中 华 骨 科 杂 志 216 年 3 月 第 36 卷 第 5 期 Chin J Orthop, March 216, Vol. 36, No. 5 257 标 杆 型 3D 打 印 导 板 辅 助 颈 椎 椎 弓 根 置 钉 的 临 床 应 用 临 床 论 著 姜 良 海 谭 明 生 杨 峰 移 平 唐 向 盛 韦 竑 宇 徐 文 华 郝 庆 英 129 北 京, 中 日 友 好 医 院 脊 柱 外 科 ( 姜 良 海 谭 明 生 杨 峰 移 平 唐 向 盛 韦 竑 宇 郝 庆 英 );173 北 京 协 和 医 学 院 研 究 生 院 ( 姜 良 海 谭 明 生 ); 336 宜 春 市 人 民 医 院 骨 科 ( 徐 文 华 ) 通 信 作 者 : 谭 明 生,E mail:zrtanms@sina.com DOI:1.376/cma.j.issn.253 2352.216.5.1 摘 要 目 的 探 讨 标 杆 型 3D 打 印 导 板 辅 助 颈 椎 椎 弓 根 螺 钉 置 入 的 可 行 性 及 置 钉 精 确 度 方 法 回 顾 性 分 析 213 年 7 月 至 215 年 4 月 采 用 标 杆 型 3D 打 印 导 板 辅 助 行 颈 椎 后 路 椎 弓 根 螺 钉 内 固 定 术 的 39 例 患 者 资 料, 男 27 例, 女 12 例 ; 年 龄 39~58 岁, 平 均 51.3 岁 ; 寰 枢 椎 脱 位 17 例, 颈 椎 转 移 性 肿 瘤 8 例, 颈 椎 病 14 例 患 者 颈 肩 部 疼 痛 视 觉 模 拟 评 分 (visual an alogue scale, VAS) 平 均 为 (7.21±3.47) 分, 日 本 骨 科 协 会 (Japanese Orthopaedic Association,JOA) 颈 椎 神 经 功 能 评 分 平 均 为 (1.53±2.35) 分 术 前 对 39 例 患 者 行 颈 椎 CT 扫 描, 数 据 导 入 Mimics17. 软 件, 对 目 标 椎 体 行 选 择 性 三 维 重 建 ; 在 UGS Im ageware 12. 平 台 打 开 三 维 重 建 模 型, 使 用 逆 向 工 程 原 理 设 计 椎 弓 根 螺 钉 最 佳 钉 道 ; 提 取 棘 突 椎 板 侧 块 后 部 的 表 面 形 态, 建 立 与 其 表 面 形 态 一 致 的 反 向 模 板 ; 将 平 行 于 最 佳 钉 道 的 标 杆 与 模 板 拟 合 成 一 体, 即 形 成 带 有 定 位 孔 和 标 杆 的 导 航 模 板 ; 将 设 计 好 的 导 板 通 过 3D 打 印 机 打 印 并 消 毒 术 中 将 3D 打 印 导 板 与 置 钉 椎 体 的 椎 板 棘 突 关 节 突 紧 密 贴 合, 术 者 以 手 钻 通 过 定 位 孔, 以 平 行 于 标 杆 的 方 向 钻 探 螺 钉 通 道 后, 取 下 导 板, 顺 钉 道 置 入 椎 弓 根 螺 钉 结 果 39 例 患 者 均 顺 利 完 成 手 术, 寰 枢 椎 脱 位 颈 椎 转 移 性 肿 瘤 颈 椎 病 患 者 的 平 均 手 术 时 间 分 别 为 (182±43)min (217±62)min (235±54)min, 术 中 平 均 出 血 量 分 别 为 (436±287)ml (573±291)ml (384±226)ml 术 后 3 个 月 时,39 例 患 者 VAS 平 均 评 分 为 (2.91±1.24) 分, 较 术 前 降 低 (4.3±1.1) 分, 差 异 有 统 计 学 意 义 ; 颈 椎 JOA 评 分 平 均 为 (14.65±2.72) 分, 较 术 前 提 高 (4.12±1.7) 分, 差 异 有 统 计 学 意 义 39 例 患 者 共 置 入 34 枚 颈 椎 椎 弓 根 螺 钉, 其 中 C 1 34 枚,C 2 5 枚,C 3~7 22 枚 术 后 Kawaguchi 等 评 价 显 示 级 占 94.4%(287/34),1 级 占 4.9%(15/34),2 级 占.7%(2/34) 寰 椎 枢 椎 下 颈 椎 的 术 前 设 计 钉 道 内 倾 角 分 别 为 8.6 ± 2.3 31.7 ±8.6 41.2 ±9.6, 术 后 分 别 为 9.1 ±3.5 32.4 ±7.7 4.6 ±9.3, 术 前 设 计 钉 道 的 头 倾 角 分 别 为 9.2 ±1.7 23.5 ± 4.8-1.2 ±2.2, 术 后 分 别 为 9.6 ±2.1 22.7 ±5.3-1.4 ±2.5, 术 前 内 倾 角 及 头 倾 角 与 术 后 相 比 差 异 均 无 统 计 学 意 义 结 论 标 杆 型 3D 打 印 导 板 辅 助 颈 椎 椎 弓 根 置 钉 方 向 可 调 整 性 好, 软 组 织 剥 离 少, 置 钉 精 确 度 较 高 关 键 词 颈 椎 ; 外 科 手 术, 计 算 机 辅 助 ; 骨 螺 丝 证 据 等 级 治 疗 性 研 究 Ⅳ 级 基 金 项 目 首 都 临 床 特 色 应 用 研 究 (Z14117251458) Design and application of 3D printed navigational guiding template in cervical pedicle screw placement Jiang Lianghai, Tan