薛登，宋瑞鵬，蔡一鳴，馬勝彪，王利民，王衛(wèi)東

(鄭州大學(xué)第一附屬醫(yī)院 骨科，河南 鄭州 450000)

骨盆固定技術(shù)現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于脊柱外科手術(shù)領(lǐng)域，其適應(yīng)證包括成人脊柱后凸畸形、神經(jīng)肌肉型側(cè)彎、退行性側(cè)彎、重度腰椎滑脫等[1-2]。現(xiàn)臨床使用的Galveston棒置入技術(shù)需要?jiǎng)冸x大量軟組織[3-4]，并附加單獨(dú)的連接桿，進(jìn)釘點(diǎn)與皮膚距離過近易引起感染等風(fēng)險(xiǎn)。傳統(tǒng)手術(shù)方法通常使用骶1/骶2螺釘，然而該方法釘?shù)蓝?，固定?qiáng)度有限，導(dǎo)致術(shù)后腰骶關(guān)節(jié)處假關(guān)節(jié)、骶骨釘拔出發(fā)生概率高[5-7]。

經(jīng)第2骶骨翼骶髂關(guān)節(jié)螺釘(second sacral alar-iliac，S2AI)技術(shù)其釘?shù)来┻^骶骨側(cè)塊和骶髂關(guān)節(jié)最終進(jìn)入髂骨內(nèi)，止于髖臼上方，該技術(shù)具有軟組織剝離少，創(chuàng)傷小，不需要彎棒等優(yōu)點(diǎn)。該技術(shù)內(nèi)置物長(zhǎng)且穿過3層骨皮質(zhì)，被認(rèn)為具有較強(qiáng)的內(nèi)固定強(qiáng)度，提高了脊柱內(nèi)固定融合的成功率[8-9]。同時(shí)與髂骨釘相比，兩者生物力學(xué)相仿[10-11]。

目前臨床使用S2AI 技術(shù)常用徒手置釘方法，但此方法需要術(shù)者結(jié)合術(shù)前影像學(xué)檢查與術(shù)中情況設(shè)計(jì)進(jìn)釘點(diǎn)、進(jìn)釘角度，因此需要術(shù)者有足夠的解剖學(xué)理論知識(shí)以及豐富的置釘經(jīng)驗(yàn)，這大大提高了S2AI置釘?shù)碾y度[12]。3D打印是一種以數(shù)字模型文件為基礎(chǔ)，運(yùn)用粉末狀金屬或塑料等可黏合材料，通過逐層打印的方式來構(gòu)造物體的技術(shù)。目前3D打印已經(jīng)廣泛應(yīng)用于骨科，包括髖關(guān)節(jié)、膝關(guān)節(jié)置換及翻修，術(shù)中無需再使用其他計(jì)算機(jī)輔助導(dǎo)航、透視等設(shè)備，取得良好的效果[13-14]。因此，本研究設(shè)計(jì)了簡(jiǎn)單且有效的個(gè)性化導(dǎo)板進(jìn)行S2AI螺釘?shù)闹萌?，并通過兩者的比較探討此方法的可行性。

1 資料與方法

1.1 一般資料回顧性分析2017年9月至2019年9月于鄭州大學(xué)第一附屬醫(yī)院接受S2AI螺釘置入治療的30例患者的臨床資料。根據(jù)治療方法分為3D打印導(dǎo)板組(15例)和徒手置釘組(15例)。其中3D打印導(dǎo)板組男6例，女9例，年齡42～72 歲，平均(59.67±8.95)歲；徒手置釘組男8例，女7例，年齡43～74歲，平均(59.8±9.29)歲。兩組患者性別、年齡比較，差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(均P>0.05)。

1.2 納入標(biāo)準(zhǔn)患者滿足以下任意一種情況：(1)需要固定到骶骨的長(zhǎng)節(jié)段融合；(2)下腰椎畸形，需行截骨矯形手術(shù)；(3)重度骨質(zhì)疏松，需行腰骶段融合的手術(shù)；(4)腰骶部感染，需清除病灶，行腰骶骨盆重建手術(shù)；(5)腰骶部結(jié)核，需清除病灶，行腰骶骨盆重建手術(shù)；(6)簽署知情同意書。

1.3 排除標(biāo)準(zhǔn)(1)骨盆發(fā)育畸形；(2)骨盆有退行性病變；(3)骶骨骨盆部位腫瘤；(4)骶骨骨盆部位外傷史及手術(shù)史等。

