Effect observation of 3D printing assisted percutaneous vertebroplasty combined with postural reduction in treatment of patients with osteoporotic vertebral fractures
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摘要:目的 观察3D打印辅助经皮椎体成形术（PVP）联合体位复位治疗骨质疏松性椎体骨折的临床疗效。方法 将78例单节段胸腰椎骨质疏松性骨折患者分为2组。3D打印组（n=40）术前行3D打印，非打印组（n=38）采用常规方法，入院后均在体位复位后行PVP治疗。比较2组的临床及影像学指标。结果 2组患者均顺利完成手术，3D打印组手术时间、透视次数及骨水泥渗漏率均短于、低于非打印组，差异有统计学意义（P < 0.05）。2组患者术后1 d、末次随访时的视觉模拟评分法（VAS）评分均较术前降低，日本骨科学会（JOA）评分均较术前升高，差异均有统计学意义（P < 0.05）。2组患者术后1 d、末次随访时的伤椎高度比值均较术前升高，差异有统计学意义（P < 0.05）。结论 3D打印辅助PVP联合体位复位治疗骨质疏松性椎体骨折效果显著，可减少术中透视次数，缩短手术时间，减少骨水泥渗漏，恢复伤椎高度。Abstract:Objective To observe the clinical effect of 3D printing assisted percutaneous vertebroplasty (PVP) combined with postural reduction in the treatment of patients with osteoporotic vertebral fractures.Methods Totally 78 patients with single segment thoracolumbar osteoporotic fractures were divided into two groups. The 3D printing group (n=40) received 3D printing before operation, and the non-printing group (n=38) received conventional methods. After admission, all patients received PVP treatment after postural reduction. The clinical and imaging indexes were compared between the two groups.Results The operation was successfully completed in both groups. The operation time, perspective times and bone cement leakage rate of the 3D printing group were significantly shorter and lower than those of the non-printing group (P < 0.05). The Visual Analogue Scale (VAS) scores at 1 day after operation and the last follow-up in both groups were significantly lower than those before operation, and the Japanese Orthopedic Association (JOA) scores were significantly higher than those before operation (P < 0.05). The ratios of injured vertebral height at 1 day after operation and the last follow-up in both groups were significantly higher than those before operation (P < 0.05).Conclusion 3D printing, PVP combined with postural reduction is effective in treatment of patients with osteoporotic vertebral fractures, which can reduce intraoperative perspective times, shorten operation time, reduce cement leakage and restore the height of injured vertebrae.