Mingsheng, Yang Feng, Yi Ping, Tang Xiangsheng, Wei Hongyu, Xu Wenhua, Hao Qingying Department of Spine Surgery, China Japan Friendship Hospital, Beijing 129, China (Jiang LH, Tan MS, Yang F, Yi P, Tang XS, Wei HY, Hao QY); Graduate School of Peking Union Medical College, Beijing 173, China (Jiang LH, Tan MS); Department of Orthopaedics, Yichun People's Hospital, Yichun 336, China (Xu WH) Corresponding author: Tan Mingsheng, E mail: zrtanms@sina.com Abstract Objective To investigate the feasibility of establishing a 3D printed navigational template for cervicalpedicle screw placement, and to evaluate the accuracy of screw insertion. Methods From July 213 to April 215, data of 39 cases who had undergone pedicle screw placement assisted by 3D printed navigational template were retrospectively analyzed. There were 27 males and 12 females with an average age of 51.3 (range, 39-58) years old. The pathogenesis included atlantoaxial dislocation in 17 cases, cervical metastases in 8 cases, and cervical spondylosis in 14 cases. The preoperative visual analogue scale (VAS) was 7.21±3.47, and the preoperative spinal function score of Japanes Orthopaedic Association (JOA) was 1.53±2.35. All the 39 pa tients had undergone CT scanning before operation. After the original data was imported into Mimics 17. software, the 3D models of cervicalvertebrae were reconstructed.the best trajectory of pedicle screw was extracted by UGS 12. Imageware software accord ing to the reverse engineering principle. According to the lamina anatomic trait, a virtual navigational template with guiding rod
258 中 华 骨 科 杂 志 216 年 3 月 第 36 卷 第 5 期 Chin J Orthop, March 216, Vol. 36, No. 5 and hole was established. The navigational template was manufactured by 3D printing. During the operation, the navigational tem plate was used to assist with the placement of pedicle screw. The preoperative and postoperative VAS and JOA score were com pared. The accuracy of pedicle screw placement was confirmed by postoperative CT scanning. Results All the patients had been through the operations successfully. The average operation time of the patients with atlantoaxial dislocation, cervical metastases, and cervical spondylosis were 182±43 min, 217±62 min, and 235±54 min respectively, with an average blood loss of 436±287 ml, 573±291 ml, and 384±226 ml respectively. The postoperative VAS of neck pain significantly decreased to 2.91±1.24, and the post operative JOA score was significantly increased to 14.65±2.72. 