經(jīng)皮椎弓根植骨治療胸腰椎骨折的基礎(chǔ)與臨床研究.pdf

1、研究背景： 隨著我國工業(yè)交通的發(fā)展、人口增加和壽命延長，骨質(zhì)疏松性和外傷性胸腰椎骨折患者不斷增加，已嚴(yán)重危害人們的生活健康。其外科治療備受關(guān)注，尤其是微創(chuàng)外科治療已成為脊柱外科的研究熱點。 胸腰椎外傷性骨折經(jīng)典手術(shù)治療不外乎前路手術(shù)、后路手術(shù)和前后聯(lián)合手術(shù)，對傷椎骨折復(fù)位固定、椎管減壓、植骨融合有明顯優(yōu)勢。然而，手術(shù)創(chuàng)傷大、并發(fā)癥多、術(shù)后恢復(fù)時間長。隨著脊柱微創(chuàng)外科的發(fā)展，經(jīng)皮椎弓根內(nèi)、外固定已成功應(yīng)用于此類骨折的治療。

2、但由于傷椎復(fù)位后形成空殼椎，未行椎體內(nèi)植骨重建，骨缺損較大區(qū)域纖維愈合，椎體結(jié)構(gòu)完整性和生物力學(xué)性能始終不能恢復(fù)，導(dǎo)致椎體高度及楔形角糾正度明顯丟失。椎體內(nèi)植骨填充復(fù)位后骨缺損，重建椎體結(jié)構(gòu)完整性，恢復(fù)椎體生物力學(xué)性能，有效防止或減少椎體高度及楔變角糾正度丟失。因此，經(jīng)皮椎體內(nèi)植骨器械、技術(shù)方法均急需解決。 傷椎椎體內(nèi)植骨重建一直是胸腰椎骨折治療中的研究熱點。國內(nèi)有不少學(xué)者進(jìn)行了相關(guān)研究，并取得了一定成就，設(shè)計了數(shù)種經(jīng)椎弓根椎體

3、內(nèi)植骨器械。但這些植骨器械均是針對胸腰椎骨折經(jīng)典后路內(nèi)固定手術(shù)的傷椎植骨重建問題設(shè)計的，適用于后路開放性手術(shù)椎弓根釘內(nèi)固定后傷椎植骨重建。隨著胸腰椎骨折微創(chuàng)固定的開展，傷椎微創(chuàng)植骨器械和技術(shù)的開發(fā)已具備必要性、必然性和迫切性。 為此，我們在吸取眾多科學(xué)研究結(jié)果與研究方法的基礎(chǔ)上，適應(yīng)現(xiàn)代脊柱微創(chuàng)外科發(fā)展的需要，將生物力學(xué)測試、計算機(jī)輔助設(shè)計、計算機(jī)輔助外科技術(shù)、與脊拄微創(chuàng)外科技術(shù)相結(jié)合，針對胸腰椎外傷性骨折、骨質(zhì)疏松性骨折椎體內(nèi)

4、植骨問題，提出“經(jīng)皮穿刺經(jīng)椎弓根椎體內(nèi)植骨”新理念，對經(jīng)皮椎弓根椎體內(nèi)植骨技術(shù)進(jìn)行深入系統(tǒng)地研究。 目的： 1.設(shè)計出新型經(jīng)皮椎弓根植骨器械，體現(xiàn)自攻通道、定向植骨、輔助復(fù)位、微創(chuàng)取骨的新理念，實現(xiàn)經(jīng)皮穿刺經(jīng)椎弓根椎體內(nèi)植骨。 2.通過骨質(zhì)疏松性椎體壓縮性骨折經(jīng)椎弓根植骨生物力學(xué)測試，測定植骨后傷椎剛度和最大抗壓強度，為經(jīng)皮椎弓根椎體內(nèi)植骨治療骨質(zhì)疏松性椎體壓縮性骨折提供理論依據(jù)，指導(dǎo)臨床實踐：闡明經(jīng)皮椎弓根椎體

5、內(nèi)植骨聯(lián)合臥床休息、腰圍固定或脊柱外固定的必要性、重要性和機(jī)理。 3.通過計算機(jī)輔助術(shù)前計劃，進(jìn)行脊柱骨折評估、個體化測量和手術(shù)設(shè)計，以利選擇最佳手術(shù)方案、提高手術(shù)精度、減少并發(fā)損傷、縮短手術(shù)時間。通過虛擬手術(shù)，模擬經(jīng)皮椎弓根椎體內(nèi)植骨過程，交互觀察經(jīng)皮椎弓根椎體內(nèi)植骨工作通道穿過結(jié)構(gòu)，可能損傷的神經(jīng)血管；個體化展示傷椎植骨區(qū)域、定向植骨的方向。通過三維動畫直觀、形象地演示經(jīng)皮椎弓根植骨聯(lián)合脊柱外固定的手術(shù)過程、間接復(fù)位機(jī)制，便

