3D打印技术辅助椎弓根螺钉置入治疗胸腰椎骨折的临床分析

李惠锡，张健荣，张国富，邹建平

江门市新会区人民医院骨科，广东新会 529100

胸腰椎骨折是常见的骨折类型，由于胸腰椎骨折发生后，可损伤患者的神经功能，脊柱正常的生理曲线受到破坏，相较于其他骨折类型，其复位难度更大［1］。椎弓根螺钉置入是目前治疗胸腰椎骨折常使用的手术方案，但该手术难度大，准确度要求高，医师手术置钉稍稍偏移，就会造成患者骨折复位效果大打折扣，不仅影响患者的骨折恢复，还可能造成神经损伤，严重威胁患者的生命健康［2］。随着现代科学的发展，将3D打印技术应用于胸腰椎骨折的治疗中，可帮助医师在手术前更为清晰地了解患者的骨折情况，从而制订严谨的手术计划，降低手术的失误率，提高手术的效率和质量。本研究选取收治的40例患者作为研究对象，以验证3D 技术辅助医师的效果。

1 资料与方法

1.1 一般资料

将江门市新会区人民医院2017年7月—2019年7月收治的40例胸腰椎骨折患者作为研究对象，按照手术方案的差异分为对照组、观察组，各20例。对照组，男13例，女7例；年龄20～60 岁，平均(41.69±7.89)岁；骨折原因：交通事故11例，坠落3例，人为事故4例，其他2例。骨折部位：胸腰椎骨折11例，胸椎骨折5例，腰椎骨折4例。观察组，男12例，女8例；年龄22～60 岁，平均(41.80±7.92)岁；骨折原因：交通事故10例，坠落3例，人为事故4例，其他3例。骨折部位：胸腰椎骨折12例，胸椎骨折4例，腰椎骨折4例。两组患者的一般资料对比(P＞0.05)，有可比性。纳入标准：(1)患者经X 线、CT 诊断明确为单纯闭合性胸腰椎骨折，胸腰椎损伤分类及损伤程度评分(TLICS)＞3 分患者；(2)符合椎弓根螺钉置入治疗的手术指征；(3)患者或家属自愿参与研究，签署研究相关知情同意书，且经医院伦理委员会批准。排除标准：(1)脊椎严重受损、合并神经功能损伤；(2)精神异常；(3)恶性肿瘤；(4)骨质疏松性胸腰椎骨折。

1.2 方法

1.2.1 观察组

观察组所有患者均在术前采用3D 打印技术辅助手术的进行。术前：对患者的椎骨、骨折及其周边进行CT 扫描，对数据进行保存，然后依据数据建立3D 模型，导入3D 打印仪器的配套软件中。使用PLA材料对模型进行打印，建立患者的仿真椎体，医师依据该模型进行模拟，手术演练，确定手术流程、计划。术中：按照指定的手术计划执行手术，患者在全麻下手术，依据其骨折的位置，选择合适的体位，调整手术台曲度以适应患者。在C 型臂下选择合适的进针点，依据手术计划和实际情况，选择合适的螺钉型号、角度按照经皮椎弓根置钉进行治疗。如在置钉过程中发现与影像学诊断评估不一致的情况，适时依据患者具体情况调整置钉方案。期间密切观察相关指标。术后处理：对患者予以常规抗感染，及早开展康复训练帮助患者恢复。

1.2.2 对照组

对照组术前采用CT、X 线等影像学方法对患者的骨折进行评估，确定手术方案，手术时依据手术方案进行置钉操作。

1.3 观察指标

对比两组患者的围手术期指标，包括手术时间、X线暴露次数、术中出血量、术中输血量。

对比两组患者的置钉情况，包括使用的螺钉数量、置钉准确率。

术后6 个月后对患者的恢复效果进行复查，对比患者术前、术后6个月的前后椎体高度比、矢狀位后凸Cobb角。

对比两组患者术后并发症发生情况，包括感染、出血、神经损伤等。

1.4 效果评价

置钉准确率：优，螺钉位置、角度准确，螺钉固定在椎弓根内；良，螺钉位置、角度有一定偏移，但在可接受范围内；差，螺钉位置、角度误差大，螺钉穿出椎体。将优、良的置钉视为置钉准确。

1.5 统计学分析

应用SPSS 22.0软件对资料进行分析处理。计量资料采用均值±标准差(±s)来表示，计量资料对比采用t检验，计数资料采用百分率(%)表示，计数资料对比采用卡方检验，P＜0.05表示差异有统计学意义。

