腰椎皮质骨螺钉置钉通道的数字化研究及临床应用

发布时间：2020-07-02 16:56

【摘要】：[目的]1.通过对腰椎皮质骨通道的数字化研究为临床应用CBT螺钉提供最佳的置钉通道。2.基于最佳皮质骨通道在数字化腰椎模型上进行置钉验证。3.基于最佳皮质骨通道在临床上的应用进一步验证置钉的安全准确性。4.利用数字化技术探讨同一椎弓根内置入传统椎弓根螺钉和CBT螺钉的可行性。[方法]1.选取我院40例住院患者腰椎CT扫描资料,并排除腰椎畸形、骨折或感染破坏椎体等。将上述40例患者的CT原始数据以DICOM格式导入到Mimics 19.0软件加载所有断层图像信息。通过调节图像阈值区分出骨组织和软组织,再对皮质骨和松质骨细化处理。最后分割椎体并重建出椎体皮质骨轮廓模型。2.置钉通道的设计:以左侧椎体椎弓根为例,将椎弓根看做椭圆柱型通道。根据皮质骨螺钉的置钉特点,将椎弓根入口和出口截面分为四个等分象限,分别取椎弓根入口的右下象限和出口的外上象限作为螺钉的接触区域。入口区域分为仅于下壁接触的A区,同时与下壁和内侧壁接触的B区,仅于内侧壁接触的C区。出口区域分为仅于上壁接触的a区,同时与上壁和外侧壁接触的b区、仅于外侧壁接触的c区。通过组合设计出 T-Aa、T-Ab、T-Ac、T-Ba、T-Bb、T-Bc、T-Ca、T-Cb 和 T-Cc9种通道情况。通过Mimics19.0软件测量出椎弓根及通道的相关参数并选择合适直径的通道模拟置钉,最后根据通道的置钉率,通道长度与螺钉长度的关系,通道皮质骨的接触量与螺钉的皮质骨接触量之间的关系以及置钉的角度和置钉点的位置等不同因素的主次关系综合考虑最终确定出最佳的置钉通道。3.选取9例既往住院患者的CT数据(该病例资料不在上述40例患者资料内),其中男性4例,女性5例。将9例患者的腰椎CT数据通过Mimics19.0和Geomagic studio12.0软件建立腰椎三维模型并设计出腰椎各节段对应的基于最佳皮质骨通道的置钉导板。通过3D打印机每例患者分别打印出一套置钉导板和两套完全相同的腰椎模型。3位操作者(分别为1年、5年、12年工作经验的骨科医生)随机选取其中3例患者的腰椎模型,每例患者的两套腰椎模型分别采用徒手置钉和导板辅助置钉。置钉完成后将3位操作者的徒手置钉结果汇总后设为A组,导板辅助置钉结果汇总后设为B组。通过直接观察及X线摄片从正位、侧位及横断面上判断置入螺钉的位置、方向、有无椎弓根皮质破裂及是否符合相应的通道要求。根据以上统计结果计算出对应通道的置钉率,并根据Grade分级评价两种置钉方法的置钉成功率和可接受率,进而综合评价其置钉效果。4.选取我院13例住院患者,男5例,女8例;年龄为42～70岁,平均年龄(55.62±9.16)岁。其中L4～L5椎管狭窄症患者6例,L4～L5椎管狭窄伴L3～L5椎体骨折1例,腰椎滑脱3例(1例L3,2例L4),L4～L5椎间盘突出症3例。固定腰椎节段数:L2×1,L3×2,L4×13,L5×11。所有患者术前均进行了腰椎CT扫描,分别进行三维重建并基于最佳通道设计出对应的置钉导板辅助置钉。术后行X线、CT检查观察置入螺钉的位置,统计出各通道对应的置钉率。根据Grade分级判断螺钉的准确率。并通过随访评估螺钉的固定效果。5.对上述40例患者的腰椎CT数据通过Mimics 19.0软件建立腰椎模型。根据相关参数选择合适的螺钉,首先按照相关标准置入椎弓根螺钉,然后基于传统椎弓根螺钉置入皮质骨螺钉;再次对上述病例的腰椎模型,椎弓根内同时置入传统椎弓根螺钉和皮质骨通道螺钉。分别统计出两种方法的置钉成功率并进行统计学分析。另外,根据TRW分组统计出腰椎各节段的置钉成功率。根据统计结果探讨双通道置钉的可行性以及置钉成功率与通道参数的关系。[结果]1.通过对椎弓根各参数测量发现Mimics 19.0和Boholo软件在测量准确性方便无明显差异,传统腰椎CT平扫和沿椎弓根平扫测得的各参数间无明显统计学意义,后面的测量及操作全部基于腰椎CT扫描在Mimics19.0软件上进行。综合考虑到置钉通道的安全可行性、螺钉长度与通道长度的关系、螺钉与通道皮质骨的接触量以及置钉的角度。