3D Slicer 技術在骨質疏松性骨折椎體強化術中的應用研究

毛翔，張梅花，張海峰

杭州市第九人民醫院放射科，浙江杭州 311225

骨質疏松性椎體壓縮性骨折一般是因骨質疏松導致椎體的強度下降、骨密度減小、骨質較為脆弱，容易因摔傷、扭傷、撞傷等因素導致椎體壓縮變扁，引起壓縮性骨折，出現全身性骨骼疾病；表現為各組織活動受限性疼痛，患者生存質量低。在治療骨質疏松性椎體壓縮性骨折中椎體強化術發揮著重要價值，通過置入位置釘來保持脊柱穩定性，幫助緩解患者疼痛程度并恢復日常活動能力，且手術效果具有長期穩定性。但受椎弓根形態及周圍血管神經等因素的影響，錐體強化術穿刺置釘過程中定位困難、風險較高[1]。通過查閱相關國內外文獻，精準定位和定向在骨折手術治療中具有重要價值。筆者團隊長期致力于骨折手術的研究，在臨床實踐中發現3D Slicer 分析處理平臺在骨質疏松性椎體壓縮性骨折椎體強化術中具有較高的價值，同時得到一些使用要點和臨床數據，以期為提高骨質疏松性椎體壓縮性骨折患者的手術效果和生存質量提供一些策略依據。

1 資料與方法

1.1 臨床資料

選取2020 年1 月至2021 年12 月杭州市第九人民醫院收治的擇期行椎體強化術治療的66 例骨質疏松性椎體壓縮性骨折患者作為研究對象。按隨機數字表法將行3D Slicer 軟件輔助定位置釘的33 例作為3D 組和傳統徒手定位置釘的33 例作為對照組。對照組中男20 例，年齡45～68 歲，平均（55.44±3.88）歲；3D 組中男17 例，年齡43～74 歲，平均（56.09±3.90）歲。兩組患者的一般資料比較，差異無統計學意義（P>0.05）。本研究經杭州市第九人民醫院倫理委員會審批通過[倫理審批號：研倫第（2022-009）]，受試者均知情同意。

1.2 納入和排除標準

納入標準：①具備椎體強化術適應證且能耐受手術治療；②年齡<80 歲；③有自主意識，精神狀態好；④臨床表現為明顯的腰背部、胸腰椎疼痛；⑤既往無骨折手術史或重大外傷手術史。排除標準①存在溝通障礙和神經系統疾病者；②合并長期活動性出血者；③生命體征極不平穩者；④入院前半個月有抗凝藥物使用史或手術史者。

1.3 方法

兩組患者均行無差別的椎體強化術治療，完善術前檢查，遵醫囑術前、術后用藥，手術后根據具體情況給予患者廣譜抗生素預防感染。采用不可降解骨水泥填充劑（聚甲基丙烯酸甲酯，Polymethyl methacrylate，PMMA），使用NHC-300m A C 臂X 線機，骨水泥專用穿刺針及注射器。

1.3.1 對照組 由麻醉師完成全身阻滯麻醉，手術中采用C 臂X 線機選擇正側位置；確認穿刺針方向無誤后，穿刺至目標椎體區前部及中部1/3 處，注入骨水泥，觀察彌散情況繼續注入骨水泥，至骨水泥到達椎體后壁；停止注射骨水泥，轉動注射器并等待骨水泥凝固后再拔出。

1.3.2 3D 組 以DICOM 數據格式導入患者的CT及MRI 數據后，依據需要重建脊柱脊髓模型。應用Sina 軟件圖片透視到手術區位置，采用克氏針建立真實的置釘通道沿術前規劃虛擬置釘通道，選取合適尺寸的螺釘依據虛擬脊柱模型的測量數據，沿克氏針所建立通道置入螺釘；行C 臂透射掃描證實穿刺針方向無誤后進行穿刺，后續步驟和對照組一致。

