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作者：施新革 宋月鹏 胡巍然 马浩浩 邢帅 高延征通信作者：高延征，Email：yanzhenggaohn@163.com作者单位：河南省人民医院,河南大学人民医院,郑州大学人民医院脊柱脊髓外科,郑州 450003本文刊发于 中华实用儿科临床杂志,2022,37(3):200-204.引用本文：施新革,宋月鹏,胡巍然,等.3D打印预置钉道模型辅助置钉治疗单发性完全分节型先天性半椎体的临床疗效[J].中华实用儿科临床杂志,2022,37(3):200-204.DOI:10.3760/cma.j.cn101070-20210203-00155.
摘要
目的 探讨3D打印预置钉道模型在单发性完全分节型先天性半椎体切除术中的临床疗效。方法 回顾性分析2016年8月至2019年1月河南省人民医院脊柱脊髓外科收治的13例单发性完全分节型先天性半椎体患儿的临床资料，其中男5例，女8例；年龄5～14岁，平均9.9岁。病变位置在T9 3例、T10 2例、T11 5例、T12 1例、L1 2例。术中使用3D打印预置钉道模型辅助置入椎弓根螺钉，通过术后CT评估置钉的准确性。所有患儿术前、术后常规拍摄站立位脊柱全长正侧位X线片，测量冠状面及矢状面Cobb角，术后及随访时计算脊柱侧、后凸矫正率。术前、术后及随访时脊柱侧、后凸Cobb角的比较采用单因素重复测量方差分析。结果 13例患儿共置入椎弓根螺钉85枚，置钉准确率为95.3%。手术时间（216.9±28.3） min；出血量（478.5±132.6） mL。术前侧凸Cobb 角为（57.1±12.7）°，术后为（12.7±4.7）°，矫正率为（78.4±5.9）%，末次随访时为（14.2±7.0）°；术前后凸Cobb 角为（46.2±8.4）°，术后为（13.2±4.4）°，矫正率为（72.6±7.0）%，末次随访为（14.0±3.4）°。患儿均未出现严重血管及神经损伤等并发症。术后随访12.3个月（6～18个月），随访期间未见明显角度丢失。术后与末次随访时，侧、后凸角度与术前比较，差异均有统计学意义（均P<0.05）；术后侧、后凸角度与末次随访时比较，差异均无统计学意义（均P>0.05）。结论 在单发性完全分节型先天性半椎体切除术过程中，3D打印预置钉道模型可提高螺钉置入的精准性，改善脊柱侧后凸畸形的矫形效果。
关键词
脊柱侧凸；脊柱后凸；3D打印；半椎体切除
半椎体畸形是导致先天性脊柱侧凸最常见的原因，约占先天性脊柱侧凸的46％［1］。半椎体畸形可分为完全分节、部分分节和封闭分节型半椎体3种类型，完全和部分分节型较常见。在患儿生长发育过程中因半椎体两侧生长发育不平衡，导致侧弯进展。当支具不能有效阻止畸形进展时，常需手术治疗［2-3］。先天性半椎体畸形常合并椎弓根发育不良，术中切除及定位置钉困难。研究表明，即使经验丰富的脊柱外科医师，徒手置钉的成功率仅为69%~94%［4-5］。螺钉置入不当可能导致血管和神经根损伤，增加感染风险、延长术后恢复时间、增加医疗费用等［6］。随着计算机辅助手术导航系统、3D打印、机器人等技术相继应用到脊柱外科手术中，其更加精准化，因术中置钉失误而引起的手术并发症发生率降低［7-10］。3D打印预置钉道模型可直观手术部位的解剖结构，根据模型在术前选择合适的螺钉和置钉角度。本课题组自2016年开始应用3D打印预置钉道模型辅助椎弓根螺钉置入和半椎体切除，取得了良好的临床效果，现回顾性分析13例单发性完全分节型先天性半椎体患儿的临床资料，探讨3D打印预置钉道模型在半椎体切除术中的临床应用价值。
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资料与方法1.1 一般资料 选取2016年8月至2019年1月河南省人民医院脊柱脊髓外科收治的单发性完全分节型先天性半椎体患儿，采用3D打印预置钉道模型辅助后路半椎体切除治疗13例，其中男5例，女8例；年龄5～14岁，平均9.9岁；半椎体位于T9 3例、T10 2例、T11 5例、T12 1例、L1 2例。随访6～18个月，平均12.3个月。所有患儿术前常规拍摄站立位脊柱全长正侧位X线片和胸腰椎CT、磁共振成像（MRI）确定半椎体的部位、形态及有无合并脊髓神经系统疾病。本研究内容和过程遵循国际及国家颁布的有关生物医学研究的伦理要求，并豁免签署知情同意书。纳入标准：（1）单发性完全分节型先天性半椎体畸形伴胸腰段侧后凸畸形；（2）行后路一期半椎体切除并椎弓根螺钉固定；（3）应用3D打印预置钉道模型辅助置钉。排除标准：（1）多发或未完全分节的半椎体畸形；（2）其他因素导致的脊柱侧后凸畸形；（3）合并其他严重内科系统疾病或感染等无法耐受手术者；（4）随访期间资料不全或失访者。术前将数据导入宝葫芦外科手术模拟器（上海锋算计算机有限公司）软件，重建脊柱3D模型。设计最佳椎弓根置钉点及进钉角度，测量预置椎弓根螺钉的直径。输出预置钉道模型为STL文件，打印出1∶1预置钉道模型（图1）。