最终确定L1～L5椎体椎弓根最佳皮质骨通道,L1(T-Bc):TRW(4.14mm±1.07 mm)、通道长度(35.39mm±2.09mm)、头倾角(37.33°±3.94°)、外偏角(22.16°±4.25°);L2(T-Bc):TRW(4.65mm±0.92mm)、通道长度(34.15mm±2.51mm)、头倾角(34.02°±2.74°)、外偏角(21.62°±3.15°);L3(T-Bb):TRW(5.78mm±0.94mm)、通道长度(32.35mm±2.65mm)、头倾角(41.94°±3.05°)、外偏角(20.69°±3.20°);L4(T-Bb):TRW(7.13mm±1.16mm)、通道长度(31.56mm±4.20mm)、头倾角(32.09°±2.54°)、外偏角(19.25°±3.75°);L5(T-Bb):TRW(6.56mm±0.97mm)、通道长度(32.94mm±4.32mm)、头倾角(26.49°±3.84°)、外偏角(19.63°±4.54°)。腰椎CBT螺钉的置钉点位于上关节突关节内1/3垂线和椎板外嵴下1/3处水平线的交点(即椎板外嵴下1/3处偏内2～4mm)。2.两组样本中分别置入皮质骨螺钉90枚,其中A组(徒手置钉)对应通道的置钉率 62.79%(54/86),成功率 70.00%(63/90),可接受率 85.56%(77/90);B 组(导板辅助置钉)对应通道的置钉率89.53%(77/86),成功率88.89%(80/90),可接受率97.78%(88/90);B组对应通道的置钉率及置钉成功率、可接受率均明显高于A组(a0.05)。3.本组13例患者均接受了腰椎后路手术。13例患者共置入了 54枚皮质骨螺钉,L2×2枚,L3×4枚,L4×26枚,L5×22枚。L2(T-Bc)通道对应的置钉率100%;L3～L5(T-Bb)通道应的置钉率为88.46%。根据Grade分级标准所有螺钉均置钉成功,置钉成功率为100%。手术完成时间:1.5h～3.0h,平均(2.3±0.75)h。出血量:单节段平均(215.48±34.52)mL,双节段出血约280mL。JOA评分:术前5～16分,平均(11.32±3.28)分;术后..19～27 分,平均(24.17±2.09)分;平均改善率为(72.15±12.85)%。VAS评分:术前(5.37±1.86)分,术后(1.54±0.49)分。术中均未出现螺钉把持力明显不足、通道劈裂以及置钉造成神经、脊髓的损伤等。后期随访中无不良事件发生。4.腰椎各节段基于传统椎弓根螺钉置入皮质骨螺钉的成功率分别为L1:47.50%,L2:62.50%,L3:57.50%,L4:70.00%,L5:47.50%。同时置入传统椎弓根螺钉和皮质骨螺钉的成功率分别为 L1:61.25%,L2:76.25%,L3:77.50%,L4:91.25%,L5:82.50%。两组间置钉成功率存在明显的统计学差异(a0.05),同时置入双螺钉的置钉成功率明显高于基于椎弓根螺钉再次置入皮质骨螺钉组。腰椎各节段的置钉成功率随TRW增加而增加。因此,根据TRW的测量结果可以评估使用皮质骨螺钉进行翻修手术或考虑双螺钉固定手术是否可行具有重要的参考意义。[结论]1.L1～L5的最佳皮质骨通道分别是:T-Bc、T-Bc、T-Bb、T-Bb、T-Bb。置钉点位于腰椎CBT螺钉的置钉点位于上关节突关节内1/3垂线和椎板外嵴下1/3处水平线的交点(即椎板外嵴下1/3处偏内2～4mm)。2.基于最佳皮质骨通置入CBT螺钉是一种安全可靠固定有效的置钉方法。置钉导板技术可以提高置钉准确率使手术更加安全。3.基于传统椎弓根螺钉置入CBT螺钉和同时置入双螺钉在操作上具有可行性;术前测量TRW对腰椎双螺钉固定的安全可行性具有重要的指导价值;同时置入双螺钉的成功率明显高于基于传统椎弓根螺钉置入CBT螺钉。
【学位授予单位】：昆明医科大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：R687.3
【图文】：

