3D打印個體化導航模板引導S2AI螺釘固定在退變性脊柱側凸中的應用

崔立強，謝世明，曹云，徐劍峰，卿培東，曹凱

(1.四川省綿陽市骨科醫院，四川綿陽 621000；2.南昌大學第二附屬醫院，江西南昌 330006)

骶骨骨盆固定技術已經被應用于累及腰骶部畸形的矯形固定中，包括需要延長至骶骨的融合固定、重度腰椎滑脫、退變性脊柱側后凸畸形及嚴重的骨盆傾斜等[1-2]。髂骨釘是最為常用的固定方式，但其存在創傷大、易發生術后疼痛和內固定松動等并發癥[3]。研究發現，后路經骶2椎體骶髂螺釘(S2Alar Iliac,S2AI)固定技術具有與髂骨釘一致的生物力學優勢，有軟組織剝離少、術后疼痛發生率低、置棒簡單等優點，逐漸應用于骶骨骨盆固定中[4]。既往研究表明[5,6]，S2AI既可以滿足堅強內固定的需要，又能獲得滿意的矯形效果。現回顧分析2014年7月-2016年10月收治的21例退變性脊柱側凸畸形患者，采用3D打印個體化導航模板引導S2AI固定技術治療，報告如下。

1 資料與方法

1.1 一般資料

所有患者均經X線、CT、MRI檢查明確診斷。入選標準：(1)退變性脊柱側凸患者；(2)行后路S2AI螺釘固定技術；(3)隨訪時間>12個月，有完整的術前術后及隨訪資料。排除標準：(1)先天性脊柱側凸、神經肌源性脊柱側凸等；(2)既往有胸腰椎手術史；(3)雙下肢不等長；(4)合并帕金森綜合征、小兒麻痹癥及嚴重內科合并癥不能耐受手術者。本組21例，其中男8例，女13例；年齡55～67歲，平均61歲。21例中，17例表現為腰椎側凸合并矢狀面嚴重失平衡，4例表現為腰椎側后凸伴冠狀面及矢狀面失平衡；15例合并腰椎管狹窄癥；6例為嚴重的力學性腰痛；19例合并骨質疏松。術前常規采取局部神經根阻滯，確定責任節段，并排除由于根性癥狀引起的姿勢性軀干失平衡。術前行骨盆CT掃描及三維重建，掃描數據導入Mimics軟件，模擬S2AI螺釘置釘角度，最終合成導管及底座導板并打印成形。所有手術均由同一組醫師完成。本研究獲得醫院倫理委員會批準。

1.2 影像學測量

所有患者術前、術后7 d及末次隨訪時均攝站立位全脊柱正位、側位X線片及骨盆CT，評估患者內固定位置、植骨融合情況，并分別測量側凸Cobb角、C7鉛垂線到骶骨中垂線的距離(C7plumb line-center sacral vertical line,C7PL-CSVL)、局部后凸(regional kyphosis,RK)Cobb角、矢狀面C7鉛垂線與骶骨后上緣間的水平距離(sagittal vertical axis,SVA)、骨盆傾斜角度。本研究中所有影像學測量均由同一名骨科醫生完成。

1.3 手術方法

所有患者均全身麻醉，取俯臥位，后路正中縱行切口，按照術前預定的內固定范圍暴露需減壓矯形融合的節段。骶1以上需固定節段的凹側和凸側分別徒手置入椎弓根螺釘。S2AI螺釘的置入：選擇S1骶孔外緣1 mm的垂線和下緣1 mm的水平線交點作為進釘點，將術前根據三維CT影像結果3D打印的個體化導航模板置于置釘位置(圖1)，在導航模板下置入雙側S2AI螺釘。螺釘直徑均為7.5 mm，長度為85 mm，所有螺釘經C臂機透視置釘無誤。置釘完成，行責任節段減壓、矯形、和/或椎體間融合后，分別于雙側各置入1根棒予以固定，最后取減壓顆粒骨和同種異體骨進行后外側植骨融合。手術全程均在運動誘發電位(motor evoked potential,MEP)和體感誘發電位(somatosensory evoked potential,SEP)監測下完成，術中均采取自體血回輸。