34 pedicle screws were inserted successfully, including 34 in C 1, 5 in C 2, 22 in C 3-7. According to the Kawaguchi's standard, there were 287 screws in grade (94.4%), 15 in grade 1 (4.9%), and 2 in grade 2 (.7%). Preoperative pedicle screw transverse angle of C 1, C 2, and C 3-7 were 8.6 ±2.3, 31.7 ±8.6, and 41.2 ±9.6 re spectively,and postoperative transverse angle were 9.1 ± 3.5, 32.4 ± 7.7, and 4.6 ± 9.3 respectively. Preoperative pedicle screw sagittal angle of C 1, C 2, and C 3-7 were 9.2 ±1.7, 23.5 ±4.8, and -1.2 ±2.2 respectively, and postoperative sagittal angle were 9.6 ±2.1, 22.7 ±5.3, and -1.4 ±2.5 respectively. There were no significant differences between pre and postoperative pedicle screw angles. Conclusion With the assistance of 3D printed navigational template, surgeons could change screw direc tion on the basis of template, clean off less soft tissues, and acquire high accuracy of cervical pedicle screw placement. Key words Cervical vertebrae; Surgery, computer assisted; Bone screws Fund program Capital Characteristic Clinical Project of Beijing Municipal Science & Technology Commission (Z14117251458) 3D 打 印 技 术 是 一 种 以 数 字 模 型 文 件 为 基 础, 由 喷 射 出 的 液 体 微 滴 或 连 续 熔 融 的 材 料 束 按 照 一 定 的 路 径 逐 层 堆 积 成 形 的 技 术 随 着 3D 打 印 技 术 在 医 疗 行 业 的 推 广,3D 打 印 导 航 模 板 已 成 功 应 用 于 辅 [1-3] [4-6] 助 关 节 置 换 骨 折 内 固 定 及 脊 柱 置 钉 等 骨 科 手 术 [7-21] 3D 打 印 导 板 辅 助 脊 柱 置 钉 操 作 简 便, 置 钉 准 确 率 高, 为 95.4% [22] ~1% [9] 术 前 根 据 个 体 化 脊 椎 的 实 际 情 况 设 计 钉 道 并 制 作 导 板, 术 中 只 需 将 导 板 安 放 于 脊 椎 后 表 面, 即 可 确 定 理 想 的 进 钉 点 及 进 钉 方 向 目 前, 使 用 较 多 的 颈 椎 置 钉 导 板 是 结 合 逆 向 工 程 技 术 设 计 的 带 有 双 侧 导 向 孔 的 通 道 型 导 板, 即 术 中 将 导 板 与 剥 离 充 分 的 颈 椎 椎 板 棘 突 及 侧 块 紧 密 贴 附, 术 者 只 需 沿 导 向 孔 钻 孔 即 可 获 得 理 想 的 置 钉 通 道 此 种 通 道 型 导 板 已 被 证 实 能 获 得 较 高 的 置 [21] 钉 精 确 度 Lu 等 报 告 使 用 通 道 型 导 板, 术 后 [22] 97.6% 的 螺 钉 完 全 在 椎 弓 根 内 ;Kawaguchi 等 报 告 术 后 完 全 在 椎 弓 根 内 的 螺 钉 可 达 95.4% 然 而, 我 们 发 现 使 用 通 道 型 导 板 引 导 置 钉 时, 一 旦 导 板 与 椎 板 贴 合 不 紧 密, 则 会 导 致 置 钉 误 差, 而 术 者 又 无 法 在 通 道 型 导 板 的 基 础 上 调 整 进 钉 方 向 此 外, 通 道 型 导 板 辅 助 下 颈 椎 置 钉 时, 由 于 颈 部 肌 肉 较 厚, 且 两 侧 椎 弓 根 成 角 较 大, 所 以 需 大 范 围 剥 离 软 组 织 以 安 放 导 板, 而 这 必 将 会 增 加 出 血 量 为 此, 我 们 在 通 道 型 导 板 的 基 础 上 加 以 改 良, 使 用 逆 向 工 程 软 件 和 3D 打 印 技 术 设 计 出 标 杆 型 导 板, 并 