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结果本组患儿手术时间（216.9±28.3） min（172.0～262.0 min）；术中出血量（478.5±132.6） mL（370.0～850.0 mL）；固定融合节段为（3.3±0.8）个（2～6个）。13例患儿共置入85枚椎弓根螺钉（0级78枚，1级3枚，2级4枚），准确置钉81枚，置钉准确率为95.3%，无因位置不佳而需重置者。术后脊柱侧凸Cobb角矫正率为（78.4±5.9）%，后凸Cobb角矫正率为（72.6±7.0）%。术后及末次随访时侧、后凸角度及VAS评分、ODI指数及 SRS-22 评分与术前比较，差异均有统计学意义（均P<0.05）；术后与末次随访时比较，差异均无统计学意义（均P>0.05），见表1。
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讨论3.1 半椎体切除术的手术方式及手术时机 半椎体所致先天性脊柱侧后凸的治疗原则为防止进展、改善畸形，保守效果不佳，多采用手术治疗。目前常用的术式有原位融合术、半侧骨骺固定术和半椎体切除术。后路半椎体切除因其具有矫形效果好、创伤小等优势，逐渐成为治疗半椎体畸形的主流术式［12］。半椎体切除术包括前后路和单纯后路切除术2种。随着内固定器械和半椎体切除技术的发展，多数脊柱外科医师更倾向于后路手术。对于T4以上半椎体患者，半椎体后路切除效果更佳，因其避免了在联合入路时损伤过多的肌肉［13］。既往研究表明，侧凸的术后改善情况与患儿的发病年龄和侧凸程度相关［14］。关于其切除时机，有学者认为4岁前切除可获得较好的矫形效果，并降低神经系统并发症的发生率［1］。多数情况下，为防止畸形进一步进展，纠正躯干失衡，建议早期手术来提供稳定性。Chang等［2］研究发现，在6岁前接受手术治疗的患儿其矫形效果显著，对椎体或椎管的生长未发现负面影响。但也有文献报道椎弓根螺钉可能无法为年龄太小的儿童提供足够的稳定性，可引起与植入物相关的并发症［15-16］。李海侠等［17］认为５～８岁行半椎体切除的安全性及配合度更高，对于婴幼儿先天性脊柱畸形，可保守治疗至５～８岁再择期行手术治疗。本组患儿年龄5～14岁，平均9.9岁，术后矫形效果显著。3.2 儿童半椎体切除术 置钉的困境为半椎体周围毗邻结构复杂，且儿童椎弓根细小，周围软骨较多，置钉失败或置钉引起周围神经血管损伤常导致严重后果。由于患儿年龄小，椎弓根皮质柔软且部分伴发育异常，在置钉过程中易导致椎弓根骨折，再加上有些患儿发育畸形，术中定位困难，置钉时螺钉误入椎管可能会导致脊髓或神经损伤。Guo等［15］报道116例后路半椎切除术的并发症发生率为9.5%，其中63.6%与内植物有关。Shono等［18］报道12例行后路半椎体切除术，侧凸的矫正率为64.0%，后凸矫正率为57.5%。Yu等［19］报道半椎体切除术后的矫正率为68.5%。Yang等［20］报道10岁以下儿童后路半椎体切除术后主弯矫正率术后为68.5%，末次随访时为52.9%；考虑曲度进展的原因可能与半椎体切除不全、畸形复位不充分有关。本组患儿均采用后路一期半椎体切除，未出现血管及严重神经损伤等并发症。术后侧凸矫正率为（78.4±5.9）%，后凸矫正率为 （72.6±7.0）%，末次随访时保持稳定，随访中未出现内固定失败者，矫形效果较好，总体疗效满意。3.3 3D打印预置钉道模型在半椎体切除术中的应用价值 可靠的椎弓根螺钉固定是手术成功的关键和基础，传统的徒手置钉难度大、风险高，如何提高置钉的准确率一直是脊柱外科医师所面对的难题。近年来，学者探索采用不同的方式来辅助椎弓根置钉，置钉成功率得到明显提升。Xu等［21］报道69例徒手与导航椎弓根螺钉置入的准确率分别为63.8%和97.8%。Shree Kumar等［22］在219例病例中通过导航辅助置入1 152枚椎弓根螺钉中，颈椎、胸椎和腰椎置钉准确率分别为93.0%、96.3%和96.4%。有学者研究发现，机器人辅助置钉准确率为90.0%，徒手置钉准确率为73.5%［9］。在半椎体切除中应用 3D打印技术辅助置入椎弓根螺钉的成功率为95.56%［22］。Lu等［23］使用带双侧导向孔的3D打印模板置入84枚椎弓根螺钉，有82枚完全在椎弓根内，2枚螺钉穿透椎弓根壁≤2 mm。本组病例在3D打印预置钉道模型辅助下共置入椎弓根螺钉85枚，置钉准确率为 95.3％。这与以往报道［22-23］结果类似。3D打印预置钉道模型相对于其他智能化工具，价格适中，操作简单，可减少术中透视次数。但3D打印技术也有一定的不足：（1）准备时间长：从拍摄CT获取原始数据到制作出模型需要一定的时间，术前还需进行低温等离子消毒，在急诊手术中很难应用；（2）需要具备一定的基础：需要医师熟练掌握相关软件的操作，且具备一定的脊柱外科专业知识；（3）存在一定的误差：模型的设计及打印机在制作过程中因精度不同会产生一定的误差。本研究相对存在一些局限性：纳入病例的数量较少；本研究为单中心研究；随访的时间不足；后续仍需要长期的随访观察。综上，对于单发性完全分节型先天性半椎体患儿，术中应用3D打印预置钉道模型辅助后路半椎体切除及椎弓根置钉临床疗效确定，有较好的安全性、可靠性，提高了螺钉置入的精准性，可有效改善患儿和畸形，同时该技术操作简单、经济实用，值得在临床应用。
参考文献略（制作：新乡医学院期刊社网络与数字出版部）
《中华实用儿科临床杂志》
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