特发性脊柱侧凸手术治疗的临床研究及计算机模拟椎弓根螺钉置入的初步应用

论文摘要

研究背景:脊柱侧凸是指脊柱的侧向偏离曲度达到10°以上的畸形,常见于青少年儿童,严重影响患者的身心健康。其中特发性脊柱侧凸最为常见,发病机制尚不明确。随着椎弓根螺钉等第三代矫形内固定系统的不断改进,及三维矫形技术理论的广泛应用,脊柱侧凸畸形得到了有效的治疗。然而,部分患者术后出现了失代偿现象,这使人们意识到需要一种全面有效的分型系统用以指导手术。King、Lenke、PUMC分型系统的相继出现,有效地指导了矫形手术治疗。3种分型有其各自的应用特点,亦有相互联系之处。如何应用分型区分畸形的特点,如何选择正确的融合范围,是矫形手术的关键。脊柱椎弓根内固定系统的研制极大地促进了脊柱外科技术的发展,使脊柱侧凸畸形等严重疾病得到了有效的矫治。矫形手术过程中,三维畸形的脊柱容易引起内固定失败,错误的置钉会带来严重的并发症。计算机辅助手术导航系统的应用提高了内固定物置入的效率及安全性。但由于价格较昂贵,目前在国内尚未能推广。因此,需要一种准确、简单、实用的测量椎弓根钉道参数的方法辅助手术。应用计算机三维重建模型,可在术前设计手术方案及模拟手术,将可视化技术与脊柱外科技术进行有效地结合。目的:1.回顾分析手术矫正治疗特发性脊柱侧凸的临床效果。2.探讨King、Lenke、PUMC分型系统的应用价值及比较3种分型对矫形手术的指导意义。3.探讨选择性胸椎融合矫正主胸弯（LenkeⅠ型）患者的临床效果,分析远端融合椎的选择对术后躯干平衡的影响。4.探索应用计算机三维重建模拟椎弓根螺钉置入及钉道参数测量的方法。5.初步探讨该技术在脊柱畸形手术中的应用价值。方法:1.收集自2001年～2006年在我院行矫形手术的80例青少年特发性脊柱侧凸患者资料,男27例,女51例,年龄10岁～18岁,平均15.4岁;术后随访1-5年,平均28个月。根据患者术前、术后及随访时的X线片,对冠状面的Cobb角、顶椎偏距（apical vertebrae translation,AVT）、躯干偏移距离（shift of head,SH）进行测量,评价整体治疗效果。2.所有病例分别采用King、Lenke、PUMC分型系统进行分型,根掘手术方法是否严格符合3种分型各自的指导原则,分6组进行分析,评价各组术后躯干平衡的情况,比较各组术后躯干失平衡的概率。3.根据38例LenkeⅠ型患者行选择性胸椎融合时,远端融合椎（distal fusion level,DFL）位于旋转中立椎（neutral rotated vertebrae,NV）的上下不同位置,分为NV+组（低于中立椎）、NV组（中立椎）、NV-组（高于中立椎）,比较各组术后的失平衡概率及SH差异。4.将38例LenkeⅠ型病例分为术后躯干平衡组与失平衡组,比较两组胸弯、腰弯的矫正情况,及两组NV至DFL相对距离的差异。5.数据来源于4例脊柱畸形病人术前及术后畸形节段的螺旋CT连续容积图像。扫描条件:电压120kv,层厚0.625 mm,512×512矩阵,每个断面图像dicom数据大小为515 kb。将采集的dicom格式图像导入计算机Mimics 10.01软件进行三维重建。通过重组图像及测量钉道数据,模拟椎弓根螺钉三维体置入,三维测量模拟螺钉的三维角度、最大直径和长度。6.术前按所测数据设计合适的螺钉规格,术中按设计的参数置钉,比较模拟辅助置钉组（10枚螺钉）与常规置钉对照组（10枚螺钉）术后的置钉成功率,比较术后实际置入与术前模拟置入的椎弓根螺钉央角（transverse sectionpedicle screw angle,TSPA）。结果:1.术前主弯冠状面Cobb角平均56.1°,术后平均残留22.3°,矫正率59%:终末随访平均丢失4.7°;术前AVT平均5.5cm,术后平均2.4cm,矫正率57%,终末随访平均丢失0.5cm;术前SH平均2.8cm,共计40例躯干失平衡,术后SH平均1.2cm,终末随访时平均1.4cm,仍有23例失平衡。2.可用King分型的共70例,有10例无法应用King分型,所有病例均可应用Lenke、PUMC分型。手术方法符合King分型者48例（68.6%）,符合Lenke分型者63例（81.7%）,符合PUMC分型者57例（74%）,对应术后躯干失平衡的概率分别为14.5%、14.3%、7%,三者之间无统计学差异（P＞0.05）。3.38例LenkeⅠ型术后共出现8例失平衡,NV-组（42.9%）术后失平衡概率大于NV+组（0%）和NV组（13.3%）;NV-组术后SH（1.88cm）大于NV+组（0.64cm）和NV组（0.92cm）,均有统计学差异（P＜0.05）。4.38例LenkeⅠ型病例中,失平衡组的NV-DFL（0.88）高于平衡组（0）,有统计学差异（P＜0.05）:失平衡组术后残留的腰弯Cobb（22.5°）大于平衡组（14.8°）,有统计学差异（P＜0.05）。5.通过计算机三维重建模拟,获得畸形椎体椎弓根的真实轴面及钉道参数。6.术后模拟辅助置钉组无1例置钉失败,成功率100%,常规置钉对照组出现4例置钉失败,成功率60%,两者间有统计学差异（P＜0.05）。术后实际置入与术前模拟的TSPA分别为17.1°和17.7°,两者间无统计学差异（P＞0.05）,有较高的一致性。结论:1.三维矫形内固定手术能有效地改善特发性脊柱侧凸畸形。2.特发性脊柱侧凸King、Lenke、PUMC分型系统均能有效地指导矫形手术治疗;正确分型的基础上,选择正确的融合范围进行适度的矫正,是手术成功的关键。3.主胸弯侧凸进行选择性融合时,远端融合椎以中立椎为选择基础,术后矫正效果良好,选择位置过高易导致术后失平衡。4.计算机三维重建模拟椎弓根螺钉置入脊柱畸形椎体,可获得准确的钉道参数,为计算机辅助模拟脊柱外科手术提供简单实用的新方法。5.计算机模拟辅助置入螺钉比常规置钉方法更加安全有效。

论文目录

• 中文摘要
• ABSTRACT
• 前言
• 1.矫形手术治疗的临床研究
• 2.计算机模拟辅助椎弓根螺钉置入在矫形手术中的初步应用
• 第一部分 特发性脊柱侧凸手术治疗的临床研究
• 1. 材料与方法
• 2. 结果
• 3. 讨论
• 第二部分 计算机模拟椎弓根螺钉置入的初步应用
• 1. 材料与方法
• 2. 结果
• 3. 讨论
• 全文小结
• 参考文献
• 综述
• 缩略词表
• 成果
• 致谢