數字骨科技術輔助經皮彎角椎體成形術在老年骨質疏松性胸腰椎壓縮骨折中的臨床應用研究*

余杰鋒 張 煒 梁 亮 陳軍平

遵義醫科大學第五附屬(珠海)醫院,廣東省珠海市 519100

隨著全球人口老齡化的日益加劇以及人們對生活質量的重視,骨質疏松癥(Osteoporosis,OP)逐漸成為影響老年人的一個突出的社會問題。骨質疏松性椎體壓縮骨折(Osteoporotic vertbral compression fracture,OVCF)是最主要的一種骨質疏松癥,可導致患者脊柱形態學改變、急性腰痛、慢性腰痛、日常活動能力下降等,患者的死亡率增高,該病對患者的身體、精神及生活質量造成極大威脅。有數據顯示,在中國50多歲的女性中,骨質疏松性骨折的發生率約為15%,80多歲的女性中,骨質疏松性骨折的發生率高達37%[1-2]。對于OVCF的治療方法主要有保守治療和手術治療。保守治療最常見的方法就是用藥結合臥床休息,但如果長時間臥床,會導致鈣流失、褥瘡、墜積性肺炎、深靜脈血栓等一系列并發癥發生,從而造成惡性循環發生。因此探索建立一種新型、精準、高效的經皮椎體成形手術方式,以期能大大縮短手術時間,減少穿刺創傷,降低放射暴露,減少術中出血和骨水泥滲漏等手術并發癥極為重要[3]。本研究分析數字骨科技術輔助經皮彎角椎體成形術在老年骨質疏松性胸腰椎壓縮骨折中的臨床應用效果,報道如下。

1 資料與方法

1.1 一般資料 納入我院于2021年3月—2022年6月收治的單椎體OVCF患者90例,分為A、B、C組,各30例。其中A組男19例,女11例,年齡61～79歲,平均年齡(70.63±1.65)歲。B組男18例,女12例,年齡60～78歲,平均年齡(70.55±1.71)歲。C組男17例,女13例,年齡62～80歲,平均年齡(70.55±1.62)歲。本研究符合《世界醫學協會赫爾辛基宣言》相關要求,患者知情同意且簽署知情同意書。兩組基本資料比較差異無統計學意義(P>0.05),可比較。

1.2 選擇標準 (1)納入標準:①老年人(60歲以上),單一椎體受累者;②有顯著的痛感,MRI顯示為新發的骨折,病變椎體與痛感相吻合,對正常的生活有一定的影響;③術前患者的骨密度T<-2.5;④術后追蹤期至少3個月,并有相應的追蹤記錄及影像學記錄。(2)排除標準:①發生在高能量狀態下的脊柱發生爆裂性骨折,表現為脊體不穩定或伴有神經損害等;②陳舊性骨傷;③腫瘤、結核及其他感染導致的病理性骨折。④凝血功能障礙。⑤對骨水泥過敏史者。⑥無法配合手術者

1.3 數字骨科技術方法

1.3.1 病椎三維模型的建立:在X光下,用克氏針定位病變椎體,用油筆在病變椎體上畫1條6～8cm橫線,將病變椎體上的棘突點標記為A點,將橫線兩邊的兩塊(病變椎體上3～5cm)貼上病變椎體上的棘突點標記為B點。對患者行胸部腰椎CT薄層掃描。德國西門子(Siemens)公司(Siemens)推出128層CT(128層CT),通常需要對病椎體上、下2個節段進行CT掃描,管電壓為120kV,管電流為200mA,層數為1mm,由系統下載后,以醫學數字圖像與通訊(DICOM)的形式存儲在便攜式硬盤中。DICOM格式的CT片掃描影像輸入交互影像控制系統MIMICS軟件10.01(Materialise’s Interactive Mederical Image Control System,MIMICS)中并將病變椎體與病變椎體之間的關系進行了比較,確定病變椎體,并將病變椎體與病變椎體之間的1個節段作為重建區域。在此基礎上,使用門限工具,設置合適的CT值(230～3 100H),將骨和軟組織分開,形成一個單獨的掩模。使用編輯工具,在3D窗口中互相參考,通過手繪、涂布,在一定區域內,分別構建出單獨的椎體與椎間盤蒙版。然后,通過形態學操縱工具,對每個面具實施“擴張”和“刻蝕”,從而消除人工繪制過程中留下的“空洞”,并將每個面具重構成3D模型。采用相同的方法,制作出術前定位片子的3D模型,并用光滑儀對每一個模型進行平滑處理,得到更接近實際情況的3D模型。