于 213 年 7 月 将 其 用 于 辅 助 颈 椎 椎 弓 根 置 钉 本 研 究 对 这 组 资 料 进 行 回 顾 性 分 析, 目 的 是 : 1 探 讨 标 杆 型 3D 打 印 导 板 辅 助 颈 椎 椎 弓 根 置 钉 的 可 行 性 ;2 评 估 标 杆 型 导 板 辅 助 颈 椎 椎 弓 根 置 钉 术 后 的 临 床 疗 效 ;3 评 价 标 杆 型 导 板 辅 助 颈 椎 椎 弓 根 置 钉 的 精 确 度 器 械 介 绍 标 杆 型 导 板 在 通 道 型 导 板 的 构 造 上 去 除 了 两 侧 的 导 向 通 道, 增 加 了 定 位 孔 和 导 向 标 杆 定 位 孔 为 预 设 的 最 佳 进 钉 点, 导 向 标 杆 的 方 向 为 最 佳 进 钉 方 向 标 杆 型 导 板 可 用 于 寰 枢 椎 及 下 颈 椎 置 钉, 其 优 势 在 于 置 钉 方 向 可 调 整 性 好, 软 组 织 剥 离 少 使 用 标 杆 型 导 板 辅 助 置 钉 时, 如 果 术 中 透 视 发 现 钉 道 出 现 偏 差, 术 者 可 在 标 杆 的 基 础 上 调 整 钻 探 方 向 以 纠 正 偏 差 另 外, 因 两 侧 内 移 的 标 杆 撑 开 空 间 较 小, 故 剥 离 相 对 较 少 的 软 组 织 即 可 安 放 导 板 ( 图 1A) 使 用 通 道 型 导 板 辅 助 置 钉 时, 术 者 只 能 沿 通 道 钻 孔, 无 法 在 通 道 型 导 板 的 基 础 上 调 整 进 钉 方 向 ; 两 侧 通 道 撑 开 的 空 间 相 对 较 大, 需 要 剥 离 较 多 的 软 组 织 以 安 放 导 板 ( 图 1B) 资 料 与 方 法 一 纳 入 及 排 除 标 准 纳 入 标 准 :1 术 前 X 线 CT MRI 及 查 体 确 认 寰 枢 椎 无 明 显 畸 形, 可 行 椎 弓 根 螺 钉 内 固 定 的 寰 枢 椎 脱 位 患 者 ;2 颈 椎 转 移 性 肿 瘤 可 耐 受 手 术, 需 要 接 受 后 路 病 灶 清 除 减 压 内 固 定 患 者 ;3 多 节 段 颈 椎 病, 宜 行 后 路 减 压 经 椎 弓 根 内 固 定 患 者 排 除 标 准 :1CT 显 示 椎 弓 根 细 小, 不 适 合 行 椎 弓 根 螺 钉 内 固 定 患 者 ;2 合 并 严 重 内 科 疾 病, 不 能 耐 受 手 术 的 患 者 ;3 感 染 严 重 骨 质 疏 松 的 患 者 二 一 般 资 料
259 中华骨科杂志 216 年 3 月第 36 卷第 5 期 Chin J Orthop, March 216, Vol. 36, No. 5 平行于标 调整 杆的方向 后的 方向 标杆撑开的空间 通道撑开的空间 导向标杆 导向通道 A B 图 1 标杆型导板与通道型导板对比示意图 A 标杆型导板 术者以平行于标杆的方向钻探钉道 如果术中透视发现钉道出现偏离 术者可 在标杆的基础上调整钻探方向 减少偏差 两侧内移的标杆撑开空间较小 剥离较少的软组织即可安放导板 B 通道型导板 术者只能沿通 道钻孔 无法调整方向 两侧通道撑开的空间较大 需要剥离较多软组织才能安放导板 213 年 7 月至 215 年 4 月 采用标杆型 3D 打印 四 手术方法 导板辅助颈椎后路椎弓根螺钉内固定治疗 39 例颈 患者全身麻醉后取俯卧位 颈部后正中切口 椎疾患患者 男 27 例 女 12 例 年龄 39~58 岁 平均 显露手术节段颈椎后部结构 充分剥离椎板 棘突 51.3 岁 寰枢椎脱位 17 例 颈椎转移性肿瘤 8 例 颈 表面附着的肌肉 韧带后 将消毒的标杆型 3D 打印 椎病 14 例 患者颈肩部疼痛视觉模拟评分 visual 导板贴附于相应椎体的椎板和棘突 观察导板与其 analogue scale, VAS 2~9 分 平均 7.21±3.47 分 日 是否紧密贴合 助手帮助固定导板 术者以超声骨 本骨科协会 Japanese Orthopaedic Association JOA 刀通过导板定位孔钻破椎板骨皮质 通过定位孔以 颈椎神经功能评分 7~15 分 平均 1.53±2.35 分 手钻平行于导板标杆的方向钻探椎弓根螺钉通 三 3D 打印导板制作 道 如术者认为标杆方向误差较大 则行 C 型臂 X 所有患者术前均行颈椎 CT 薄层扫描 重建间隔 线机透视验证 如若透视证实钉道位置确实有误 1 mm 扫描层厚 1 mm 扫描图像以 Dicom 格式保存 则术者可再结合自己徒手置钉经验在导板标杆方 将 Dicom 格式文件导入 3D 图像生成及编辑处 向的基础上调整置钉方向 置钉完成后 常规行 理软件 Mimics 17. Materialise 公司 比利时 生成 C 型臂 X 线机透视并证实椎弓根钉位置良好后 目标椎体的三维模型 图 2A 在 MedCAD 模块中 根据寰枢椎脱位 颈椎转移性肿瘤 多节段颈椎病 使用直径 3. mm 的圆柱体模拟螺钉 以平行于椎弓 患者需要 行病灶清除 减压或植骨融合手术 最 根的方向初步模拟椎弓根置钉 在 3D 界面的横断 后留置引流管 逐层缝合伤口 位 矢状位 冠状位观察钉道与椎弓根的位置关系 五 术后处理 并对钉道进行细致调整 确保钉道不突破椎弓根骨 术后患者严格卧床 轴向翻身 观察伤口引流 皮质 量 如低于 8 ml/24 h 且无脑脊液漏 则拔除伤口引 将 椎 体 模 型 及 圆 柱 体 数 据 以 STL 格 式 导 入 流管 术后使用抗生素 24~48 h 激素 3~5 d 脱水药 UGS Imageware 12. EDS 公司 美国 提取椎板 棘 3~5 d 抑制胃酸药 3~5 d 长期使用营养神经药物 突及侧块后面的表面解剖形态 使之向外增厚 2.5 术后第 3 天 患者戴颈托下地活动 mm 建立与其解剖形态一致的反向模板 六 评价方法 根据预设圆柱体的轴心线重新建立直径为 3. 