1.4 導(dǎo)板制作術(shù)前常規(guī)對(duì)患者行腰骶部64排CT螺旋掃描(西門子，美國(guó))掃描，厚層1.5 mm。將CT原始圖像數(shù)據(jù)以Dicom格式導(dǎo)入ORS軟件，再通過ORS軟件感興趣區(qū)模塊設(shè)計(jì)模板的導(dǎo)航通道部分，基于3D插補(bǔ)法，利用軟件的三維計(jì)算工具，分割菜單中的Calculate 3D，可將二維圖像直接轉(zhuǎn)化成三維模型(可平移、縮放、任意平面切割、任意角度旋轉(zhuǎn))，在三維模型區(qū)域調(diào)整導(dǎo)航置釘通道，找出髂骨髓腔最長(zhǎng)與最寬的橫斷面，通過此橫斷面設(shè)計(jì)出一條穿過髂骨中心部位的虛擬通道，同時(shí)避開骶后孔及骶管，不同的患者進(jìn)釘點(diǎn)的選擇、置釘角度及置釘長(zhǎng)度均不同；設(shè)計(jì)好置釘角度后再利用Geomagic studio 12.0軟件(美國(guó)Geomagic公司)建立S1～2交界處與骶正中嵴及骶后孔之間區(qū)域表面解剖形態(tài)相符貼的反向模板；在三維模型與反向模板精確配準(zhǔn)后生成STL格式的虛擬置釘導(dǎo)航模板。最后利用河南省錫創(chuàng)科技XC881尼龍打印機(jī)以尼龍為材料，打印1∶ 1實(shí)物置釘導(dǎo)航模板。

1.5 徒手置釘手術(shù)方法及3D打印導(dǎo)板手術(shù)方法徒手置釘手術(shù)方法：手術(shù)采用后正中入路，上端固定錐至S1正常徒手置釘，正常剝離S2周圍軟組織，暴露S2正中棘、中間骶棘和雙側(cè)椎板，進(jìn)釘點(diǎn)選擇在S1骶后孔向外向尾測(cè)各1 mm處，先用開口器打開皮質(zhì)，后用探子慢慢深入，再用球探確定釘?shù)涝邝墓莾?nèi)部，然后打入標(biāo)記釘。置釘過程中隨時(shí)透視，避免穿出皮質(zhì)損傷神經(jīng)和血管。隨后選擇長(zhǎng)度及直徑合適的螺釘。術(shù)中記錄兩側(cè)S2AI置釘時(shí)間及透視次數(shù)。

3D打印導(dǎo)板手術(shù)方法：手術(shù)采用后正中入路，上端固定錐至S1正常徒手置釘，正常剝離S2周圍軟組織，暴露出導(dǎo)板所需S2正中棘，中間骶棘雙側(cè)所需椎板。將導(dǎo)板貼合在相應(yīng)導(dǎo)板貼合區(qū)，先用磨鉆去除進(jìn)釘點(diǎn)皮質(zhì)部分，再用球探確定釘?shù)涝邝墓莾?nèi)部，為穿破髂骨皮質(zhì)，并確定置釘長(zhǎng)度與術(shù)前一致，然后使用絲錐攻絲，根據(jù)術(shù)前測(cè)量長(zhǎng)度及直徑，選擇合適螺釘慢慢打入。術(shù)中記錄兩側(cè)S2AI置釘時(shí)間及透視次數(shù)。

1.6 術(shù)后置釘效果所有患者術(shù)后均復(fù)查腰骶部CT，觀察兩組患者術(shù)后CT置入螺釘是否穿過骶髂關(guān)節(jié)，髂骨皮質(zhì)是否完善，測(cè)量?jī)山M患者術(shù)后CT在矢狀面上尾向偏角(sagittal angle，SA)、橫斷面與正中線夾角(transverse angle，TA)、進(jìn)釘點(diǎn)與骶正中嵴的距離(horizontal distance，HD)以及與第1骶后孔下緣的垂直距離(vertical distance，VD)。見圖1。

A、B分別為測(cè)量矢狀面上與水平夾角SA和橫斷面上與正中線夾角TA；C為測(cè)量進(jìn)釘點(diǎn)與骶正中嵴的距離HD以及進(jìn)釘點(diǎn)與第1骶后孔下緣的垂直距離VD。

2 結(jié)果

2.1 透視C型臂次數(shù)及置釘時(shí)間導(dǎo)板組透視次數(shù)、置釘時(shí)間均少于徒手組，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(均P<0.05)。見表1。

2.2 術(shù)后影像學(xué)導(dǎo)板組或徒手組所有螺釘均穿過骶髂關(guān)節(jié)，無穿透骶骨及髂骨現(xiàn)象。見圖2。導(dǎo)板組與徒手組術(shù)后的TA、SA、HD和VD比較，差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(均P>0.05)。見表2。