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骨质疏松性椎体压缩性骨折是脊柱外科的常见疾病，易导致患者长期卧床，甚至引发严重并发症[1]。经皮椎体成形术(PVP)和经皮椎体后凸成形术(PKP)均能显著缓解骨质疏松性椎体压缩性骨折引起的疼痛程度[2], 但PVP的住院时间更短, 手术创伤更小，治疗费用更低。研究[3-4]显示, 3D打印技术应用于椎体成形术可获得满意的临床疗效。本研究采用3D打印辅助PVP联合体位复位治疗中重度骨质疏松性椎体骨折患者，现报告如下。
1. 资料与方法
1.1 一般资料
回顾性分析2014年3月—2019年6月本院收治的单节段胸腰椎骨质疏松性骨折患者78例，分为3D打印组40例和非打印组38例，2组患者一般资料差异无统计学意义(P>0.05), 具有可比性，见表 1。所有患者均经医院伦理委员会批准，所有患者均知情同意。纳入标准: ①单一节段的胸腰椎骨折患者; ②磁共振成像(MRI)明确为新鲜骨折患者; ③合并明显的骨质疏松者[骨密度值(T) < -2.5]。排除标准: ①多节段胸腰椎骨折者; ②胸腰椎陈旧性骨折者; ③非骨质疏松性骨折患者(T>-2.5); ④病理性胸腰椎骨折者; ⑤难以耐受手术者。
表 1 2组患者一般资料比较(x±s)一般资料 3D打印组(n=40) 非打印组(n=38) 性别 男 5 4 女 35 34 年龄/岁 67.20±6.96 65.29±6.48 致伤原因 跌伤 32 33 交通伤 8 5 骨折程度 中度 25 28 重度 15 10 1.2 手术方法
入院后, 2组患者病椎部位均放置体位垫行过伸位复位，可予口服止痛片止痛。非打印组患者采取俯卧位，正位片显示棘突位于双侧椎弓根正中，上、下终板平行，侧位片显示单边影，定位患椎椎弓根外上象限，并标记皮肤进针点。采用2%利多卡因逐层浸润，用尖刀片在皮肤进针点做1个约0.5 cm的切口。透视下插入穿刺针至椎弓根外上缘, C臂机透视正侧位，调整穿刺针方向，缓慢进针，直至针尖抵达椎体的前中1/3处，插入导针，再次透视满意，顺导针拧入工作套管。将骨水泥调配至适当黏度，经工作套管将骨水泥注入病椎，注射过程中持续监视注入物的填充及弥散情况。
3D打印组入院后先行体位复位，再行CT扫描并进行3D打印，模拟手术，确定穿刺点(一般为关节突定点或外上方约2点钟方向)，测定穿刺针的外展角度及头尾倾角度，并观察伤椎空间情况、前方皮质破损情况以及椎体后缘是否完整，综合评估注入骨水泥量及容易渗漏点; 术中根据透视定位局麻成功，穿刺针抵达骨面后感触关节突顶点后再定位于术前计划确定的穿刺点及穿刺角度进行穿刺; 采用与非打印组相同方法置入工作套管，根据3D打印模型骨皮质破损情况合理选择推入骨水泥的时机、用量，把控套筒的深度，透视下弥散满意成形后退出工作套管，结束手术。所有患者术后即可下地行走，第2天完善X线检查，术后常规抗骨质疏松治疗。
1.3 观察指标
比较2组患者的手术时间、术中出血量、术中透视次数、骨水泥渗漏率、视觉模拟评分法(VAS)评分、日本骨科学会(JOA)下腰痛评分，计算伤椎高度比值。
1.4 统计学方法
采用SPSS 20.0统计学分析进行数据分析。计量资料以(x±s)表示，同组内不同时间点采用单因素方差分析检验，组间比较采用独立样本t检验, P < 0.05为差异有统计学意义。
2. 结果
2组患者均顺利完成手术, 3D打印组手术时间、透视次数及骨水泥渗漏率均短于、低于非打印组，差异有统计学意义(P < 0.05)。见表 2。所有患者均获随访，随访时间12~24个月，平均(18.00±4.67)个月。2组患者术后1 d、末次随访时的VAS评分均较术前降低, JOA评分均较术前升高，差异均有统计学意义(P < 0.05)。见表 3。2组患者术后1 d、末次随访时的伤椎高度比值均较术前升高，差异有统计学意义(P < 0.05), 见表 4。
