3D打印辅助椎弓根钉内固定治疗强直性脊柱炎合并胸腰椎骨折的临床效果.pdf
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1、骨科2023年7月第14卷第4期Orthopaedics,July 2023,Vol.14,No.4 321 DOI:10.3969/j.issn.16748573.2023.04.005作者单位:1.山东第一医科大学附属青岛医院脊柱外科,山东青岛 266100;2.山东第一医科大学附属青岛医院肾病和风湿免疫科,山东青岛 266100通信作者:王宾,Email: 临床研究论著 3D打印辅助椎弓根钉内固定治疗强直性脊柱炎合并胸腰椎骨折的临床效果沈世彬1魏雪2迟巧琳1黄浩然1李亮1王宾1【摘要】目的探讨3D打印辅助下椎弓根钉内固定治疗强直性脊柱炎(AS)合并胸腰椎骨折的临床效果。方法回顾性分析我院
2、2018年8月至2020年8月收住院并进行手术治疗的15例AS合并胸腰椎骨折的病人,根据是否使用3D打印技术辅助手术分为3D组和常规组,3D组8例,常规组7例。常规组病人均选择常规手术方式,3D组病人在3D打印技术辅助下进行后入路内固定手术治疗。比较两组的手术时间、术中透视次数、术中出血量、术后引流量、置钉准确率;术后随访通过疼痛视觉模拟量表(VAS)评分和日本骨科协会评估治疗分数(JOA)评价手术疗效。结果两组病人均顺利完成手术。3D组术中实际置入椎弓根螺钉的直径和长度以及进钉点与后正中线的距离与术前规划基本一致。3D组的置钉准确率明显高于常规组,两组比较,差异具有统计学意义(96.15%v
3、s.82.05%,2=7.988,P=0.005);3D组的手术时间、术中透视次数、术中出血量及术后引流量均低于常规组,两组差异有统计学意义(P0.05)。所有病人均获得随访,随访时间为1220个月,3D组术后1个月的VAS评分改善率明显优于常规组,两组差异有统计学意义(P0.05),但在术后6、12个月两组VAS评分改善率比较,差异无统计学意义(P0.05);3D组在术后1、6、12个月的JOA评分改善率明显优于常规组,两组差异有统计学意义(P0.05)。结论应用3D打印技术辅助下椎弓根钉内固定治疗AS合并胸腰椎骨折,能显著提高置钉准确率、减少手术时间及透视辐射伤害、提高手术效率及安全性,并
4、且对早期减轻术后疼痛及术后腰椎功能的恢复也具有一定的促进作用。【关键词】强直性脊柱炎;3D打印技术;胸腰椎骨折;椎弓根钉内固定Clinical Effect of 3D Printing Assisted Pedicle Screw Internal Fixation in the Treatment of AnkylosingSpondylitis Complicated with Thoracolumbar Fractures.SHEN Shibin1,WEI Xue2,CHI Qiaolin1,HUANGHaoran1,LI Liang1,WANG Bin1.1Department of
5、 Spinal Surgery,Qingdao Hospital Affiliated to Shandong FirstMedical University,Qingdao 266100,China;2Department of Nephrology and Rheumatology,Qingdao HospitalAffiliated to Shandong First Medical University,Qingdao 266100,ChinaCorresponding author:WANG Bin,Email:【Abstract】ObjectiveTo investigate th
6、e clinical effect of 3D printing assisted pedicle screw internalfixation in the treatment of ankylosing spondylitis(AS)complicated with thoracolumbar fractures.MethodsAtotal of 15 patients with AS complicated with thoracolumbar fractures who were admitted into our hospital fromAugust 2018 to August
7、2020 were analyzed retrospectively.According to whether 3D printing technology wasused to assist surgery,they were divided into 3D group(8 cases)and routine group(7 cases).Patients in routinegroup were treated with routine operation,while patients in 3D group were treated with 3D printing assistedpo
8、sterior internal fixation.The operation time,intraoperative perspective times,intraoperative bleeding volume,postoperative drainage volume and screw placement accuracy were compared between the two groups.VisualAnalogue Score(VAS)and Japanese Orthopaedic Association Scores(JOA)were used to evaluate
9、the surgicaleffect.ResultsThe operation was successfully completed in both groups.In 3D group,the diameter andlength of pedicle screws and the distance between the screw entry point and the posterior midline were basicallyconsistent with the preoperative planning.The accuracy of screw placement in 3
10、D group was significantlyhigher than that in routine group,and the difference between the two groups was statistically significant 322 骨科2023年7月第14卷第4期Orthopaedics,July 2023,Vol.14,No.4(96.15%vs.82.05%,2=7.988,P=0.005).The operation time,intraoperative perspective times,intraoperativebleeding volume