6、于自學(xué)與交流。 4.通過經(jīng)皮椎弓根椎體內(nèi)植骨聯(lián)合3D脊柱外固定治療胸腰椎暴裂性骨折臨床實踐，闡明經(jīng)皮椎弓根椎體內(nèi)植骨技術(shù)的可行性；評價經(jīng)皮椎弓根椎體內(nèi)植骨聯(lián)合3D脊柱外固定治療胸腰椎暴裂性骨折的初步臨床效果；探討該技術(shù)的適應(yīng)癥和技術(shù)要點。 5.通過經(jīng)皮椎弓根椎體內(nèi)植骨聯(lián)合3D脊柱外固定治療骨質(zhì)疏松性胸腰椎骨折臨床實踐，進(jìn)一步闡明經(jīng)皮椎弓根椎體內(nèi)植骨技術(shù)的可行性；初步探討經(jīng)皮椎弓根椎體內(nèi)植骨聯(lián)合3D脊柱外固定治療骨質(zhì)疏松性

7、胸腰椎骨折的處理特點、適應(yīng)癥及初步療效。 方法： 1.器械設(shè)計： ①利用Mimics10.0軟件平臺，對20例正常成人胸腰段CT進(jìn)行測量，觀測腰4、5經(jīng)皮椎弓根植骨通道長度，即椎弓根中軸線上從椎體前中-1／3到皮膚的長度。 ②利用SPSS13.0分別求其均數(shù)及標(biāo)準(zhǔn)差，以最大的均數(shù)+標(biāo)準(zhǔn)差作為器械設(shè)計依據(jù)。 ③在CAD2006軟件平臺中，利用三維實體建模和參數(shù)化建模技術(shù)，設(shè)計一套經(jīng)皮椎弓根植骨器械，

8、包括植骨漏斗、內(nèi)蕊、通條、安全卡、取骨器，并進(jìn)行虛擬裝配，觀察器械匹配情況。 2.生物力學(xué)測試：5具老年女性胸腰段脊柱標(biāo)本(T9～L4)，CT檢查無明顯骨質(zhì)破壞，骨密度檢查證實為骨質(zhì)疏松標(biāo)本。隨機(jī)選取20個椎體，用材料試驗機(jī)壓縮加載，壓縮椎體高度25％，獲得椎體壓縮骨折標(biāo)本及椎體原始最大載荷與剛度數(shù)據(jù)。對骨折椎體行經(jīng)椎弓根椎體內(nèi)植骨。再測試植骨后椎體最大載荷及剛度。統(tǒng)計分析骨折前、植骨后椎體力學(xué)性能。 3.術(shù)前計劃與模擬

9、手術(shù)：在Mimics10.0軟件平臺上，對胸腰椎骨折患者CT進(jìn)行骨折評估分類、設(shè)計最佳手術(shù)方案、測量椎弓根穿刺擴(kuò)孔最佳進(jìn)針點、角度、深度等相關(guān)參數(shù)：導(dǎo)入經(jīng)皮椎弓根植骨器械數(shù)字模型，進(jìn)行虛擬手術(shù)并動畫演示，觀察操作過程、植骨范圍。在3D-Max軟件平臺上制作經(jīng)皮椎弓根植骨聯(lián)合脊柱外固定治療胸腰椎骨折的三維動畫，演示手術(shù)過程、間接復(fù)位機(jī)制。 4.暴裂骨折組：應(yīng)用經(jīng)皮椎弓根植骨聯(lián)合脊柱外固定技術(shù)(必要時聯(lián)合鏡下減壓)治療胸腰椎新鮮骨折

10、，觀察手術(shù)時間、出血量、植骨量，骨折愈合情況及并發(fā)癥；評估術(shù)前后及隨訪時傷椎高度、楔變角、椎管占位率、Frankle評分；總結(jié)臨床經(jīng)驗、技術(shù)要點和適應(yīng)癥。 5.骨質(zhì)疏松椎體骨折組：3例患者4個骨折椎體，采用經(jīng)皮椎弓根植骨聯(lián)合經(jīng)皮椎弓根釘外固定治療。觀察手術(shù)時間、出血量、植骨量、傷椎高度恢復(fù)與楔變角糾正情況，骨折愈合情況。注意術(shù)中術(shù)后處理特點。 結(jié)果： 1.器械設(shè)計： ①椎體前中1／3經(jīng)椎弓根至體表的距離中