圖1 3D打印導航模板

1.3 觀察指標

對21例患者術前、術后7 d和末次隨訪時的側凸Cobb角、C7PL-CSVL距離、RK角、SVA間距及骨盆傾斜角度參數進行測量。其中，C7PL-CSVL：C7鉛垂線到骶骨中垂線的距離；RK：局部后凸Cobb角；SVA：矢狀面頸7鉛垂線與骶骨后上緣間的水平距離。

1.4 統計學方法

2 結果

2.1 手術基本情況

所有手術均順利完成，手術時間220～360 min，平均275 min；術中出血量700～2100 mL，平均1295 mL。21例中，17例行椎體間融合及后外側融合，4例行后外側融合；固定節段范圍為T7-S2，平均固定節段9個。4例術中因粘連嚴重出現硬膜撕裂，術中修補且術后無腦脊液漏。1例術后CT掃描示1枚S2AI螺釘穿破髂骨內側壁2 mm，但無神經及血管損害，未特殊處理，隨訪中無神經血管損傷并發癥，其余S2AI螺釘位置良好。1例出現切口感染，通過清創、置管沖洗7 d后治愈。所有患者均獲得隨訪，隨訪時間13～52個月，平均31個月。末次隨訪，1例患者術后15個月L5-S1椎間植骨未完全融合。所有患者隨訪過程中無矯形丟失、內固定失敗和臀部疼痛等并發癥。

2.2 影像學結果

21例術后1周、末次隨訪的側凸Cobb角、C7PL-CSVL、RK Cobb角、SVA和骨盆傾斜角，均較術前得到顯著矯正，差異有統計學意義(P<0.05)；上述角度在術后1周與末次隨訪時比較，差異無統計學意義(P>0.05)，見表1。隨訪期間，21例均未出現內固定失敗、脊柱失代償等并發癥(圖2)。

表1 21例患者影像學參數比較

圖2 患者女，59歲，退變性脊柱側凸畸形。(a)-(b)：術前全脊柱正位、側位X線片示側凸Cobb角為28°，C7PL-CSVL為52.5 mm，SVA為24.5 mm；術前經過神經根阻滯，下肢放射大部分緩解，但仍存在嚴重的冠狀面失平衡。(c)-(d)：后路S2AI內固定融合術后全脊柱正位、側位X線片示冠狀面和矢狀面形態恢復良好，側凸Cobb角為0°；(e)-(f)：術后2年隨訪,全脊柱正位、側位X線片示冠狀面和矢狀面矯形維持良好

3 討論

3.1 S2AI螺釘固定技術的應用

骶骨骨盆固定技術已經廣泛應用于涉及腰骶段的脊柱手術中，對于合并腰骶部冠狀面和矢狀面嚴重失平衡的退變性脊柱側凸患者，遠端融合至L5可能導致冠狀面和矢狀面的矯正不足及L5-S1繼發性退變畸形加重等缺陷，但成人脊柱側凸畸形融合至至S1時，存在內固定失敗及L5-S1假關節形成的風險。Kim等[7]發現成人脊柱畸形遠端融合至骶l的假關節發生率高達24%，所以骶骨骨盆固定技術越來越受到臨床重視，Kim等[7]和Tavares等[8]的研究證實，遠端延長融合至S2可獲得更好的穩定性和降低假關節發生率。研究指出，S2AI既可以滿足堅強內固定的需要，又能獲得滿意的矯形效果。Widmann 等[9]和Perra等[10]指出，累及下腰椎的進展性脊柱側凸伴骨盆傾斜>15°、嚴重腰骶段冠狀面或矢狀面失代償，腰骶關節先天異常等均是骶骨骨盆固定的指征。筆者認為固定到骨盆的指征有：(1)L3以下三柱截骨；(2)嚴重的冠狀面或矢狀面失代償；(3)近端固定到T10以上，且合并嚴重的骨質疏松患者均需要固定到骨盆。生物力學穩定性是骶骨骨盆固定的首要目的，鑒于此，髂骨釘固定技術和S2AI固定技術成為骶骨骨盆固定的主要方式，兩種固定方式具有相同的生物力學優勢。近年來大量文獻報道S2AI螺釘固定技術優于髂骨釘，并具有以下優勢：(1)不會影響髂后上嵴取自體骨[11]；(2)軟組織剝離少，術后疼痛發生率低；可直接與S1的螺釘相連，置棒簡單；(3)螺釘尾部切跡低[12]；(4)三層皮質螺釘固定，生物力學強度與髂骨釘相當[13,14]。

