位置和进针的方向角度及深度,并与CT 工作站上的测量数据进行比较,对测量数据进行校正。把重建好的3D 模型输出到3D 打印机,使用医用模型专用3D 打印树脂材料打印模型。打印出的3D 模型灭菌后送入手术室。

1.2.3 手术方法

1.2.3.1 体位与暴露手术在全身麻醉下进行,俯卧于头颈手术架上,颈椎屈曲位固定,将双肩向远端牵拉固定,利于手术操作和术中透视。取颈椎后正中纵切口,切开皮肤皮下,按照拟定手术节段切开项韧带并沿棘突做骨膜下剥离两侧肌肉,显露椎板及侧块,充分显露关节突外缘。小心牵开骨折脱位的椎板,若关节突牵引撬拨复位困难,可切除部分下关节突,磨钻磨除拟融合节段关节软骨。

1.2.3.2 确定进针点 C 臂透视确认目标椎体,观察目标椎板、侧块形态与3D 打印模型、模拟置钉位置的差异,确定进针点。一般采用侧块外缘切迹或侧块外上象限中点作为进针点,3 mm 球头磨钻去除骨皮质,用直径 2 mm 的颈椎椎弓根手锥,参照术前测量的夹角、长度等数据轻轻插入松质骨,手锥稳定后透视确认进针点位置、方向,必要时进行调整,确认正确后小心推进共约2 cm 后退出。选择进针点时注意“宁下勿上、宁内勿外”的原则,推进过程中注意体验手锥在松质骨内的轻度抵抗感和粗糙摩擦感,感到阻力较大或触碰到皮质骨时应认真思考原因,调整插入位置和方向,一旦出现落空感或突破感立即停止进入。用钝头探针小心探查椎弓根内松质骨通道,如果感到有触碰软组织的感觉,应核查进针点、探针方向、深度等方面的原因,调整后重新锥孔。

1.2.3.3 置入椎弓根螺钉,连接钉棒系统经透视确认探针位置正确后按照透视显示的进针深度,结合术前测量深度进钉点至椎体前缘的长度,置入直径3.5 mm 的椎弓根螺钉,一般选用长度为20～25 mm 螺钉。按照术前计划置钉完成后,安装纵向连接棒,拧紧尾丝,完成固定。根据硬脊膜受压情况,进行必要的椎板切除、椎管扩大减压。减压结束后放置引流管,分层缝合切口。其中1 例外伤性颈椎脱位并不全瘫患者,术前磁共振成像(MRI)显示椎间盘突出压迫脊髓前方,但后方关节突交锁、颅骨牵引复位失败,手术中先行后路切除部分关节突,颈椎滑脱复位后行颈椎椎弓根固定,缝合切口后改仰卧位,一期经颈前路进行脊髓减压、零切迹椎间融合器置入,完成前路融合固定。1 例颈椎因术前CT 测量C3右侧椎弓根细小患者,放弃C3右侧椎弓根钉置入。

1.2.3.4 术后处理及随访术后佩戴颈托,常规使用头孢二代抗菌药物预防感染,使用时间不超过3 d。24 h 拔除引流管,在颈托保护下根据脊髓损伤情况,采取半坐位,或可下床活动。术后常规复查DR 片、CT。术后3 月、半年及1 年后进行门诊复查,完成随访。

2 结果

4 例患者共置入颈椎椎弓根螺钉23 枚,无置钉并发症发生。影像学显示颈椎脱位复位良好,各椎弓根钉无进入椎管、进入横突孔、穿出椎弓根外壁、突破椎体前壁等问题。1 年后随访,JOA 评分增加(6.2±3.9)分,复查DR 片显示手术节段颈椎融合良好。

3 讨论

Abumi 等［2］指出,颈椎椎弓根螺钉提供了良好的三维固定模式,但置入椎弓根螺钉时可能发生直接向头侧或尾侧误置损伤神经根、向外侧误置造成椎动脉损伤或激惹、向内侧误置损伤硬脊膜或脊髓等与椎弓根螺钉相关的神经血管并发症。常用的颈椎椎弓根螺钉置入技术有徒手置钉技术、借助专业手术器械置钉技术、导航技术等［3］。计算机三维导航技术因设备昂贵、操作复杂,使其临床应用受限。近年来,3D 打印技术逐步进入临床,目前3D 打印技术能基本实现精准医疗的过程,已逐渐成为临床重要的辅助工具［4］。3D打印导板技术可以显著提高术中置钉的准确度,但仍存在需要将椎骨后方的软组织尽量剥离,以保证3D 打印导板与椎骨后方结构紧密贴合以及因采集设备的不同、打印设备精度的调节,也使得3D 打印导板存在一定的误差等问题。且在术中导板贴合骨面的过程中,微小的位移都会引起置钉的偏差,这就要求术者具备熟练的徒手置钉经验,不能完全依赖导板,这样在术中导板出现误差时才能确保置钉的准确性［5］。在术前认真研读影像学资料并测量患者准确数据,熟悉各患者颈椎椎弓根的个性化特点,通过在影像资料及3D 打印模型上模拟,做到心中有数,术中参考术前影像学测量数据,结合3D 打印模型指导,徒手置入颈椎椎弓根螺钉,术者能体验探针在椎弓根通道内的手感,避免依赖3D 打印导板使用电钻钻入时的“误导”。

总之,3D 打印颈椎模型指导下颈椎椎弓根螺钉置钉,可缩短手术时间,提高置钉的准确性。但由于手术例数较少、样本量小,需要进一步进行临床观察和大样本研究,或者进行与3D 打印导板的对比研究。

4 附病例报告

患者男,39 岁。因跌落伤后颈椎疼痛、上肢麻木无力2 d 为主诉入院。入院查体：神志清晰,右前壁外侧及手部感觉异常,双手肌力3～4 级,桡骨骨膜反射减弱,霍夫曼征阴性。胸腹部及双下肢感觉存在,双下肢肌力4～5 级,生理反射存在,巴氏征阴性。当地医院MRI 示C5椎滑脱,C5～6椎间盘突出压迫硬膜囊及脊髓,右侧关节突交锁。入院后,行颅骨牵引并药物治疗1 周,牵引期间反复调整牵引重量及方向,但复查床旁DR显示颈椎滑脱未复位。行后路切开复位颈椎椎弓根钉内固定并颈椎前路脊髓减压、椎间融合术。术中切除C6右侧部分关节突,复位后于C5～6双侧椎弓根置入共4 枚3.5 mm 椎弓根螺钉,完成后路固定,缝合切口后改仰卧位,一期经颈前路进行C5～6椎间盘切除、脊髓减压、零切迹椎间融合器置入,完成前路融合固定。术后复查DR 显示固定位置满意,术后半年随访患者颈椎活动无不适,四肢运动、大小便均正常,随访时DR显示手术节段无移位,内固定物无松动。1 年后复查显示手术节段融合良好,见图1,图2,图3,图4。