全脊椎整塊切除術(shù)在治療胸腰椎腫瘤中的應(yīng)用及相關(guān)研究.pdf

1、第一部分:全脊椎整塊切除術(shù)治療胸腰椎腫瘤:腫瘤學(xué)和穩(wěn)定性重建結(jié)果
　　 研究背景:脊柱原發(fā)骨腫瘤相對少見,其中良性腫瘤的發(fā)病率約占原發(fā)骨腫瘤的1％,惡性腫瘤約占5％,而骨轉(zhuǎn)移瘤中則有80％發(fā)生在脊柱。由于脊柱具有特殊的解剖結(jié)構(gòu),前方緊鄰大血管及內(nèi)臟,兩側(cè)有神經(jīng)根走行,內(nèi)部椎管內(nèi)是脊髓及馬尾神經(jīng),這就使得脊柱腫瘤不能像四肢腫瘤那樣進行Enneking外科分期,也不能像四肢長骨腫瘤那樣行瘤段骨整塊切除,而脊柱腫瘤復(fù)發(fā)后再次手術(shù)切除的

2、機會很小,因此脊柱腫瘤手術(shù)難度大,復(fù)發(fā)率高,療效差,一直是骨腫瘤治療中的難點。近年來,隨著影像學(xué)、輔助治療、手術(shù)技術(shù)與觀念的發(fā)展及內(nèi)固定重建器械的革新,針對脊柱腫瘤的特點,人們提出了針對脊柱腫瘤的外科分期系統(tǒng),并發(fā)展了全脊椎切除的技術(shù),為脊柱腫瘤的徹底切除提供了可能。脊柱腫瘤的切除在20世紀60年代末至80年代末廣泛應(yīng)用椎體“蠶食切除”技術(shù),即“piecemealresection”,20世紀70年代Heinig發(fā)展了椎體腫瘤切除的“蛋

3、殼技術(shù)”,這兩種切除技術(shù)均為腫瘤內(nèi)切除,術(shù)后復(fù)發(fā)率高。20世紀70年代末和80年代初Stener和Roy-Camille等第一次提出了全脊椎整塊切除的技術(shù),至90年代中期日本學(xué)者Tomita等報道了進一步改良的經(jīng)后路全脊椎整塊切除技術(shù)即TES技術(shù),并提出了自己的脊柱腫瘤外科分型系統(tǒng),該技術(shù)通過后方入路,切斷椎弓根,將脊椎分為后方附件和前方椎體的整塊切除,初步應(yīng)用顯示了良好的腫瘤治療效果。TES技術(shù)在國內(nèi)開展較晚,2006年才由國內(nèi)學(xué)者通

4、過翻譯Tomita等的文章介紹了TES技術(shù)并在國內(nèi)逐漸開展。
　　 目的:對全脊椎整塊切除術(shù)進行技術(shù)與器械改進,觀察該技術(shù)在治療脊柱腫瘤中的效果和脊柱穩(wěn)定性重建的結(jié)果。
　　 方法:自2007年1月～2009年10月間有15例胸腰椎腫瘤病人,男9例,女6例,平均年齡43歲,腫瘤部位:胸椎8例,T82例,T91例,T102例,T123例；腰椎7例,L21例,L1、L3與L4各2例,腫瘤類型:血管瘤4例,骨巨細胞瘤5例,動脈

5、瘤樣骨囊腫、尤文肉瘤、漿細胞瘤、神經(jīng)母細胞瘤、骨母細胞瘤、轉(zhuǎn)移性惡性纖維組織細胞瘤各l例,按Tomita脊柱腫瘤分型系統(tǒng)有3型1例,4型7例,5型5例,6型2例,按WBB脊柱腫瘤分期系統(tǒng),腫瘤位于4-9區(qū)即椎體及椎弓根內(nèi)3例,累及椎體且超過一側(cè)4區(qū)或9區(qū)9例,同時超過兩側(cè)4區(qū)和9區(qū)3例,腫瘤侵及BC層l例,B～D層7例,A～D層7例。術(shù)前神經(jīng)功能Frankel分級:A級l例,C級1例,D級7例,E級6例,VAS評分平均5.2分。15例均