表1 兩組透視C型臂次數(shù)及置釘時(shí)間比較

A、B、C為螺釘穿過骶髂關(guān)節(jié)并位于髂骨內(nèi)，髂骨皮質(zhì)無破壞。

表2 兩組術(shù)后影像學(xué)測(cè)量相關(guān)數(shù)據(jù)比較

3 討論

脊柱骨盆固定對(duì)于脊柱外科手術(shù)一直屬于難題，手術(shù)方式多種多樣，手術(shù)技術(shù)也在不斷改進(jìn)與完善，但是由于腰骶部產(chǎn)生的巨大屈伸力，傳統(tǒng)腰骶部手術(shù)固定導(dǎo)致術(shù)后腰骶部假關(guān)節(jié)形成、腰骶關(guān)節(jié)融合失敗、斷釘拔釘?shù)葐栴}一直存在。與傳統(tǒng)髂骨釘比較，S2AI螺釘在生物力學(xué)上提供了相同的穩(wěn)定性，60 mm S2AI螺釘在生物力學(xué)上相當(dāng)于90 mm髂骨釘[10]。同時(shí)，S2AI螺釘技術(shù)穿透3層骨皮質(zhì)增加了固定強(qiáng)度，并且術(shù)中需要?jiǎng)冸x的軟組織少，不附加額外的連接桿，降低了操作難度，螺釘尾部位置相對(duì)髂骨釘更深，降低了感染的風(fēng)險(xiǎn)。同時(shí)相對(duì)于髂骨釘，S2AI螺釘術(shù)后螺釘松動(dòng)、拔出、斷釘及術(shù)后腰骶部疼痛風(fēng)險(xiǎn)均較低[10-11]。

S2AI螺釘對(duì)于進(jìn)釘角度和方向有嚴(yán)格要求，主要是局部解剖結(jié)構(gòu)復(fù)雜，相鄰結(jié)構(gòu)重要，手術(shù)風(fēng)險(xiǎn)大，一旦偏離置釘方向很容易損傷馬尾神經(jīng)、盆腔大血管及重要器官，要求術(shù)者具有扎實(shí)的解剖知識(shí)、良好的三維空間構(gòu)想以及豐富的經(jīng)驗(yàn)和精準(zhǔn)的技術(shù)操作[15]。同時(shí)，徒手置釘需要術(shù)中持續(xù)透視，增加了患者與術(shù)者的輻射暴露。因此，這也限制了該技術(shù)的推廣及應(yīng)用。Hu等[16]報(bào)道了機(jī)器人引導(dǎo)下使用S2AI置釘?shù)陌踩院蜏?zhǔn)確性，然而由于計(jì)算機(jī)手術(shù)輔助導(dǎo)航系統(tǒng)、機(jī)器人等設(shè)備的購(gòu)買、維護(hù)及更新都較為昂貴，學(xué)習(xí)曲線較長(zhǎng)，使用范圍有限，使得該技術(shù)手段的應(yīng)用受限。

3D打印是一種基于材料堆積方法的新制造技術(shù)，初衷是為了產(chǎn)品的開發(fā)與制造，從20世紀(jì)80年代后期開始慢慢運(yùn)用于工程制造等其他行業(yè) 。近年來，3D打印可應(yīng)用于骨科術(shù)前計(jì)劃，手術(shù)范圍確定，手術(shù)導(dǎo)板輔助固定等。在脊柱外科領(lǐng)域中，3D打印個(gè)性化導(dǎo)板與相應(yīng)的骨科解剖緊密貼合，術(shù)者無需考慮釘?shù)赖姆较蚣斑M(jìn)釘點(diǎn)等問題。同時(shí)，螺釘?shù)拈L(zhǎng)度通過術(shù)前模擬已經(jīng)確定。因此，降低了S2AI置釘手術(shù)難度。

通過導(dǎo)板組與徒手組術(shù)后CT對(duì)比，結(jié)果顯示兩者SA、TA、VD、HD無差異，且無1例出現(xiàn)骨盆前、后皮質(zhì)穿破現(xiàn)象。因此，無論導(dǎo)板置釘還是徒手置釘都屬于安全可行的手術(shù)方法。同時(shí)相比于導(dǎo)板組，徒手置釘沒有客觀的骨盆測(cè)量數(shù)據(jù)，所以只能依賴外科醫(yī)生三維主觀感受以及經(jīng)驗(yàn)，徒手組置釘時(shí)可能由于第1次導(dǎo)針或者攻絲攻入后透視發(fā)現(xiàn)位置不佳，需要反復(fù)攻入，同時(shí)需要置釘過程反復(fù)的透視以確保動(dòng)態(tài)檢測(cè)螺釘?shù)奈恢门c方向，甚至出現(xiàn)更改釘?shù)赖那闆r，增加了手術(shù)時(shí)間與透視次數(shù)，這無疑增加了患者手術(shù)感染風(fēng)險(xiǎn)以及射線暴露。

本研究的不足之處在于：采用回顧性分析，納入病例數(shù)較少，3D打印導(dǎo)板僅15例；同時(shí)，無論是徒手組還是導(dǎo)板組，置釘時(shí)間、透視次數(shù)均與術(shù)者經(jīng)驗(yàn)及熟練度有很大關(guān)系，本文30例患者60枚S2AI螺釘均由同1位主任醫(yī)師置釘；其次，本研究未進(jìn)行隨訪，導(dǎo)板置釘長(zhǎng)期效果無法確定，結(jié)果可靠性還需大樣本長(zhǎng)期對(duì)照研究來證實(shí)。

綜上所述，成人骨盆固定中，應(yīng)用3D打印導(dǎo)板與徒手置釘?shù)尼數(shù)兰皽?zhǔn)確性無明顯差異，但3D打印導(dǎo)板術(shù)中透視次數(shù)少，置釘時(shí)間也更短。