計算機輔助設計頸胸段半椎體切除術△

張鍇，高延征，王紅強，邢帥，張廣泉，胡巍然，朱宇

（河南省人民醫院脊柱脊髓外科，河南鄭州 450003）

頸胸段半椎體兩側脊柱生長發育不平衡，較小的畸形即可導致明顯的外觀改變，如斜頸、顏面不對稱、雙肩不等高等［1，2］。一期后路半椎體切除矯形內固定是最為有效的治療策略，具有矯形效果好、創傷小及植骨融合率高等優勢［3］。但頸胸段半椎體往往合并蝴蝶椎、椎板缺如等先天性脊柱畸形，加之毗鄰椎動脈、氣管、食道等重要組織，手術難度和風險大，并發癥發生率高［4］。計算機輔助設計（computer assisted design,CAD）可以在計算機上還原出脊柱三維結構及模擬動畫，為術者提供精確的術前組織解剖資料，明確椎弓根螺釘置入的方向、角度以及所需螺釘的尺寸，設計個體化截骨方案并模擬術后矯形效果，指導術中精準操作，大大提高手術的精確性及安全性［5，6］。目前有關計算機輔助設計頸胸段半椎體手術治療的報道并不多見。本研究介紹計算機輔助設計頸胸段半椎體切除矯形術的手術技術及初步臨床效果。

1 手術技術

1.1 術前準備

所有患者術前完善常規檢查，均行站立位脊柱全長正側位X 線片、脊柱頸胸段正側位X 線片（圖1a,1b）、CT 平掃及三維重建、MRI 檢查。測量并記錄頸胸段側凸、局部后凸、T1傾斜角、鎖骨角、斜頸角。排除手術及麻醉禁忌，術前準備妥當后予以安排手術。

圖1.患者女性，10 歲。1a, 1b：術前頸胸段正側位X 線片示C7 半椎體伴頸胸段側凸56°，局部后凸24°，斜頸15°；1c, 1d:術前CAD 輔助矯形設計及模擬術后效果后面觀；1e: 于半椎體上下正常椎體置入椎弓根螺釘并應用超聲骨刀完整切除C7 半椎體；1f: 安裝預變內固定棒并矯形固定；1g: 術后1 周頸胸段正位X 線片示頸胸段側凸15°，斜頸4°；1h: 術后2 年頸胸段正位X 線片示頸胸段側凸13°，斜頸3°，矯形效果維持良好，斜頸外觀改善明顯，雙肩平衡。Figure 1.A 10-year-old female. 1a,1b:Preoperative cervicothoracic spine radiographs showed C7 hemivertebra combined with primary cervicothoracic scoliosis of 56°,local kyphosis of 24°and torticollis of 15°;1c,1d:Posterior view of preoperative CAD assisted correction design and simulation of postoperative consequence;1e:Pedicle screws were inserted into the normal vertebral body above and below the hemivertebra, and the C7 hemivertebra was completely resected by ultrasonic osteotome; 1f: Precurved rods were placed and fixed; 1g:Radiographs of the cervicothoracic spine showed scoliosis 15° and torticollis 4° at the first week after surgery; 1h: X-ray of the cervicothoracic spine 2 years after surgery showed cervicothoracic scoliosis of 13° and torticollis of 3°, which presented correction maintained well with improved appearance of torticollis and balanced bilateral shoulders.

