椎體成形術聯合3D打印個性化椎體支架置入在胸腰椎骨折修復中的應用效果

胸腰椎骨折是脊柱骨折中最為常見的一類，尤其多見于高能量損傷或骨質疏松患者。這類骨折不僅可導致嚴重的脊柱不穩定，還可能對脊髓和神經根造成壓迫，進而引發神經功能障礙甚至癱瘓[1-3]。因此，如何有效修復胸腰椎骨折，恢復脊柱的力學穩定性和神經功能，始終是脊柱外科領域的重要課題。近年來，椎體成形術（percutaneous vertebroplasty，PVP）作為一種微創手術，廣泛應用于治療骨質疏松性椎體壓縮骨折。通過向骨折椎體內注入骨水泥，PVP能夠迅速恢復椎體的高度和強度，緩解疼痛并改善生活質量[4-6]。然而，傳統的PVP在治療復雜的胸腰椎骨折時存在著一定的局限性，特別是在修復較大骨缺損和恢復脊柱的三維穩定性方面[7-8]。隨著3D打印技術的發展，個性化椎體支架的應用為胸腰椎骨折的修復帶來了新的希望。3D打印技術能夠根據患者的影像學數據，精確構建與骨缺損部位完全吻合的椎體支架，從而提供更為理想的力學支持和生物相容性[9-10]。本研究旨在探討PVP聯合3D打印個性化椎體支架在胸腰椎骨折修復中的應用效果。

1對象與方法

1.1研究對象選取2021年9月—2022年12月我院收治的98例胸腰椎骨折患者作為研究對象。根據不同手術方式將患者分為常規組（50例）和聯合組（48例）。納入標準：（1）符合《老年骨質疏松性胸腰椎骨折后脊柱重建臨床指南（2022版）》對胸腰椎骨折的診斷標準，且經影像學檢查確診。2）新鮮骨折。3）單節段骨折。排除標準：（1）有脊髓和神經損傷。（2）認知功能障礙。（3）有腫瘤等病理性骨折。本研究已經過醫院倫理委員會的批準[倫理號：（2023）倫理第（8）號]，所有患者及其家屬知情同意并自愿簽署知情同意書。2組一般資料比較差異無統計學意義 （Pgt;0.05） ，見表1。

1.2手術方法常規組采用PVP治療。患者術前經CT檢查確定骨折部位、程度，確定目標椎體。入手術室后采用俯臥位，術區皮膚消毒后采用 1% 利多卡因逐層浸潤皮膚軟組織及穿刺路徑進行局部麻醉，或聯合骨膜或小關節周圍浸潤。術中使用C型臂X線機（正側位交替透視）確定目標椎體和穿刺點，使用11G椎體成形專用穿刺針，經椎弓根入路穿刺，直至椎體的前1/3至1/2處，確保針頭位于椎體的中央位置。

在確認穿刺針位置合適后，準備聚甲基丙烯酸甲酯骨水泥。使用注射器通過穿刺針緩慢、持續地將骨水泥注入椎體內，注射過程持續透視監測，觀察骨水泥的分布情況，確保其均勻填充椎體內部。骨水泥注射完成后，待其硬化后（10＼～15min， ，小心拔出穿刺針。拔針后對穿刺部位進行壓迫止血，并用無菌敷料包扎。

聯合組采用PVP聯合3D打印個性化椎體支架置入治療。術前通過高分辨率CT（層厚 ?1mm 掃描獲取患者病變椎體的影像數據，采用Mimics醫學圖像處理軟件進行三維重建，以精準評估骨折形態、椎體塌陷程度及骨缺損范圍。隨后，將重建模型導入CAD軟件中進行支架設計，根據缺損區域的三維空間結構及受力方向，調整支架形態、孔徑大小、內部支撐結構，以優化其生物力學性能和內生長潛力。支架材料方面，根據患者需求及解剖特點，選用生物相容性良好的鈦合金（Ti6Al4V）或聚醚醚酮（PEEK）材料進行打印。鈦合金支架采用電子束熔融（EBM）或選區激光熔化（SLM）技術制備，適合承重區使用；PEEK支架通過熔融沉積成型（FDM）工藝打印，具備良好彈性和放射線透明性。打印完成后，支架表面經高溫高壓滅菌處理，表面涂層為羥基磷灰石。最終支架需經精密測量與術前虛擬模擬匹配，確認其與椎體的幾何適配性及手術可行性，再于術中置入。患者采用俯臥位，局部麻醉，根據影像學檢查結果確定骨折椎體的位置和手術人路。選定椎弓根作為入路，在無菌操作下，用穿刺針進入目標椎體。使用專用鉆具或切削器械通過穿刺針擴展椎體內的空間，清理掉碎裂的骨組織，為支架和骨水泥的植入做準備。此步驟中，部分切除椎體內部的壓縮碎片，以騰出足夠的空間。將個性化的3D打印支架通過擴大的穿刺通道植入椎體缺損部位，支架應與椎體內壁充分貼合，提供足夠的機械支撐。在植入過程中，需要確保支架的位置和方向與預期設計一致，支架應穩定在椎體中央，避免對周圍組織產生壓迫。后續方法同常規組。