表 2 2组患者手术相关资料比较(x±s)[n(%)]指标 3D打印组(n=40) 非打印组(n=38) 手术时间/min 45.50±8.76* 55.00±7.26 透视次数/次 18.88±2.97* 31.24±6.44 术中出血量/mL 17.78±2.45 18.47±2.08 骨水泥渗透 2(5.00)* 8(21.05) 与非打印组比较, * P < 0.05。 表 3 2组患者VAS和JOA评分比较(x±s)分 指标 时点 3D打印组(n=40) 非打印组(n=38) VAS评分 术前 6.15±1.10 6.08±1.05 术后1 d 0.75±0.50* 0.80±0.61* 末次随访 0.60±0.50* 0.63±0.49* JOA评分 术前 10.78±1.95 10.76±2.03 术后1 d 26.98±1.23* 27.08±1.08* 末次随访 27.30±0.97* 27.34±0.99* 与术前比较, *P < 0.05。 表 4 2组伤椎高度比值比较(x±s)% 时点 3D打印组(n=40) 非打印组(n=38) 术前 47.53±9.08 49.71±7.73 术后1 d 81.00±6.43* 81.71±5.96* 末次随访 79.88±5.83* 80.79±5.14* 3. 讨论
目前，骨质疏松性椎体骨折的手术治疗方式主要有PKP和PVP, PKP能有效恢复伤椎高度并提高安全系数[5], 但费用较高。PVP具有创伤小、恢复快、疗效确切等优点, 目前已广泛应用于骨质疏松性椎体骨折的治疗[6], 但缺点是不能有效恢复伤椎高度。体位复位联合PVP可取得满意的临床疗效[7], 但目前较多采用入手术室后的体位复位方法。本研究采用的是入院后伤椎后方体位垫间接复位方法, 其优势有: ①有效性。通过胸腰椎的过伸体位使前纵韧带恢复张力; ②安全性。复位是一个持续且缓慢的过程，非入手术室的体位复位降低了手法复位过程中的医源性损伤风险; ③精准性。体位复位后行CT扫描并根据数据进行3D打印模拟手术，避免了体位复位前后的形变误差。
精确的穿刺定位是椎体成形术成功的前提[8]。传统的操作方法对术者的经验水平以及透视要求较高，只能靠术前阅片获得初步的认识和概念，术中还是需要C臂机反复透视确认。对于重度压缩性骨折患者，术前难以评估骨折线位置及骨皮质完整性，术中骨水泥渗漏发生率较高，一度被认为是PVP相对手术禁忌证[9]。研究[10-11]表明，骨水泥的渗漏与椎体病变类型、手术医师经验以及术中操作等因素相关。3D打印出等比例的伤椎模型，方便手术医师术前更加立体地观察伤椎损伤程度及皮质破坏情况，并反复进行穿刺演练，在手术开展时可准确进行穿刺，避开容易发生骨水泥渗漏的部位，降低骨水泥渗漏发生率，从而缩短手术时间，减轻对患者的医源性伤害。本研究中, 3D打印组手术时间、术中透视次数及骨水泥渗透率均优于非打印组，分析原因为3D打印术前规划可模拟手术测得的穿刺针头尾倾和内倾角度以指导实际手术操作，有效避开伤椎骨皮质破坏区或防止骨水泥的渗漏。
综上所述, 3D打印辅助PVP联合体位复位治疗骨质疏松性椎体骨折效果显著，可减少术中透视次数，缩短手术时间，减少骨水泥渗漏，恢复伤椎高度。
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表 1 2组患者一般资料比较(x±s)
一般资料 3D打印组(n=40) 非打印组(n=38) 性别 男 5 4 女 35 34 年龄/岁 67.20±6.96 65.29±6.48 致伤原因 跌伤 32 33 交通伤 8 5 骨折程度 中度 25 28 重度 15 10 
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表 2 2组患者手术相关资料比较(x±s)[n(%)]
指标 3D打印组(n=40) 非打印组(n=38) 手术时间/min 45.50±8.76* 55.00±7.26 透视次数/次 18.88±2.97* 31.24±6.44 术中出血量/mL 17.78±2.45 18.47±2.08 骨水泥渗透 2(5.00)* 8(21.05) 与非打印组比较, * P < 0.05。
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表 3 2组患者VAS和JOA评分比较(x±s)
分 指标 时点 3D打印组(n=40) 非打印组(n=38) VAS评分 术前 6.15±1.10 6.08±1.05 术后1 d 0.75±0.50* 0.80±0.61* 末次随访 0.60±0.50* 0.63±0.49* JOA评分 术前 10.78±1.95 10.76±2.03 术后1 d 26.98±1.23* 27.08±1.08* 末次随访 27.30±0.97* 27.34±0.99* 与术前比较, *P < 0.05。
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表 4 2组伤椎高度比值比较(x±s)
% 时点 3D打印组(n=40) 非打印组(n=38) 术前 47.53±9.08 49.71±7.73 术后1 d 81.00±6.43* 81.71±5.96* 末次随访 79.88±5.83* 80.79±5.14*
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