根据 CT 片显示螺钉与椎弓根的相对位置 使用 mm 的圆柱体标杆 通过布尔运算 Boolean Opera Kawaguchi 等 22 方法评价置钉精确度 级 螺钉完 tion 反向模板与圆柱体标杆相减生成直径为 3. 全在椎弓根内 1 级 螺钉穿出椎弓根壁不超过 2 mm mm 的置钉定位孔 将标杆向模板内侧平移约 1 未出现并发症 2 级 螺钉穿出椎弓根壁超过 2 mm mm 再次通过布尔运算将反向模板与标杆拟合为一 未出现并发症 3 级 出现临床并发症 如椎动脉 神 体 最终获得带有定位孔和导向标杆的导板 图 2B 经根损伤 2C 将导板文件导入 Form1+3D 打印机 Formlabs 在 Mimics 软件中测量并比较术前设计钉道与置 美国 打印出颈椎椎弓根置钉导板 钉后钉道的内倾角和头倾角 内倾角 俯视位 CT 重
26 中华骨科杂志 216 年 3 月第 36 卷第 5 期 Chin J Orthop, March 216, Vol. 36, No. 5 A B C 图 2 标杆型导板制作示意图 A 根据 CT 资料重建寰枢椎三维模型 B 制作寰枢椎的标杆型导板 导板含定位孔及平行于最佳钉道的导 向标杆 C 使用手钻通过定位孔 以平行于标杆的方向钻探枢椎 获取最佳钉道 建示钉道与椎体正中矢状线的夹角α 图 3A 头倾 角 左视位 CT 重建示钉道与椎体下终板的夹角β 图 3B 采用 VAS 评分评估患者颈肩部疼痛 该评分 满分为 1 分 其中 分为无痛 1 分为难以忍受的 剧痛 采用 JOA 评分判断患者颈髓神经功能 该评 分满分为 17 分 分值越高表示神经功能越好 七 统计学分析 采用 SPSS 19. 统计软件包 SPSS 公司 美国 进行统计学分析 手术前 后 VAS 评分 JOA 评分 钉道的内倾角 头倾角度数比较采用配对 t 检验 检验水准α值取双侧.5 结 果 一 一般结果 术中发现标杆型导板与椎体后方骨性结构贴 合紧密牢固 手钻钻探 置钉顺利 共置入椎弓根螺 钉 34 枚 其中 C1 34 枚 C2 5 枚 C3~7 22 枚 17 例寰枢椎脱位患者行寰枢椎融合术或颈枕 融合术 平均手术时间为 182±43 min 术中平均出 血量为 436±287 ml 其中 1 例颈枕融合患者仅行 α β A 图3 术前设计钉道的内倾角及头倾角 A 内倾角 俯视位 CT 重建示钉道与椎体正中矢状线的夹角α B 头倾角 左视位 CT 重建示钉道与椎体下终板的夹角β B
中 华 骨 科 杂 志 216 年 3 月 第 36 卷 第 5 期 Chin J Orthop, March 216, Vol. 36, No. 5 261 C 2 椎 弓 根 钉 固 定, 术 后 发 现 因 张 力 过 大 而 致 C 2 一 侧 钉 帽 脱 落, 遂 行 二 次 手 术, 延 长 固 定 节 段 至 C 4, 至 随 访 时 内 固 定 物 良 好 ;1 例 患 者 术 后 出 现 颈 枕 部 麻 木 症 状, 经 使 用 脱 水 及 营 养 神 经 药 物 治 疗 后 缓 解 8 例 颈 椎 转 移 性 肿 瘤 患 者 行 后 路 病 灶 清 除 椎 管 减 压 椎 弓 根 内 固 定 术, 平 均 手 术 时 间 为 (217± 62)min, 术 中 平 均 出 血 量 为 (573±291)ml 14 例 多 节 段 颈 椎 病 患 者 行 后 路 单 开 门 椎 弓 根 内 固 定 术, 平 均 手 术 时 间 为 (235±54)min, 术 中 平 均 出 血 量 为 (384±226)ml 其 中 术 后 2 例 患 者 出 现 轴 性 症 状, 经 理 疗 按 摩 及 功 能 锻 炼 后 好 转 本 组 患 者 术 中 无 一 例 出 现 椎 动 脉 及 神 经 根 损 伤, 术 后 均 未 出 现 感 染 脑 脊 液 漏 等 并 发 症 二 临 床 功 能 术 后 3 个 月,39 例 患 者 VAS 评 分 ~8 分, 平 均 (2.91±1.24) 分, 较 术 前 [(7.21±3.47) 分 ] 平 均 降 低 (4.3±1.1) 分, 手 术 前 后 比 较 差 异 有 统 计 学 意 义 (t= 7.29,P) 17 例 寰 枢 椎 脱 位 患 者 8 例 颈 椎 转 移 性 肿 瘤 患 者 14 例 多 节 段 颈 椎 病 患 者 手 术 前 后 VAS 评 分 分 别 比 较, 差 异 均 有 统 计 学 意 义 ( 均 P<.1, 表 1); 患 者 疼 痛 明 显 减 轻 术 后 3 个 月,39 例 患 者 颈 椎 JOA 评 分 9~17 分, 平 均 (14.65±2.72) 分, 较 术 前 [(1.53±2.35) 分 ] 平 均 提 高 (4.12±1.7) 分, 手 术 前 后 比 较 差 异 有 统 计 学 意 义 (t=7.35,p) 17 例 寰 枢 椎 脱 位 患 者 8 例 颈 椎 转 移 性 肿 瘤 患 者 14 例 多 节 段 颈 椎 病 患 者 