1.3觀察指標記錄2組患者術中切口長度、手術時間、術中出血量、術后引流量、住院時間。于術前及術后1個月采用Oswestry功能障礙指數（oswestry dysfunction index，ODI）[12]評估患者胸腰椎功能改善情況，ODI越高則功能障礙越嚴重，并拍攝患者正側位X線片，計算Cobb角、傷椎前緣高度及矢狀面指數。于術前及術后1個月采用疼痛視覺模擬量表（visualanologuescore，VAS）[13]評估患者腰痛和下肢痛情況，并采用健康狀況調查簡表（36-item short-form health survey，SF-36）14評價患者生活質量，評分越高表示生活質量越高。記錄2組術后骨水泥滲漏、切口感染、腰痛復發等并發癥發生情況。調查2組患者的術后滿意度，調查內容包括治療效果、心理、負擔、疼痛創傷、經濟支出等方面。

1.4統計學方法采用SPSS22.0軟件進行數據分析。符合正態分布的計量資以 表示，2組間比較采用獨立樣本t檢驗，組內治療前后比較采用配對 Φ_t 檢驗，計數資料以例 （% 表示，組間比較采用 χ² 檢驗或校正 χ² 檢驗，等級資料比較采用Mann-Whitney U 檢驗。以 Plt;0.05 為差異有統計學意義。

2結果

2.12組臨床指標比較 聯合組術中切口長度、手術時間、術中出血量、術后引流量、住院時間均低于常規組 （Plt;0.05） 。見表2。

2.22組骨折相關指標比較2組術后1個月ODI評分及 Cobb 角均低于術前，且聯合組均低于常規組C （Plt;0.05） 。術后1個月傷椎前緣高度及矢狀面指數均高于術前，且聯合組均高于常規組 （Plt;0.05 。見表3。

2.32組疼痛及生活質量評分比較2組術后1個月疼痛VAS評分均低于術前，且聯合組低于常規組；SF-36評分均高于術前，且聯合組高于常規組C ?Plt;0.05? 。見表4。

2.42組并發癥發生情況比較聯合組1例2.08% ）發生切口感染，常規組8例（ 16.00% ）出現并發癥，其中4例骨水泥滲漏、2例切口感染、2例腰痛復發，聯合組并發癥發生率低于常規組 （χ²）=4.141 Plt;0.05 ）。

2.52組滿意度比較聯合組的術后總體滿意度與 常規組比較差異無統計學意義（ （Pgt;0.05 ，見表5。

2.6典型病例患者男，55歲，因跌倒導致胸腰椎骨折 （T₁₁-L₁） 。患者主訴背部劇痛，活動受限，未有神經功能缺損。術前影像學檢查顯示 T₁₁ 和 L₁ 椎體壓縮性骨折，伴有脊髓輕度壓迫。采用PVP聯合3D打印個性化椎體支架手術治療，術后患者疼痛顯著減輕（疼痛VAS評分1分），恢復了部分活動能力（SF-36評分72分），術后隨訪影像學顯示骨折愈合良好。見圖1。

3討論

PVP作為一種有效的微創治療方法已被廣泛應用于胸腰椎骨折修復領域。然而，傳統PVP在處理復雜骨折時常面臨挑戰，如骨水泥滲漏和骨折愈合不完全[15-16]。近年來，3D打印技術的迅猛發展為個性化醫療提供了新的方案，通過術前精確分析患者數據，制作出高度個性化的椎體支架，改善了支架的適配性和功能性[17-18]。本研究通過對比傳統PVP與聯合個性化支架的效果，以期為臨床實踐提供科學依據，從而推動個性化醫療在骨折治療中的應用。