1.4 觀察指標

置入螺釘的準確性采用Gertzbein-Robbins 分級法進行評估[2]，根據項目條目評分分為：A 級椎體或椎弓根皮質無破壞；B 級螺釘穿透皮質<2mm；C 級螺釘穿透骨皮質≥2mm 且<4mm；D 級螺釘穿透骨皮質為≥4mm 且<6mm；E 級螺釘穿透骨皮質≥6mm。A 級和B 級螺釘被認為臨床可接受；C、D 或E 級螺釘被認為是不良置釘。記錄單釘置入時間、手術過程時間、手術中患者的出血量等指標。術后統計并記錄疼痛緩解時間、手術后引流量及住院所用時間；其中腰腿痛采用視覺模擬評分量表（visual analogue scale，VAS）對患者疼痛水平進行評估，滿分10 分[3]。

對患者隨訪至術后1 年，統計并發癥發生率和生存質量得分，采用SF-12 量表評分分析患者長期的生存質量，并發癥包括二次損傷、肺栓塞、感染、骨折未愈合、脊髓或神經根損傷、發熱等[4]。

1.5 統計學方法

采用SPSS 22.0 統計學軟件對數據進行處理分析。計量資料以均數±標準差（±s）表示，兩組間比較采用獨立樣本t檢驗；計數資料以例數（百分率）[n（%）]表示，比較采用X2檢驗。P<0.05 為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 兩組患者Gertzbein-Robbins 分級比較

3D 組患者共置入108 枚螺釘，其中頸椎23 枚、胸椎52 枚、腰骶椎33 枚；對照組患者共置入99 枚螺釘，其中頸椎20 枚、胸椎49 枚、腰骶椎30 枚。3D 組A+B 級的例數多于對照組A+B 級的例數（P<0.05），見表1。

表1 兩組患者Gertzbein-Robbins 分級比較[n（%），n=33]

2.2 兩組患者手術相關指標比較

3D 組單釘置入時間、手術時間、術中出血量低于對照組（P<0.05），見表2。

表2 兩組患者手術相關指標比較（±s ，n=33）

表2 兩組患者手術相關指標比較（±s ，n=33）

組別 單釘置入時間（min） 手術時間（min） 術中出血量（ml）對照組 17.87±1.79 51.17±3.45 25.04±3.12 3D 組 12.22±1.67 48.03±3.22 23.12±2.90 t 3.007 3.882 2.589 P 0.004 <0.001 0.012

2.3 兩組患者術后指標比較

3D 組患者的疼痛緩解時間、術后引流量、住院時間低于對照組（P<0.05），見表3。

表3 兩組患者手術后相關指標比較（±s ，n=33）

表3 兩組患者手術后相關指標比較（±s ，n=33）

組別 疼痛緩解時間（d） 住院時間（d） 術后引流量（ml）對照組 3.73±1.23 15.87±2.46 69.80±8.02 3D 組 3.01±1.10 14.37±2.70 65.55±7.29 t 2.507 2.359 2.225 P 0.015 0.021 0.030

2.4 兩組患者生存質量得分比較

兩組患者中位隨訪時間（13.45±0.98）個月，3D組患者的SF-12 評分均高于對照組（P<0.05），見表4。

表4 兩組患者的SF-12 評分比較（±s ，分，n=33）

表4 兩組患者的SF-12 評分比較（±s ，分，n=33）

組別 手術結束時 術后6 個月 術后12 個月對照組 68.14±6.55 71.33±6.80 74.66±6.99 3D 組 71.76±7.23 75.66±7.09 80.23±7.24 t 2.132 2.532 3.179 P 0.037 0.014 0.002

2.5 兩組患者并發癥發生率比較

隨訪1 年，3D 組中1 例患者于術后出現椎弓根釘棒松動、輕度彎曲及螺帽脫落現象，經修護后無影響，未發生無釘棒斷裂情況；發生感染1 例，并發癥發生率3.03%（2/33）。對照組發生感染2 例、釘棒斷裂1 例、二次損傷1 例、骨折未愈合2 例，并發癥發生率18.18%（6/33）。3D 組并發癥發生率低于對照組（χ2=3.995，P=0.046）。