1.3.2 術前數字化設計模擬:單側入路腰椎成形:將腰椎成形術前定位片所處的位置作為患者后背皮膚水平,通過MIMICS軟件MedCAD繪制出腰椎成形的虛擬平面。選擇適當的水平,在病椎骨蒙版中,通過椎弓根單側行路,模擬出椎體成形術的入針位置、入針角度和入針深度。手動描畫出穿刺針,并構建出三維模型,之后再使用平移和旋轉功能來調整三維模型,在三維視窗下,對穿刺針的位置進行設置和微調,使其更加符合手術實際情況,并確保其尾端穿過電極所在的虛擬平面。在每個視窗內,再次對各椎體、椎間盤模型的精度進行檢驗,在確定了穿刺針模型的位置與實際情況相吻合之后,使用MIMICS軟件內的測量距離和測量角度工具,對穿刺針在虛擬平面內距離A、B電極旁開的距離進行測量,穿刺針尖端距虛擬平面的距離也就是進針深度,以及穿刺針與矢狀面、冠狀面形成的角度進行測量。

1.4 手術方法

1.4.1 A組采用數字技術輔助經皮彎角椎體成形術(PCVP)。術前通過數字化技術采集入組患者的影像資料,輸入MIMICS,建立病椎體的3D模型,在手術中模擬穿刺位置,測量穿刺的角度和深度。手術過程中患者采用平躺位,胸部放置軟墊。使用C臂機透視來對責任椎體進行定位,根據術前的模擬情況,用油筆在體表上做標記,從而確定椎弓根穿刺的進針點和穿刺角度,在進行局部麻醉之后,再進行單側椎弓根穿刺,當穿刺針尖到達計劃深度時停止穿刺,將針芯抽出來,通過穿刺針的外套管,將其放入彎角注入器,然后將其穿刺到對側。將彎曲的角形穿刺針頭拔下,然后安裝好骨水泥輸送管。配制骨水泥液,盡早注入骨水泥液,在注入過程中,逐步抽出骨水泥液,依次將骨水泥液注入對側、中、穿刺側。在固定好的骨水泥后,取出工作槽,將穿刺處包裹起來,完成手術。

1.4.2 B組采用常規雙側穿刺PVP組。通過對兩個椎弓根的穿刺,形成一個工作管道,然后分別向兩個方向注射骨水泥;余同靜脈曲角針穿刺術。

1.4.3 C組采用常規單側穿刺PVP組。在一側椎弓根腔內置入,形成工作通道,然后在一側注入骨水泥;余同彎角穿刺PVP組。

1.4.4 術后處理。手術后2h可適當翻身;術后1d戴腰托,下床活動,并服用抗骨質疏松癥的藥物。在手術第1天拍攝正側位X片或CT來評價骨水泥的分布情況。

1.5 觀察指標

1.5.1 術中情況。記錄手術時間(術區消毒至拔除穿刺套管)、X線曝光次數、術中出血量及骨水泥注入量。

1.5.2 術后住院天數。出院條件:術后復檢X光片或 CT,切口未見感染跡象,能下床活動,無合并疾病,無須住院治療。

1.5.3 疼痛改善。于術前、術后24h、術后3個月采用疼痛視覺模擬評分(VAS)評估手術前后患者疼痛改善情況。

1.5.4 脊柱功能。于術前及術后6個月采用Oswestry功能障礙指數(ODI)評估手術前后患者腰胸椎功能狀況,總分45分,分值越高功能狀況越差。

1.5.5 術后并發癥。術后觀察正位和側位X光片或CT檢查是否有骨水泥漿漏出,當骨水泥漿在兩個脊柱前方2/3處分布均勻,且在脊柱中心處同時存在時,為骨水泥漿質量較好;觀察3個月后傷椎有無再次骨折和相鄰椎體出現骨折的情況。

2 結果

2.1 三組手術指標比較 A組的手術時間、X線曝光次數、術中出血量、骨水泥注入量、術后住院時間均少于B、C兩組,差異有統計學意義(P<0.05),見表1。

表1 三組手術指標比較

2.2 三組VAS評分、ODI評分比較 術前三組的疼痛評分、ODI評分比較差異無統計學意義(P>0.05),A組術后24h、3個月的VAS評分及術后6個月的ODI評分均低于B、C組,差異有統計學意義(P<0.05),見表2。