11、，最大的均數(shù)+標(biāo)準(zhǔn)差為130.8mm。 ②成功設(shè)計經(jīng)皮椎弓根植骨器械一套：包括取骨器、植骨漏斗、內(nèi)蕊、通條、安全卡。植骨漏斗外徑5.2mm、內(nèi)徑3.8mm、長144mm(直頭)和160mm(彎頭)。 ③虛擬裝配，觀察器械匹配良好。 2.生物力學(xué)測試：椎體原始最大抗壓力及剛度分別為1343.6±428.7N和1090.3±429.2N／mm；壓縮骨折經(jīng)椎弓根植骨后椎體最大載荷及剛度分別為1276.1±274.6N和

12、366.1±102.7N／mm。植骨后椎體最大抗壓力與原始最大抗壓力差異無顯著性(z=-1.083a，P=0.279);但椎體骨折植骨后剛度小于椎體原始剛度(Z=-3.920a，P=0.000) 3.術(shù)前計劃與模擬手術(shù)：獲得了受試病例骨折類型、植骨范圍、最佳手術(shù)方案及手術(shù)參數(shù)；觀察了虛擬經(jīng)皮椎弓根植骨過程；動畫演示了經(jīng)皮椎弓根植骨聯(lián)合脊柱外固定術(shù)的手術(shù)步驟、間接復(fù)位機(jī)制。 4.暴裂骨折組：隨訪3月以上病例15例共17個傷

13、椎，無手術(shù)相關(guān)損傷，術(shù)后第二天下地活動。術(shù)后3-4月取外固定器，術(shù)后6月本組病例骨折全部愈合。 5.骨質(zhì)疏松椎體骨折組：3例患者4個傷椎，平均植骨量約為7.8ml，術(shù)后第二天下地活動，傷椎前緣高度術(shù)前50.8±4.9％，術(shù)后85.1±17.1％，術(shù)后3月90.7±17.5％；楔變角術(shù)前21.3±4.9°，術(shù)后13.0±8.8°，術(shù)后3月10.5±7.4°。病例1有2個腰椎骨折，術(shù)后隨訪1年，術(shù)后4月骨折愈合取外固定，隨訪期間無明

14、顯腰背痛，脊柱活動度無明顯丟失。病例2單側(cè)外固定3月余，無椎體高度丟失。病例3隨訪尚未達(dá)3個月。 結(jié)論： 1.此器械以國人椎弓根解剖特征為依據(jù)，設(shè)計合理，匹配性好，具有自攻通道、定向植骨、輔助復(fù)位、微創(chuàng)安全等特點，適用于經(jīng)皮穿刺經(jīng)椎弓根植骨。 2.骨質(zhì)疏松椎體骨折經(jīng)皮椎弓根椎體內(nèi)植骨，可恢復(fù)骨質(zhì)疏松骨折椎體的最大抗壓強度，但不能恢復(fù)其剛度，經(jīng)椎弓根植骨治療骨質(zhì)疏松椎體骨折有強化骨折椎體的作用。由于剛度不能即時恢復(fù)

15、，故臨床應(yīng)用時應(yīng)配合脊柱外固定、腰圍或臥床休息，以防椎體高度早期丟失。 3.個體化術(shù)前計劃與模擬手術(shù)可用于設(shè)計最佳手術(shù)方案、獲取精確手術(shù)參數(shù)、演示手術(shù)過程與機(jī)理，為手術(shù)操作或?qū)Ш教峁┮罁?jù)，為新術(shù)式交流提供直觀、形象的方法。 4.經(jīng)皮椎弓根植骨聯(lián)合脊柱外固定治療胸腰椎暴裂性骨折，方法簡便、安全、微創(chuàng)；臨床效果確切，能有效糾正椎體高度和楔變角度，保留受傷節(jié)段運動功能。是胸腰椎骨折微創(chuàng)治療的有效方法之一。 5.經(jīng)皮椎弓

16、根植骨聯(lián)合脊柱外固定治療骨質(zhì)疏松椎體骨折，技術(shù)上是可行的，手術(shù)復(fù)位效果顯著，手術(shù)操作有其特點。術(shù)后處理要加強抗骨質(zhì)疏松，術(shù)后能早期下床活動，有利于打斷骨質(zhì)疏松骨折后惡性循環(huán)，但病例尚少，療效有待進(jìn)一步研究。 主要創(chuàng)新點： 1.經(jīng)皮椎弓根植骨器械設(shè)計獨特、體現(xiàn)了自攻通道、定向植骨、輔助復(fù)位、微創(chuàng)取骨的新理念，能實現(xiàn)經(jīng)皮穿刺經(jīng)椎弓根椎體內(nèi)植骨。 2.對骨質(zhì)疏松椎體壓縮性骨折經(jīng)椎弓根植骨后即時穩(wěn)定性進(jìn)行生物力學(xué)測試。并