有安全可行性则是我们首先要考虑的问题。因此，我们引入置钉安全区这一概念。置逡逑钉安全区：我们将椎体的上关节突的内下缘、下关节突的上缘、椎板外嵴及棘突根部逡逑向椎板延伸交界区共同围成的这一区域称为置钉安全区（图１－２）。椎板外嵴为椎间逡逑孔的内侧缘，当置钉点落在椎板外嵴以外即椎间孔时，则会导致脊神经的损伤。置钉逡逑点落在置钉安全区以外的其他部位则会受到上下关节突关节及棘突的遮挡；因此，我逡逑们将置钉点位于置钉安全区以外或置钉点位于置钉安全区以但螺钉刺破了通道皮质逡逑骨的这两种通道情况视为不具备安全可行性，予以排除。逡逑１４逡逑

１．２．２．１建立腰椎三维模型逡逑将上述４０例患者的腰椎ＣＴ原始数据以ＤＩＣＯＭ格式导入到Ｍｉｍｉｃｓ邋１９．０邋ｓｏｆｔｗａｒｅ逡逑（Ｍａｔｅｒａｌｉｓｅ公司，比利时）加载所有断层图像信息（图１－３）。选择Ｓｅｇｍｅｎｔ栏下逡逑的Ｔｈｒｅｓｈｏｌｄｉｎｇ选项，通过手动来调节图像的阈值，形成各断层图像的骨组织表面轮逡逑廓线，从而区分出骨组织和软组织。同时也尽量使骨组织中皮质骨部分和松质骨部分逡逑区分出来。由于皮质骨和松质骨的界面往往不能做到完全清晰的界定，因此，我们还逡逑需要对皮质骨和松质骨细化处理。通过选择Ｅｄｉｔ邋Ｍａｓｋｓ选项的Ｅｒａｓｅ和Ｄｒａｗ功能分逡逑别在横断面和矢状面逐层擦除多余的松质骨并填充缺失的皮质骨部分（图１－４）。然逡逑后对Ｌ１？Ｌ５椎体进行分割处理，最后分别重建出椎体皮质骨轮廓模型（图１－５）。逡逑ｆｃｌＷＭ邋其|r逦逦ｆ邋逦逦逦逦逦逡逑—ＰＭ邋．逡逑＇逦＊．逦＊邋■■邋＊，邋－邋邋邋■逦｜逦：—￣—邋Ｉ邋Ｉ邋？■＜－！邋Ｉ邋ｓｔ？逡逑；逦＇■邋－＇ｉ邋；．邋｜逦ｉ邋，邋．邋！逦！逦ｉ：．ｉ：逦！邋Ｉ逦ｆｉｎ．邋Ｉ邋ｉ－邋．邋Ｉ邋－邋ｎ邋．逡逑￣￣逦ｉ逦ｅ邋．．邋一逡逑￣邋－＜ｎｏ邋９邋ｖｋｔ

【参考文献】

相关期刊论文 前2条

1 翁习生,邱贵兴,李军伟,赵宏,仉建国,沈建雄,林进;椎弓根螺钉翻修术[J];中华骨科杂志;2004年09期

2 翁习生,邱贵兴,张嘉,杨新宇,李书纲,赵宏,金今,沈建雄;椎弓根内固定技术的远期疗效评价[J];中华骨科杂志;2001年11期

本文编号：2738441