11、 and postoperative drainage volume in 3D group were significantly reduced as compared withthose in routine group(P0.05).All patients were followed up for 1220 months.The improvement rate of VASscore in 3D group was significantly higher than that in routine group at 1st month after operation(P0.05),b
12、utthere was no significant difference between the two groups at 6 and 12 months after operation(P0.05).Theimprovement rate of JOA score in 3D group was significantly higher than that in routine group at 1,6 and 12months after operation(P0.05).ConclusionThe application of 3D printing assisted pedicle
13、 screw internalfixation in the treatment of AS complicated with thoracolumbar fractures can significantly improve the accuracyof screw placement,reduce the operation time and fluoroscopic radiation injury,improve the operation efficiencyand safety,and promote the early relief of postoperative pain a
14、nd the recovery of postoperative lumbar function.【Key words】Ankylosing spondylitis;3D printing technology;Thoracolumbar fractures;Pedicle screwinternal fixation强直性脊柱炎(ankylosing spondylitis,AS)作为一种常见的全身性自身免疫性疾病,好发于青少年1,多由遗传、环境等多种因素共同作用引发,主要侵犯脊柱,累及骶髂关节和脊柱周围各个关节,是一类慢性进行性炎性疾病2,严重者出现脊柱强直、活动困难,并可伴有不同程度的肺
15、、心、肾等多个器官损害3。随着年龄的增长及疾病的进展,AS病人椎体骨密度下降,致严重骨质疏松且脆性增加,椎间盘、韧带等组织逐渐骨化,弹性丢失,脊柱对外力的缓冲能力极差,受伤时极易造成骨折,且多发生于脊柱胸腰段45。骨折往往同时累及脊柱的前、中、后三柱,导致整个脊柱稳定性极差,极易形成脊髓损伤并引起肢体瘫痪症状,导致严重后果68。有文献显示,AS病人脊椎椎体骨折的发生率较正常人高约3.5倍9。目前临床多采用脊柱后入路切开复位长节段椎弓根钉内固定手术治疗,但由于AS病人脊柱多存在畸形,解剖位置不易寻找10,并且因为病人本身存在严重骨质疏松,导致术中内固定及复位难度极高。近年来,随着数字化3D打印技
16、术在脊柱外科的广泛应用,脊柱复杂的解剖结构得以实体展现,手术效果不断提高11。本研究通过观察对比常规的后入路切开复位长节段椎弓根钉棒内固定手术,探讨数字化3D打印技术辅助下椎弓根钉内固定术治疗AS合并胸腰椎骨折的临床疗效。资料与方法一、纳入标准与排除标准纳入标准:AS合并胸腰椎骨折诊断明确,且AO分型均为C型(有移位无旋转);AS疾病进展5年,并行正规治疗;首次进行脊柱骨折手术治疗;年龄65岁。排除标准:合并开放性损伤者;有神经损伤且伴有神经症状;合并严重基础疾病或重症;随访不完善者。二、一般资料回顾性分析我院2018年8月至2020年8月收住院并进行手术治疗的15例AS合并胸腰椎骨折病人,根
17、据是否使用3D打印技术辅助手术分为3D组和常规组。3D组8例,其中男5人,女3人,年龄为(54.755.34)岁;常规组7例,其中男4人,女3人,年龄为(56.295.22)岁。常规组病人均选择常规后入路切开复位长节段椎弓根钉棒内固定的手术方式,3D组病人在3D打印技术辅助下进行后入路内固定手术治疗。三、术前准备常规组术前准备工作按照传统内固定手术方式进行,即入院行X线、CT及MRI检查病人胸腰椎骨折部位情况,明确诊断排除手术禁忌证后择期行手术内固定治疗。3D组术前采用数字化3D打印技术三维重建骨折模型、虚拟骨折块复位、3D打印1 1骨折模型与模拟手术置钉、确定最佳进钉点和测量椎弓根钉进钉角度
18、以及记录各椎弓根钉直径、各钉道长度及各进针点与后正中线距离等数据。术前3D组所有病人均使用64排螺旋CT行胸腰椎骨折部位的薄层CT扫描(图1 a),扫描后原始图像结果输入数字化3D打印的操作软件,通过该软件模块对胸腰椎骨折的部位进行三维重建,重建后将骨折块模型以stl格式传输至3D打印机,并将胸腰椎骨折部位的3D实体模型按1 1的比例打印出来(图1 b),并利用该软件相关功能全面了解骨折情况,提出初步手术方案。此外,运用软件对胸腰椎骨折的部位进行虚拟复位,完成与手术相关的虚拟骨折复位效果(图1 c),并在该操作软件中模拟出术中胸腰椎骨折置入椎弓根螺钉的位置(图1 d),结合数骨科2023年7月
19、第14卷第4期Orthopaedics,July 2023,Vol.14,No.4 323 字化模拟及3D打印模型模拟手术入路,数字化3D打印技术可通过360旋转及选择最佳轴面模拟置钉,测量并记录各椎弓根钉直径、钉道长度及进针点与后正中线距离,确定最佳进钉点及选择最合适的椎弓根钉(图1 e、f)。四、手术方法两组都由我科同一组具有资质的主刀医生进行手术治疗。病人全麻后均取俯卧位,胸部垫以乳胶枕,腹部悬空固定利于复位及减少出血,调节多功能手术床角度以适合病人的脊柱畸形状态并进行初步的骨折复位。以骨折椎体为中心作后入路正中手术切口,逐层剥离周围组织直至显露伤椎上关节突的外缘和横突。常规组病人在胸椎
20、骨折段采用RoyCamille法置入椎弓根钉,腰椎骨折段则采用“人”字嵴顶点法置入椎弓根钉,两组病人均于骨折椎体上下两侧分别置入椎弓根钉并固定23个椎体,在“C”型臂X线机下确定椎弓根螺钉位置及骨折复位情况,定位准确后选取合适长度钛棒常规预弯,安放好钛棒后撑开并拧紧螺帽固定,常规使用大量生理盐水反复冲洗切口并干燥止血,然后于植骨床进行植骨融合,放置切口引流,逐层缝合切口,予以病人罗哌卡因切口局部浸润镇痛,最后切口以敷料包扎。3D组病人术中找到解剖标志关节突关节,根据术前标记确定椎弓根进针点,依据术前设定的椎弓根螺钉与矢状面夹角及进针点与后正中线距离,选用预先准备的螺钉钉棒,依次置入椎弓根钉;在
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