2 结果

2.1 两组患者围手术期间指标比较

观察组手术时间短于对照组，术中出血量、术中输血量、术中X线暴露次数少于对照组，有统计学意义(P＜0.05)，见表1。

2.2 两组患者置钉情况比较

观察组置钉数量少于对照组，置钉准确率高于对照组，有统计学意义(P＜0.05)，见表2。

2.3 两组患者伤椎恢复情况比较

术后6 个月观察组伤椎前后高度比大于对照组，矢狀位后凸Cobb 角小于对照组，有统计学意义(P＜0.05)，见表3。

表1 两组患者围手术期指标对比（±s）Tab.1 Comparison of perioperative indicators between two groups（±s）

表1 两组患者围手术期指标对比（±s）Tab.1 Comparison of perioperative indicators between two groups（±s）

组别观察组对照组t值P值例数20手术时间/min 109.24±21.09术中X线暴露次数10.66±2.80术中出血量/mL 91.26±16.54术中输血量/mL 90.92±17.23110.66±23.563.0140.00520136.77±25.883.6880.00115.45±3.564.730＜0.001115.78±23.883.7760.001

表2 两组患者置钉情况比较Tab.2 Comparison of screw placement between two groups

表3 两组患者伤椎恢复情况对比（±s）Tab.3 Comparison of recovery of injured vertebrae between two groups（±s）

表3 两组患者伤椎恢复情况对比（±s）Tab.3 Comparison of recovery of injured vertebrae between two groups（±s）

组别观察组对照组t值P值例数2020伤椎前后高度比/%术前61.35±8.2661.82±8.320.1790.859术后6个月93.44±11.2384.24±12.812.4150.021矢狀位后凸Cobb角/(°)术前23.56±4.6623.84±4.720.1890.851术后6个月9.31±2.3512.11±3.103.2190.003

2.4 两组患者并发症发生率比较

观察组患者出现感染并发症1例，发生率为5%，对照组出现感染、神经损伤等并发症3例，发生率为15%，两组对比(χ2=5.556，P＜0.05)有统计学意义。

3 讨论

胸腰椎骨折是骨科常见骨折，此类患者的脊柱受到高能冲击后出现压迫、扭曲、弯折，稳定性、生理曲线遭到破坏，需及时行复位治疗［3］。此外患者的韧带、关节囊也遭到损伤，脊柱神经受到刺激，治疗十分棘手。此类患者的治疗目前常借助椎弓根螺钉完成对骨折的复位、固定，通过螺钉置入到椎弓根使脊柱的形态恢复。由于对放置螺钉的位置、角度均有较高的要求，术中螺钉可能对患者造成损伤，不正确的置入螺钉损伤患者的胸部、腹部，不仅可能造成大出血，还会影响患者的术后恢复，因此其手术难度大［4］。如果有种方式可降低置入螺钉时的难度，即可显著地提高该手术的治疗效率、质量。

3D打印技术是近年来高速发展的技术，广泛应用于工业设计、模型等行业中，而随着现代医学的发展，3D打印技术也在骨科治疗中取得突破，通过CT扫描获得器官、组织、骨骼的模型数据，通过3D打印出分层模型后可供医师在手术前增加对患者骨折情况的了解［5-6］。通过模型可在手术前确定确切的手术方案，如选择什么型号螺钉、置入螺钉的位置、角度、顺序等手术流程，从而显著地降低手术难度，提升手术效率、质量。在本次研究中观察组借助3D打印技术，而对照组采用常规手术流程完成手术，结果显示观察组的围手术期指标优于对照组(P＜0.05)；观察组的置钉数量少于对照组，准确率高于对照组(P＜0.05)，其原因可能是因为术前进行3D模型评估，可有效提高置钉的计划周密性及利用效率，减少不必要的置钉，即达到减少置钉，提高置钉准确性的目的；观察组伤椎前后高度比大于对照组，矢狀位后凸Cobb角小于对照组(P＜0.05)，则可能是因为进行3D模型打印，有助于降低手术技术难度，帮助医师更顺利完成手术置钉；观察组术后并发症发生率低于对照组(P＜0.05)，提示通过3D打印模型进行术前评估，能有效降低术后并发症风险，获得更为理想的治疗效果。通过上述对比，可证明借助3D打印技术，可显著改善患者的围术期指标，提高螺钉准确率，从而使手术效率、质量提升，并发症减少。

综上所述，3D 打印技术可帮助医师在术前更为细致地了解患者的骨折情况，通过模型制定科学的手术计划，降低手术的难度，提高手术效率、质量，使患者的恢复效果提升。