手 术 前 后 JOA 评 分 分 别 比 较, 差 异 均 有 统 计 学 意 义 ( 均 P<.1, 表 1); 患 者 神 经 功 能 明 显 改 善 三 置 钉 精 确 度 评 价 39 例 患 者 中,12 例 ( 寰 枢 椎 脱 位 7 例, 颈 椎 病 5 例 ) 术 中 透 视 后 调 整 了 钉 道 钻 探 方 向, 最 终 达 到 较 满 意 的 结 果 所 有 患 者 术 后 行 CT 检 查, 按 Kawaguchi 等 方 法 评 价 置 钉 精 确 度, 其 中 级 287 枚 (94.4%,287/34), 1 级 15 枚 (4.9%,15/34),2 级 2 枚 (.7%,2/34), 无 3 级 螺 钉, 置 钉 精 确 度 较 高 ( 表 2, 图 4) C 1 C 2 C 3~7 表 2 椎 体 节 段 C1 C2 C3~7 合 计 椎 体 的 置 钉 精 确 度 均 较 高, 但 因 C 1 C 2 的 解 剖 结 构 复 杂, 其 置 钉 精 确 度 略 低 于 C 3~7 椎 体 2 枚 2 级 椎 弓 根 螺 钉 (1 枚 为 寰 椎 螺 钉,1 枚 为 枢 椎 螺 钉 ), 偏 内 进 入 椎 管 约 3 mm, 但 至 术 后 3 个 月 随 访 时, 均 未 引 起 神 经 症 状 这 考 虑 与 寰 椎 后 方 软 组 织 剥 离 欠 充 分, 导 板 与 寰 椎 后 弓 贴 合 欠 紧 密 有 关 C 1 C 2 C 3~7 椎 体 术 前 设 计 钉 道 与 置 钉 后 钉 道 内 倾 角 和 头 倾 角 比 较, 差 异 均 无 统 计 学 意 义 ( 均 P>.5, 表 3) Kawaguchi 等 方 法 分 别 评 价 C 1 C 2 C 3~7 节 段 颈 椎 椎 弓 根 螺 钉 置 钉 精 确 度 ( 例 ) 级 29 44 214 287 1 级 讨 论 一 标 杆 型 导 板 与 通 道 型 导 板 的 比 较 我 们 临 床 应 用 发 现, 使 用 通 道 型 3D 打 印 导 板 时, 术 者 只 能 被 动 按 照 通 道 的 引 导 置 钉, 一 旦 导 板 与 椎 板 贴 合 不 紧 密, 置 钉 即 出 现 误 差, 术 者 不 能 在 通 道 型 导 板 的 基 础 上 调 整 进 钉 方 向 另 外,3D 打 印 导 板 辅 助 置 钉 时, 需 充 分 剥 离 椎 体 后 方 软 组 织 以 保 证 导 板 与 椎 体 后 方 结 构 贴 合 紧 密 如 下 颈 椎 (C 3~7) 置 钉 时, 因 颈 部 肌 肉 较 厚, 且 两 侧 椎 弓 根 成 角 较 大, 故 为 了 获 得 空 间 安 放 通 道, 软 组 织 剥 离 范 围 需 向 外 超 出 进 钉 点, 而 这 种 剥 离 会 增 加 出 血 量 3 4 8 15 2 级 标 杆 型 导 板 去 除 了 两 侧 通 道, 而 代 以 定 位 孔 和 导 向 标 杆 其 优 势 是 : 第 一, 以 平 行 于 标 杆 的 方 向 钻 探 椎 弓 根 钉 道 时, 如 术 者 认 为 标 杆 方 向 误 差 较 大, 可 行 C 型 臂 X 线 机 透 视 验 证 钉 道 位 置, 如 若 不 佳, 则 可 自 行 调 整 置 钉 方 向, 减 少 置 钉 偏 差 第 二, 以 内 移 的 导 向 标 杆 代 替 导 向 通 道, 两 侧 内 移 的 标 杆 撑 开 空 间 较 小, 减 少 了 对 手 术 空 间 的 需 求, 剥 离 软 组 织 至 定 位 孔 处 即 可 安 放 导 板, 因 此 可 减 少 因 剥 离 1 1 2 3 级 合 计 33 49 222 34 表 1 39 例 患 者 手 术 前 后 的 VAS JOA 评 分 比 较 (x±s, 分 ) 时 间 VAS 评 分 寰 枢 椎 脱 位 (17 例 ) JOA 评 分 VAS 评 分 颈 椎 转 移 癌 (8 例 ) JOA 评 分 VAS 评 分 颈 椎 病 (14 例 ) JOA 评 分 术 前 8.1±2.38 9.1±2.39 7.38±2.69 11.±2.7 6.3±3.67 12.11±3.7 术 后 3 个 月 4.38±1.2 13.4±3.83 2.5±1.2 14.63±2.19 1.36±2.6 16.18±3.75 t 值 5.97-3.65 4.71-3.87 3.92 2.39 P 值
262 中华骨科杂志 216 年 3 月第 36 卷第 5 期 Chin J Orthop, March 216, Vol. 36, No. 5 表 3 术前设计钉道与置钉后钉道内倾角和头倾角角度比较 x±s 时间 术前 术后 t值 P值 内倾角 C1 头倾角 内倾角 8.6±2.3 9.2±1.7 -.72 -.89 9.1±3.5 9.6±2.1.48 C2 C3~7 头倾角 内倾角 31.7±8.6 23.5±4.8 41.2±9.6-1.2±2.2 -.53.82.75.95 32.4±7.7.38.6 软组织而导致的出血 本组 39 例患者 其中寰枢椎脱位患者 17 例 行 寰枢椎融合 椎弓根内螺钉固定术 或颈枕融合 椎 22.7±5.3.42 4.6±9.3.45 头倾角 -1.4±2.5.34 弓根螺钉内固定术 颈椎转移性肿瘤 8 例 考虑患者 多发椎体骨质破坏 侧块螺钉固定欠牢固 故行后 路病灶清除减压导板辅助下椎弓根螺钉内固定 颈 A B C D E F 图 4 男 53 岁 寰枢椎脱位行标杆型导板辅助下寰枢椎融合术 A~C 术前侧位 X 线片 矢状位 CT MRI 示寰枢椎脱位 寰齿间距增大 D 3D 打印寰枢椎三维模型及标杆型导 板 E 标杆型导板辅助下行寰枢椎融合术 术后侧位 X 线片示寰枢椎螺钉位置良好 F G 术后矢状位 CT 重建及轴位 CT 扫描示寰枢椎螺钉位置良好 G
