三維打印模型在腰椎間盤切除術后翻修手術中的應用

李毓吉，唐能能

(1.甘肅省慶陽市人民醫院骨一科，甘肅慶陽 745000；2.甘肅省慶陽市西峰區人民醫院影像科，甘肅慶陽 745000)

腰椎間盤切除術可解除突出物所致機械性壓迫、化學性刺激，改善或消除患者腰部疼痛，是治療腰椎間盤突出癥(lumbar disc herniation,LDH)的重要方式[1,2]，但隨訪顯示，有2.8%～25%的患者仍會因復發而再次手術治療[3]。二期翻修手術更為復雜，術后血管、硬腦膜撕裂、神經根損傷和淺表傷口感染等并發癥發生率較高[4]。3D打印技術已應用于嚴重脊柱畸形、四肢骨折和器官移植，在一定程度上提高了手術精度，減少了并發癥。鑒于3D打印技術具備準確、直觀等特點，考慮將之用于LDH減壓術后的翻修手術可能使患者受益，本研究探討3D打印技術在復發性LDH翻修術中的有效性，現報告如下。

1 資料與方法

1.1 一般資料

選擇2015年1月～2018年8月在本院就診的腰椎間盤切除術后翻修手術患者作為研究對象。納入標準：①既往曾行腰椎間盤減壓術，術后至少有6個月的疼痛緩解期；②MRI證實相同水平復發性腰椎間盤突出引起的根性疼痛，患者無腰椎失穩、退變性滑脫或椎管狹窄；③保守治療3個月病情無緩解。排除標準：①存在腰椎融合指征；②合并可能影響結果的其他治療或嚴重系統性疾病；③有精神疾病，不能理解研究內容者。共納入患者78例，根據治療方法將患者分為對照組和觀察組各39例。對照組中，男21例，女18例；年齡38～69歲，平均(52.38±9.74)歲；體質量指數(23.85±3.96)kg/m2；癥狀持續時間(8.03±3.82)個月；責任節段：L3-45例，L4-519例，L5-S115例；初次手術方式：后路腰椎板開窗髓核摘除12例，半椎板切除14例，全椎板切除13例。觀察組中，男23例，女16例；年齡39～67歲，平均(53.03±8.62)歲；體質量指數(23.59±4.08)kg/m2；癥狀持續時間(8.42±3.59)個月；責任節段：L3-43例，L4-518例，L5-S118例；初次手術方式：后路腰椎板開窗髓核摘除12例，半椎板切除15例，全椎板切除12例。兩組患者的一般資料比較，差異無統計學意義(P>0.05)。

1.2 研究方法

對照組給予常規翻修術治療，氣管插管全身麻醉后，沿原手術瘢痕處行5cm切口，逐層剝離組織和椎旁肌，充分顯露椎板和關節突關節，逐層剝離組織和椎旁肌，小心剝離瘢痕組織，剝離病變間隙瘢痕組織上下的正常組織，緩慢清除硬膜外瘢痕至暴露神經根與硬膜囊，牽開神經根，顯露椎間盤，摘除髓核組織，擴大側隱窩，解除神經根卡壓，徹底松解黏連，沖洗術區，留置引流管。

觀察組在翻修手術前，使用Aquilion ONE640型CT掃描儀對患者腰椎區域進行掃描，層厚0.5mm，利用Mimcs6.3軟件進行三維重建，然后將三維重建的脊柱數據轉換成STL格式文件，建立聚苯乙烯模型，模型保留脊柱內外結構的所有細節，紅色橡皮泥模擬人體肌肉包裹模擬內固定的模型，塑造人體腰部大致模樣，再置于塑料盒中，用肉色布料纏繞模擬人體皮膚(圖1)，術前采用該模型進行模擬切開、骨質切除等手術過程，完成輔助手術后，行翻修手術操作，手術方式同對照組。兩組患者均由同一組醫師完成手術。

圖1 腰椎三維打印模型外觀圖

1.3 觀察指標

收集患者手術時間、失血量及并發癥等圍手術期指標數據。術前、術后進行以下指標評價：Oswestry功能障礙指數(Oswestry disability index ,ODI)、JOA評分、腰痛和腿痛VAS評分。JOA評分的改善率=(術前評分-術后)/(29-術前)×100%，優：改善率≥75%，良：改善率50%～74%，可：改善率25%～49%，差：改善率<25%[5]。