表2 三組VAS評分、ODI評分比較分)

2.3 三組術后并發癥發生率比較 A組術后并發癥總發生率低于B、C兩組,差異有統計學意義(P<0.05),見表3。

表3 三組術后并發癥發生率比較

3 討論

隨著手術器械的不斷改良,PCVP已初步應用于臨床,并得到了比較理想的結果。PCVP穿刺針套管的遠端為彎角形,從單側穿刺就可以達到對側,可以進行多點連續低壓注入骨水泥,讓骨水在傷椎內均勻分布[4]。PCVP指的是將具有彈性的彎角骨水泥注入器放置在椎體的前1/3位置,從而在椎體內擴展出一條連續的弧形通道,這條通道穿過椎體的中部,并延伸到椎體的對側。PCVP的骨水泥出口在彎角弧形的背側,在連續的弧形通道內,可以邊退出注入器邊進行連續多點注射,骨水泥從椎體前柱向中后柱連續弧形彌散,較傳統PVP的骨水泥分布更加均勻[5]。PCVP是一種集單側與雙側入路于一體的新型手術方式,充分發揮NiTi合金良好的回彈力,在不需要過分向后傾斜的情況下,單側就可以將穿刺針送至椎體對側,并通過孔道注入,使得骨水泥在骨折椎體(對側、椎體中部、穿刺側)彌散性分布,增強椎體穩定性,更符合脊柱“三柱支撐”的要求[6]。

近年來,數字化骨科三維重建技術和相關計算機軟件的出現與不斷發展,也為現代椎體成形手術提供了研究和解決上述問題的新途徑。通過CT等影像設備掃描獲取患者的DICOM數據[7]。然后利用此數據結合數字有限元分析軟件進行術前數字化設計,進行建模,模擬術中定位穿刺等操作,手術個體化程度高,可根據患者不同情況,特別是合并有重度骨質疏松、脊柱側彎和后凸畸形的老年人,設計不同的穿刺進針入點和方向、穿刺深度,達到精準測量和手術的目的,可以減少術中透視次數、增加穿刺準確性,減少穿刺并發癥的發生[8]。本研究擬運用數字骨科技術,在CT成像基礎上采用Mimics軟件制作OVCF的三維有限元模型,對病椎模型進行精準測量,模擬椎體成形經單側椎弓根穿刺,并結合經皮彎角椎體成形術技術,進行個體化術前設計。本研究結果顯示,A組的手術時間、X線曝光次數、術中出血量、骨水泥注入量、術后住院時間均少于B、C組,A組術后24h、3個月的VAS評分及術后6個月的ODI評分均低于B、C組;A組術后并發癥總發生率低于B、C組,差異有統計學意義(P<0.05)。可見數字骨科技術輔助經皮彎角椎體成形術在老年骨質疏松性胸腰椎壓縮骨折中具有較高的臨床應用價值,有利于恢復患者的腰椎功能。分析原因:(1)基于精準CT影像,構建精準的3D有限元建模,可以更好地了解骨折部位的解剖及解剖特征,為患者制定個體化的治療方案。(2)使用Mimics模擬了通過椎弓根針入的過程,可以獲得病變椎體需要的最佳穿刺點,而且可以通過體表處的皮膚來獲得,這樣既可以增加穿刺點的精確度,又不會對周圍的主要器官造成損傷。(3)PCVP綜合了單側進路和雙側入路兩種方式的優勢,通過持續地將骨水泥注入脊柱,提高了骨水泥的分散度,增強了脊柱的穩定性,更加滿足了“三柱理論”的生物力學需求,降低了患者遠期再骨折的風險。(4)可以降低術中對穿刺點的檢查,或在術中對穿刺點進行多個檢查,從而降低了手術的耗時、失血量、照射量和骨水泥的泄露率。(5)利用Mimics軟件對患者進行個性化建模,獲得定量、客觀性的資料,能更好地預測患者的病情變化,對患者的病情做出準確的預測及評估,進而指導患者的恢復方案。(6)本項目所采用的技術和設備均較為簡便,僅用普通電腦即可運行,并且易于實施,不增加患者的經濟壓力,因此,本項目的研究成果將具備良好的應用前景和社會意義,并具備良好的普及前景[9-10]。

綜上所述,數字骨科技術輔助PCVP新技術的科學性及有效性,對開展骨質疏松椎體壓縮骨折手術具有顯著的輔助作用,其具有廣闊的臨床應用前景和社會效益。