中 华 骨 科 杂 志 216 年 3 月 第 36 卷 第 5 期 Chin J Orthop, March 216, Vol. 36, No. 5 263 椎 病 患 者 14 例, 行 导 板 辅 助 颈 椎 后 路 单 开 门 椎 弓 根 螺 钉 内 固 定 术 术 后 颈 椎 三 维 CT 证 实,34 枚 螺 钉 中 有 级 287 枚 (94.4%),1 级 15 枚 (4.9%),2 级 2 枚 (.7%), 无 3 级 螺 钉, 总 体 置 钉 精 确 度 相 对 较 高 Lu [21] 等 对 6 例 人 体 颈 椎 标 本 使 用 通 道 型 导 板 辅 助 置 入 C 1~7 84 枚 椎 弓 根 螺 钉, 结 果 显 示 级 82 枚 (97.6%),1 [22] 级 (2.4%), 无 2 3 级 螺 钉 ;Kawaguchi 等 对 11 例 患 者 使 用 通 道 型 导 板 辅 助 置 入 C 2~7 44 枚 椎 弓 根 螺 钉, 术 后 CT 示 级 42 枚 (95.4%),1 级 2 枚 (4.6%), 无 2 3 级 螺 钉 本 研 究 使 用 标 杆 型 导 板 辅 助 置 钉 的 精 确 率 略 [21] [22] 低 于 Lu 等 Kawaguchi 等 报 告 的 置 钉 精 确 度, 可 能 的 原 因 包 括 :1 本 研 究 的 对 象 为 临 床 患 者, 而 Lu [21] 等 研 究 对 象 为 颈 椎 标 本, 本 组 临 床 患 者 进 行 软 组 织 剥 离 的 难 度 更 大, 术 中 出 血 也 会 限 制 软 组 织 的 充 [22] 分 剥 离, 进 而 影 响 置 钉 精 确 度 ;2Kawaguchi 等 研 究 病 例 较 少, 仅 11 例 患 者, 结 果 易 受 偶 然 因 素 影 响, 且 仅 研 究 C 2~7 椎 弓 根 置 钉, 未 包 含 置 钉 难 度 较 大 的 C 1 椎 体 二 标 杆 型 导 板 制 作 及 使 用 的 注 意 事 项 第 一, 同 通 道 型 导 板 一 样, 标 杆 型 导 板 的 表 面 形 态 来 自 于 椎 板 棘 突 关 节 突 表 面 形 态 的 提 取 和 逆 向 生 成, 因 此 术 中 使 用 标 杆 型 导 板 需 要 对 软 组 织 进 行 充 分 剥 离, 使 导 板 与 椎 板 棘 突 关 节 突 贴 合 紧 密 第 二, 安 放 导 板 后, 钻 探 钉 道 过 程 中 需 维 持 导 板 与 椎 板 棘 突 关 节 突 的 紧 密 贴 合, 如 贴 合 不 紧 密 则 会 导 致 实 际 钉 道 与 术 前 设 计 钉 道 的 误 差, 进 而 可 能 造 成 血 管 神 经 损 伤 第 三, 标 杆 型 3D 打 印 导 板 的 标 杆 距 定 位 孔 应 适 当, 以 1 mm 为 宜, 太 近 会 影 响 手 钻 的 操 作, 同 时 会 增 加 手 术 视 野 暴 露 的 需 求, 增 大 手 术 创 伤 ; 太 远 则 不 便 于 以 标 杆 为 参 照 进 行 定 向 钻 探 置 钉 第 四,3D 打 印 导 板 辅 助 置 钉 不 适 合 因 严 重 骨 质 增 生 形 成 骨 赘 或 肿 瘤 破 坏 等 造 成 椎 板 棘 突 关 节 突 失 去 原 有 表 面 形 态 而 变 得 极 不 规 则 的 椎 体 节 段, 此 时 难 以 做 出 与 其 表 面 形 态 一 致 的 导 板 三 本 研 究 的 局 限 性 本 研 究 未 设 置 通 道 型 导 板 组 或 传 统 置 钉 方 法 组 作 为 对 照 ; 未 考 虑 手 术 时 间 和 出 血 量 的 因 素 ; 样 本 量 仍 较 少 等 关 于 标 杆 型 导 板 能 否 真 正 较 通 道 型 导 板 或 传 统 置 钉 方 法 提 高 置 钉 精 确 度 及 减 少 手 术 时 间 出 血 量, 尚 需 更 多 大 样 本 研 究 及 平 行 对 照 研 究 总 之, 本 研 究 使 用 标 杆 型 3D 打 印 导 板 辅 助 颈 椎 椎 弓 根 置 钉, 结 果 显 示 此 种 方 法 置 钉 方 向 可 调 整 性 好, 软 组 织 剥 离 少, 置 钉 精 确 度 较 高 虽 然 该 方 法 为 临 床 颈 椎 置 钉 提 供 了 一 种 新 的 方 法, 但 其 有 效 性 和 安 全 性 仍 需 进 一 步 研 究 证 实 参 考 文 献 [1] 张 元 智, 裴 国 献, 陆 声, 等. 计 算 机 辅 助 确 定 下 肢 机 械 轴 线 在 全 膝 关 节 置 换 术 中 的 应 用 [J]. 