3 討論

骨質疏松性椎體壓縮性骨折是一種常合并重要臟器及脊柱骨折的骨科創傷性疾病，常合并多組織系統疼痛，疾病惡化或未得到及時治療可發生截癱，嚴重威脅患者的生命安全。近年使用椎體強化術來改善患者的臨床癥狀，手術的治療對脊柱進行內固定，療效確切，術后患者生存質量高[5-6]。近年相關學者開始通過3D Slicer 技術來提高椎體強化術治療中置釘的準確性和手術的安全性，但目前尚無統一的結論。

相關文獻表明，學者通過3D Slicer 技術完成椎體強化術治療老年骨質疏松性椎體壓縮性骨折具有較好的療效，經治療后患者脊柱獲得理想復位和穩定性，且恢復快[7]；另有學者指出早期手術治療可降低進行性神經損傷的發生和預防椎體晚期成角畸形[8]。同時有學者通過3D Slicer 進行定置針的穿刺，發現其療效確切，患者骨功能恢復良好，有效改善了椎管狹窄的程度，患者疼痛程度、骨密度水平及生活質量均得到顯著提高[9]。

本研究從文獻報道中獲取循證并結合臨床經驗，發現3D 組患者置釘位置更佳，手術指標佳。椎體強化術屬于脊椎微創外科技術之一，是在影像學技術指導下將骨水泥經皮通過椎弓根外注入椎體內而加固病變椎體。此方法具有創口及血管損傷小、增加椎體穩定性、恢復快、手術后并發癥少等優點。手術治療可使神經組織徹底減壓，有利于胸腰椎畸形矯正、重建脊柱穩定性。3D Slicer 技術的應用提高了手術治療的準確性，通過對比觀察指標發現3D 組患者術中出血少、手術時間短、恢復更快、骨再形成和恢復效果佳。3D-slicer 軟件是一款功能豐富開源圖像分析處理軟件，臨床資料顯示其多被應用于經蝶內鏡垂體瘤切除術、聽神經瘤手術中[10-11]。該軟件可直觀、全面顯示手術時解剖結構，有利于評估手術的難度和風險；另外，該軟件對患者進行術前虛擬模型測量，選擇合適直徑的螺釘模擬置入螺釘的進針位置、角度及深度；手術時可通過手機上的Sina 軟件據術前規劃選擇合適螺釘透視到椎體重疊到術區真實位置，提高置釘的準確性。根據劉暢等[12]報道的骨質疏松性椎體壓縮性骨折術后應用椎體強化術出現并發癥危險因素，發現在臨床實際中3D Slicer 技術的使用可縮短手術時間和減少手術出血量，降低急性發熱的發生率。

本研究中對患者隨訪至術后12 個月，發現其并發癥發生率低，也證實其進行輔助手術操作的有效性。本研究結果與余立為等[13]研究結果有一定的差異，考慮與該研究只隨訪至治療前期有關。隨著脊柱損傷組織愈合椎間盤退變可趨向穩定，手術治療可使脊柱達到新的平衡[14]。本研究中3D 組患者長期療效率高于對照組患者，考慮3D-Slicer 的輔助治療對準確治療椎弓根周圍有效，且后期影響較小。在長期的臨床實踐中，筆者發現該方法操作簡便，無須購置額外設備，可在短時間內對3D-Slicer 進行建模學習，結合虛擬與增強現實更精確地進行輔助手術過程。

綜上，椎體強化術結合3D Slicer 治療骨質疏松性椎體壓縮性骨折可最大限度減輕患者的痛苦，具有胸腰椎矯形效果好、改善機體功能障礙的優勢，在很大程度上減少醫療資源浪費。

利益沖突：所有作者均聲明不存在利益沖突。