1.2 模型建立及術前規劃

所有患者術前均行脊柱頸胸段64 排雙源CT 掃描，掃描厚度為0.64 mm。所得Dicom 原始影像數據導入Mimics19.0 軟件，運用Calculate 3D Mask 工具重建脊柱三維模型，在重建模型上設計椎弓根螺釘的最佳位置和通道，后運用CMF/Simulation 中的Cut 工具動態模擬截骨及矯形過程，結合X 線片所得脊柱柔軟度，設計能矯形到的最佳狀態（圖1c,1d）。

1.3 麻醉與體位

采用氣管插管全身麻醉，俯臥位，安裝頭顱固定架。

1.4 手術操作

所有患者手術均由同一位擁有豐富治療經驗的?？漆t師進行。麻醉成功后，C 形臂X 線機透視定位，常規行自體血回收。常規消毒鋪巾后以半椎體為中心行后正中切口，沿骨膜下剝離擬固定節段的棘突和椎板，常規顯露脊柱后方結構。參照術前設計于半椎體上、下正常椎體置入椎弓根螺釘，C 形臂X 線機透視觀察椎弓根螺釘位置，確定置釘準確。采用超聲骨刀沿設計的截骨面楔形切除半椎體椎板及上位椎體部分椎板，開口朝向凸側，然后切除凹側上、下相鄰正常椎間關節。沿椎弓根基底向外前方剝離，盡量顯露半椎體外側，向內剝離直至完整暴露半椎體。臨時固定棒置于凹側，從凸側使用超聲骨刀、普通骨刀、刮匙及髓核鉗經半椎體椎弓根將半椎體切除并刮除殘留骨質、椎間盤及軟骨終板（圖1e）。安裝預彎內固定棒，凸側適當加壓，凹側適當撐開，交替操作閉合楔形截骨空間及后側椎板（圖1f），C 形臂X 線機透視觀察側后凸矯正情況。矯形滿意后，于椎板、關節突及橫突間行自體骨粒植骨。手術全程均在體感誘發電位和運動誘發電位監測下完成，并在矯形完成后行喚醒試驗評估脊髓神經功能。確認雙下肢運動正常后，放置引流管并逐層關閉切口，無菌紗布覆蓋切口，手術順利結束。

1.5 術后處理

術后常規使用抗生素24 h，于術后72 h 內待引流量＜50 ml/24 h 時拔除引流管，拔管后囑下床活動，佩戴支具保護3～6 個月。隨訪以門診復查的形式，于術后1 周，3、6 個月，1 年及以后每年復查X線片及CT。按照椎弓根螺釘位置準確性分級系統評價椎弓根螺釘置釘準確率［7］，依據Eck 融合分級標準判斷植骨融合情況［8］。術前、術后3 個月及末次隨訪攝站立位全脊柱正側位X 線片評估冠狀位、矢狀位及頸肩部畸形情況。觀察有無假關節形成、植骨不愈合及內固定相關并發癥。

2 臨床資料

2.1 一般資料

2016 年1 月—2020 年12 月本科收治的先天性頸胸段半椎體畸形患者14 例，其中男9 例，女5 例，年齡4～15 歲，平均（8.9±3.2）歲。半椎體分布：C75 例，T15 例，T23 例，T31 例。除先天性單節段半椎體畸形外，均未發現椎管內病變及脊髓結構異常，無明顯心、肺、腎臟等重要內臟器官畸形。所有患者外觀均存在不同程度斜頸及雙肩不等高，5 例面部發育不對稱。本研究獲得醫院倫理委員會批準，患者及家屬均知情同意。

2.2 初步結果

所有患者均順利完成手術，術中均未發生神經電生理監測不良事件。手術時間160～360 min，平均（228.5±41.8）min，術中出血量250～600 ml，平均（355.6±46.7）ml。本組共置釘140 枚，其中準確置釘136 枚，置釘準確率為97.1%。圍術期未發生嚴重神經、血管及臟器損傷等并發癥。隨訪24～48 個月，平均（35.5±13.2）個月，隨訪過程無矯形丟失、假關節形成、內固定松動、斷裂等發生。