中 华 骨 科 杂 志, 213, 33(12): 1196 123. DOI:1.376/cma.j.issn.253 2352.213.12.5. Zhang YZ, Pei GX, Lu S, et al. Establishing lower extremity me chanical axis by computer aided design and its application in to tal knee arthroplasty[j]. Chin J Orthop, 213, 33(12): 1196 123. DOI:1.376/cma.j.issn.253 2352.213.12.5. [2] 甘 煜 东, 徐 达 传, 陆 声, 等. 数 字 化 导 航 模 板 辅 助 全 膝 关 节 置 换 的 模 拟 研 究 [J]. 中 华 骨 科 杂 志, 211, 31(9): 964 969. DOI: 1.376/cma.j.issn.253 2352.211.9.9. Gan YD, Xu DC, Lu S, et al. A computer simulation study of total knee arthroplasty assisted by digital navigation templates[j]. Chin J Orthop, 211, 31(9): 964 969. DOI:1.376/cma.j.issn.253 2352.211.9.9. [3] 王 臻, 滕 勇, 李 涤 尘, 等. 基 于 快 速 成 型 的 个 体 化 人 工 半 膝 关 节 的 研 制 -- 计 算 机 辅 助 设 计 与 制 造 [J]. 中 国 修 复 重 建 外 科 杂 志, 24, 18(5): 347 351. Wang Z, Teng Y, Li DC, et al. Fabrication of custom made artifi cial semi knee joint based on rapid prototyping technique:comput er assisted design and manufacture[j]. Chinese Journal of Repara tive and Reconstructive Surgery, 24, 18(5): 347 351. [4] 陈 鸿 奋, 赵 辉, 王 富 明, 等. 髋 臼 后 部 骨 折 顺 行 拉 力 螺 钉 固 定 进 钉 导 航 模 板 的 可 行 性 研 究 [J]. 中 华 骨 科 杂 志, 213, 33(5): 514 519. DOI:1.376/cma.j.issn.253 2352.213.5.13. Chen HF, Zhao H, Wang FM, et al. Feasibility study of navigation al template for antegrade lag screw fixation of the fractures in the posterior column of acetabulum[j]. Chin J Orthop, 213, 33(5): 514 519. DOI:1.376/cma.j.issn.253 2352.213.5.13. [5] 钟 华, 岑 怡 彪, 朱 智 敏, 等. 计 算 机 辅 助 复 杂 性 骨 盆 髋 臼 和 骶 骨 骨 折 的 临 床 应 用 [J]. 中 国 数 字 医 学, 212, 7(3): 78 8. DOI: 1.3969/j.issn.1673 7571.212.3.25. Zhong H, Cen YB, Zhu ZM, et al. Application of computer aided technology in diagnosis and treatment of complicated pelvic ace tabulum and sacrum fracture[j]. China Digital Medicine, 212, 7 (3): 78 8. DOI:1.3969/j.issn.1673 7571.212.3.25. [6] 涂 强, 丁 焕 文, 曹 露, 等. 计 算 机 辅 助 技 术 在 复 杂 骨 盆 骨 折 诊 断 与 治 疗 中 的 应 用 [J]. 临 床 骨 科 杂 志, 211, 14(2): 24 27. DOI: 1.3969/j.issn.18 287.211.2.38. Tu Q, Ding HW, Cao L, et al. Application of computer aided tech nology in diagnosis and treatment of complicated pelvic fracture [J]. Journal of Clinical Orthopaedics, 211, 14(2): 24 27. DOI: 1.3969/j.issn.18 287.211.2.38. [7]Putzier M, Strube P, Cecchinato R, et al. A new navigational tool for pedicle screw placement in patients with severe scoliosis: a pi lot study to prove feasibility, accuracy, and identify operative chal lenges[j]. J Spinal Disord Tech, 214 Nov 12. [Epub ahead of
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