3.2 臨床療效分析

Sponseller等[11]首次將S2AI螺釘固定技術應用于脊柱畸形矯形中，同時與應用髂骨釘固定的患者進行對比，其中應用S2AI螺釘固定技術的患者Cobb角矯正率達67%，而髂骨釘矯正率約60%，其結果表明應用S2AI螺釘固定技術能夠獲得更好的矯形效果。國內劉臻等[15]將S2AI螺釘固定技術應用于成人脊柱畸形的矯治中，其冠狀面矯正率為56.9%，矢狀面矯正率為57.9%。本研究中，21例患者側凸Cobb角術前(42.0±17.1)°，術后減小至(12.8±6.7)°，矯正率為(68.0±11.3)%；矢狀面局部后凸角由術前(28.0±24.2)°恢復至術后的(0.2±15.0)°，矯正率為(75.7±54.6)%，術后冠狀面和矢狀面畸形均得到明顯改善。等王華磊[16]的研究證實，成人退變性脊柱側凸患者行減壓后長節段固定在改善側凸Cobb角及脊柱功能上有明顯優勢，退變性脊柱側凸患者存在嚴重的骨質增生，僵硬程度高，本研究結果表明對于此類患者應用S2AI螺釘固定技術同樣能夠獲得滿意的矯形效果。既往研究也表明，應用S2AI螺釘固定技術能夠獲得滿意的骨盆傾斜矯正率[17]，本組21例患者的骨盆傾斜矯正率為69.5%，臨床效果顯著。本組21例患者的SVA由術前(21.3±25.3)mm減小到術后(10.9±7.3)mm，C7PL-CSVL由術前(20.5±10.3)mm減小到術后(10.7±6.3)mm，表明冠狀面和矢狀面平衡均得到明顯改善。末次隨訪側凸Cobb角、矢狀面局部后凸角、SVA、C7PL-CSVL較術后均無明顯矯正丟失，表明應用S2AI螺釘固定堅強，具有良好的生物力學穩定性。

本組病例所有患者術前均行骨盆CT掃描及三維重建，掃描數據導入Mimics軟件，模擬S2AI螺釘置釘角度，最終合成導管及底座導板并打印成形。術中在3D打印導板輔助下徒手置入S2AI螺釘，術后隨訪，1例患者CT掃描顯示右側1枚S2AI螺釘前端穿破髂骨內側壁2 mm，但無神經及血管損害，未特殊處理，末次隨訪中亦無神經血管損傷并發癥，其余螺釘位置良好。3D打印導板個體化輔助精確置入S2AI螺釘技術可以減少透視次數，縮短置釘時間，降低血管神經損傷等并發癥。

3.3 遠端內固定失敗

與髂骨釘相比，S2AI螺釘由全層皮膚、皮下組織覆蓋，皮下位置更深，能顯著降低術后內固定斷裂、螺釘松動、切口感染率及再手術率。Strike等[18]的5年隨訪發現，S2AI斷釘率為6.5%，松動率為18.2%。Ilyas等[19]總結發現，S2AI螺釘固定的急性感染率為2.7%，臀部疼痛率為5.4%，均顯著低于應用髂骨釘組的患者。Peelle等[20]研究表明，髂骨釘的并發癥發生率為16.2%～37.0%。Annis等[21]研究表明，采用髂骨釘的患者中，34.3%因螺釘外露行二次手術。本組中1例1枚S2AI螺釘穿破髂骨內側壁2 mm，無神經血管損傷。1例術后15個月隨訪L5-S1椎間植骨未完全融合，所有患者術后及末次隨訪中無松動、斷釘、斷棒等并發癥。

綜上所述，應用3D打印導航模板引導經S2AI螺釘固定技術治療退變性脊柱側凸畸形，個體化精準置釘，既能達到堅強的內固定需要，又能獲得持久滿意的冠狀面和矢狀面矯形效果。回顧性研究且隨訪時間較短是本研究的不足，長期臨床療效及并發癥等有待進一步研究。