患者頸胸段側凸、局部后凸Cobb 角由術前的（53.9±17.9）°、（27.8±9.8）°顯著改善至術后1 周的（10.8±2.6）°、（9.8±1.9）°、末次隨訪為（11.5±2.5）°、（10.7±1.6）°（P＜0.001）。斜頸、鎖骨角、T1傾斜角由術前的（20.6±6.7）°、（19.9±3.7）°、（20.2±5.8）°顯著改善為術后1 周的（5.9±2.1）°、（10.8±3.9）°、（10.2±2.3）°及末次隨訪的（7.1±1.4）°、（9.2±2.3）°、（9.5±3.0）°（P＜0.001）；末次隨訪與術后1 周比較，差異均無統計學意義（P＞0.05）。術后典型影像見圖1g,1h。

3 討 論

先天性頸胸段半椎體畸形患者出生時即可出現頭頸部歪斜，通常較小的畸形角度或緩慢進展的畸形，即可導致明顯的斜頸、雙肩不平衡、面部發育不對稱甚至神經功能障礙［9，10］。文獻報道，對3～6 歲低齡兒童進行后路半椎體切除術，矯形結果更佳［11］。Smith 等［12］提出對于頸胸段側凸畸形的手術指征不是基于年齡，而是基于側凸曲線的形態和影像學觀察到的畸形種類。明顯頸部或軀干傾斜、肩部失平衡患者，手術為最有效的治療方法［13］，改善頭頸部傾斜及雙肩失平衡狀態，是評價該矯形手術療效的重要指標［14］。但頸胸段半椎體畸形的手術區域是人體最復雜精密的解剖結構之一，異常的半椎體造成脊椎解剖結構極其不規則，同時常伴有脊髓、神經、血管及椎弓根的發育畸形，使復雜而狹小的空間結構產生巨大的變化［15］。矯正頸胸段半椎體畸形時，需完整切除半椎體及阻礙矯形的骨性結構，單純經驗性置入椎弓根螺釘及截骨往往不能獲得足夠的螺釘把持力及精準的矯形效果，甚至引起醫源性神經及血管損傷，因此設計合理的手術方案是降低手術并發癥、獲得良好矯形效果的前提。

CAD 輔助設計頸胸段半椎體切除矯形術具有以下優勢：（1）有助于術者對頸胸段半椎體畸形復雜的三維解剖結構做出最真實、準確的評估，CAD 模擬矯形術后效果，可直觀充分了解手術難點及技術關鍵；（2）便于手術團隊之間溝通交流，協助術者優化預設置釘及截骨方案，制定個性化手術方案；（3）計算機建模進行模擬手術，能夠發現手術設計不完善之處，并及時調整手術方案，提高手術的準確性；（4）術前進行模擬截骨，選擇最合適的截骨角度，從而避免操作不當造成的脊髓機械性損傷；（5）術前通過精確測量，選擇合適進釘點、螺釘直徑和長度，提高置釘準確率，并減少組織分離范圍，降低術中出血量，節省手術時間；（6）應用超聲骨刀按照預設方案精準截骨，避免因外界壓力性操作造成偏差，安全范圍內完全切除半椎體，降低了該手術的難度及風險。本組患者14 個半椎體全部完整切除，置釘準確率為97.1%，雙肩平衡得到了顯著改善，頸部較術前明顯居中，頸胸段側凸矯正率78.6%，好于文獻報道的前后路聯合入路矯正率64.9%［16］。圍術期未發生嚴重神經、血管及臟器損傷等并發癥，隨訪過程無矯形丟失、假關節形成、內固定松動、斷裂等發生，總體療效滿意。但頸胸段半椎體畸形發病率較低，導致樣本量小，且本組患者大部分年齡不足10 歲，術后具有較大的生長潛力，半椎體導致畸形的病理改變復雜，長期療效仍需進一步隨訪觀察。

綜上所述，筆者認為計算機輔助設計頸胸段半椎體切除矯形術安全有效，可精準置入椎弓根螺釘并完整切除半椎體，畸形矯正率高，臨床和影像學療效滿意，術后未出現嚴重并發癥，隨訪過程中矯形效果無明顯丟失。