1.4 統計學方法

2 結果

觀察組患者的手術時間和術中出血量均顯著低于對照組(P<0.05)，但兩組患者手術并發癥發生率差異無統計學意義(P>0.05)，見表1。

表1 兩組患者手術指標比較

末次隨訪時，兩組患者ODI指數、腰痛和腿痛VAS評分均較術前顯著降低、JOA評分均顯著升高(P<0.05)，但上述指標的兩組間差異均無統計學意義(P>0.05)，見表2。以JOA評分改善率進行療效評價，觀察組優7例，良14例，可18例，優良率53.85%；對照組優5例，良13例，可21例，優良率為46.15%；兩組優良率比較，差異無統計學意義(x2=0.462;P>0.05)。

表2 兩組患者ODI、JOA和VAS評分比較

3 討論

腰椎間盤切除術可有效減輕患者癥狀和功能障礙及改善生活質量，但有較高的復發率，因減壓手術導致局部解剖結構改變，再次翻修手術時增加了并發癥發生風險，因此LDH翻修手術的結果仍存在爭議[6]。部分研究顯示，翻修手術結果并不能提高療效，但也有研究認為，翻修手術可改善患者臨床癥狀和腰部功能，50%～90%的患者可獲得滿意效果[7-8]。本研究結果支持后一種理論。

LDH的翻修術具有較高的硬膜囊撕裂發生率，研究顯示，術中硬膜囊撕裂率為16.7%，高于一期手術的5.5%[9]。Tafazal等[10]對1549例患者的回顧性研究顯示，初次椎間盤切除術中硬膜囊撕裂發生率為3.5%，而翻修術中硬膜囊發生率達13.2%；Patel等[11]的結論與之相近。研究顯示，翻修手術中硬膜囊撕裂的因素包括骨缺損、硬膜外纖維化或瘢痕、黃韌帶粘連[12]。因此，了解翻修手術患者解剖結構和潛在的異常解剖結構特點，有助于減少硬膜囊撕裂發生，本研究顯示，對照組患者硬膜囊撕裂發生率為12.82%，與上述研究類似。而觀察組硬膜囊撕裂發生率雖然低于對照組，但兩組無統計學差異，一方面考慮與本研究樣本量過少有關，另一方面考慮3D打印快速成型技術可提供高度準確的骨缺損和骨贅生物的詳細信息，但對于椎間盤、脊髓及神經等信息的提供相對缺乏，因此，3D打印技術對硬膜囊撕裂發生率的影響尚需要納入更多樣本進一步研究。

3D打印快速成型技術可提供骨缺損和骨贅生物的詳細信息，可幫助術前制訂手術計劃，并且可在模型上模擬手術，增加手術醫師的熟練程度[13]。任鵬飛等[14]研究顯示，應用三維打印模型進行術前模擬，可幫助手術醫師在復雜脊柱畸形手術中識別重要解剖標志，降低螺釘錯位和并發癥風險，縮短手術時間。劉少華等[15]在12例脊柱畸形患者的研究中顯示，3D打印模型可提供更準確的形態測量信息，有助于制訂手術計劃、改善術中導航和加強患者教育。本研究也支持3D打印技術在腰椎間盤翻修術患者中的應用，觀察組患者手術時間和失血量明顯低于對照組，這可能與3D模擬手術及對骨形態的直觀了解有關。

本研究中未觀察到兩組患者JOA、VAS評分和ODI指數的差異性，考慮到與本研究的手術者臨床經驗豐富，經常處理復雜病例，而對照組患者術前雖未使用3D打印模型進行模擬和輔助制訂手術計劃，但術前仍需進行三維CT重建，因此雖然手術時間延長，但仍可有效完成減壓手術。

綜上所述，在腰椎間盤切除術翻修前采用3D打印技術，可減少手術時間和術中失血量，本研究不支持該技術可改善相關療效指標，現階段與三維CT重建相比較，3D打印的主要優勢在于減少術中創傷，而非術后功能改善程度。