本研究結果顯示，聯合組術中切口長度、手術時間、術中出血量、術后引流量、住院時間均低于常規組，故說明采用PVP聯合3D打印個性化椎體支架治療胸腰椎骨折療效較好。3D打印技術根據每位患者的具體解剖結構和骨折類型制作個性化的椎體支架，通過對患者的CT或MRI影像進行詳細分析，可以設計出完全符合患者椎體形態和骨折狀況的支架。這種精準的設計不僅能夠有效地匹配骨折部位，提供最佳的機械支持，增強椎體的穩定性，還能減少手術操作的復雜性，從而縮短手術時間。由于支架的精確匹配和穩定性提高，減少了對周圍組織的損傷，這有助于縮短切口長度，減少術中及術后的引流量，進一步促進術后恢復并縮短住院時間[19]

a：T11術前正位;b：T11術前側位;c：L1術前正位;d：L1術前側位；e：T11術后正位;f：T11術后側位；g：L1術后正位;h：L1術后側位。

本研究結果顯示，2組術后1個月ODI評分、Cobb角及疼痛VAS評分均低于術前，且聯合組均低于常規組；2組術后1個月SF-36評分、傷前緣高度及矢狀面指數均高于術前，且聯合組高于常規組。說明采用PVP聯合3D打印個性化椎體支架治療胸腰椎骨折有利于減輕患者疼痛及其生活質量的恢復。個性化椎體支架能夠根據骨折的具體情況提供量身定制的力學支持，傳統的標準化支架可能無法完全適配復雜的骨折形態，而個性化支架能夠更好地分散負荷，減少應力集中，降低骨折部位的負擔，從而減少術后塌陷或變形的風險。這種優化的生物力學支持有助于恢復椎體高度和形態，提供更好的支撐和穩定性，患者術后的疼痛減輕，功能恢復更快，日常活動能力得到更好的恢復[20]。在支架材料選擇方面，本研究選用Ti6AI4V鈦合金和PEEK作為主要候選材料的原因歸結于材料的生物相容性、力學性能及臨床應用經驗。Ti6Al4V具有高強度、優異的耐腐蝕性和良好的生物相容性，能夠與機體組織形成穩固的骨整合；通過3D打印制備可控孔隙結構，以調節彈性模量至接近骨組織水平，降低應力屏蔽效應，從而促進骨再生和長期穩定性[21-22]。相比之下，PEEK作為一種高性能聚合物，具有與骨組織相近的彈性模量、良好的化學惰性和優異的放射透過性，便于術后影像學監測；但其表面生物活性較低，易導致骨-植入物界面結合不良，需通過鈦涂層、多巴胺涂層等表面改性手段來增強骨結合能力[23]。二者合理搭配進行表面改性策略，有助于在保證力學性能的同時，實現優良的生物相容性和臨床療效。

本研究結果顯示，聯合組骨水泥滲漏等并發癥總發生率（ 2.08% ）低于常規組 （14.00% ）。說明采用PVP聯合3D打印個性化椎體支架治療胸腰椎骨折有利于提升手術的安全性。3D打印個性化支架可以引導骨水泥的分布，確保骨水泥均勻填充骨折部位并避免過度注人，其支架在設計時考慮了骨水泥的流動路徑，使得骨水泥能夠在骨折部位得到更有效的分布，從而減少了骨水泥超出預定區域的風險。個性化支架通過提供穩定的支撐結構，能夠降低骨水泥注入過程中產生的壓力，傳統支架可能因設計不佳而導致不均勻壓力分布，增加骨水泥滲漏的風險。而個性化支架的優化設計有助于分散注入壓力，從而減少滲漏發生[24]。

盡管研究結果表明聯合應用具有顯著優勢，但在實際操作中仍面臨一些挑戰。首先，3D打印個性化椎體支架的制作過程需要高精度的患者數據和復雜的打印技術，這對設備和技術人員提出了較高的要求。其次，支架材料的選擇和優化也是關鍵因素，現有的材料可能在生物相容性和力學性能方面還有改進空間。因此，未來的研究可以進一步探索更為優質的打印材料和優化支架設計，以提高臨床應用的普及性和效果。

本研究僅對患者術后1個月的短期療效進行了評估，尚無法反映PVP聯合3D打印個性化椎體支架的長期穩定性和臨床效果。此外，理想的支架多孔結構（孔隙率 70%～80% 雖有助于骨細胞遷移和骨結合，但其長期骨結合效果及力學性能保持仍需通過更長隨訪予以驗證。因此，未來研究應延長隨訪時間至少12個月，以全面評估個性化支架的長期力學穩定性、骨結合情況和晚期并發癥；同時，擴大樣本量并開展多中心、前瞻性研究，以提高結果的推廣性和外部效度；結合影像學與生物力學檢測，動態監測支架與周圍骨組織的整合過程，從而優化支架設計和材料選擇，進一步提升臨床安全性和療效。

綜上，對于胸腰椎骨折患者，采用PVP聯合3D打印個性化椎體支架治療有利于減少術中出血，縮短手術和住院時間，減輕疼痛和改善生活質量，手術安全性較好。

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