6、在脊髓電生理檢測下行改進的全脊椎整塊切除術(shù),其中12例成功整塊切除,3例整塊切除困難改為分塊切除,手術(shù)入路4例為一期后前聯(lián)合入路,11例為一期后路手術(shù),前方重建方式為鈦網(wǎng)植骨或骨水泥13例,帶加強環(huán)的鈦網(wǎng)1例,人工椎體1例,后路固定方式有椎弓根釘棒系統(tǒng)長節(jié)段固定12例,短節(jié)段固定3例,配合后方大塊橋接植骨8例。臥床1～3個月后逐漸佩戴支具下地活動。隨訪觀察手術(shù)時間、術(shù)中出血量、局部疼痛和脊髓功能的恢復(fù)情況,以及腫瘤復(fù)發(fā)、植骨融合、脊柱穩(wěn)

7、定性情況。
　　 結(jié)果:根據(jù)手術(shù)操作情況,自主設(shè)計應(yīng)用了椎弓根截骨骨刀、脊髓保護器、椎體牽開器、椎體夾持器等器械,12例順利完成全脊椎整塊切除者手術(shù)時間平均為466.7min(340min～610min),平均出血量為5200ml(3000ml～10200ml),術(shù)中輸血量平均為4350ml(2800～9600ml),手術(shù)相關(guān)并發(fā)癥有血氣胸、肋間神經(jīng)疼、應(yīng)激性潰瘍出血等。平均隨訪17.3個月(6個月～27個月),有神經(jīng)功能障礙者

8、,1例由A級恢復(fù)為D級,其余均恢復(fù)為D級,VAS評分平均為0.5分,1例漿細胞瘤患者發(fā)生全身腫瘤發(fā)展,1例死于其他因為,其余均無復(fù)發(fā),X線平片及CT三維重建評估脊柱穩(wěn)定性,術(shù)后病椎鄰近上下椎體間矢狀面Cobb角平均為-2.77。(-26.7°～12.0°),釘棒斷裂2例,內(nèi)固定松動2例,鈦網(wǎng)均有不同程度塌陷入椎體,平均下陷7.5mm,至未次隨訪或翻修術(shù)前病椎上下相鄰椎體間矢狀面成角平均為13.69°(-17.5°～57.2°)。3例行翻

9、修手術(shù),2例行前后路翻修,l例僅行后路手術(shù)更換斷棒。
　　 結(jié)論:全脊椎整塊切除手術(shù)難度大,出血多,但明顯提高了脊柱腫瘤的治療效果,雖然自主設(shè)計器械的應(yīng)用保證了手術(shù)順利完成,但部分病例存在大量出血、瘤塊較大或進入腫瘤等因為時應(yīng)及時改為分塊切除,而不必堅持整塊切除。全脊椎切除將導(dǎo)致脊柱的徹底橫斷,目前常規(guī)采用的前方鈦網(wǎng)植骨加后方椎弓根釘棒系統(tǒng)固定的重建方式存在較多的并發(fā)癥,不能有效重建脊柱穩(wěn)定性,需要改進前方支撐植骨方式,必要時加

10、用前方內(nèi)固定可使脊柱前中柱獲得更好的支撐與融合,后方長節(jié)段經(jīng)椎弓根固定配合大塊植骨可使脊柱獲得短期牢固固定與長期融合固定,外用胸腰骶支具保護可允許患者早期活動并避免內(nèi)固定失效。
　　 第二部分:
　　 全脊椎整塊切除術(shù)相關(guān)器械的設(shè)計與應(yīng)用
　　 研究背景:90年代中期日本學(xué)者Tomita等介紹了經(jīng)后路全脊椎整塊切除技術(shù)即TES技術(shù),該技術(shù)通過后方入路,切斷椎弓根,將脊椎分為后方附件和前方椎體的整塊切除,初步應(yīng)用顯

11、示了良好的腫瘤治療效果。TES技術(shù)在國內(nèi)開展較晚,2006年才由國內(nèi)學(xué)者通過翻譯Tomita等的文章介紹了TES技術(shù)并在國內(nèi)逐漸開展。TES技術(shù)作為一種新開展的手術(shù),Tomita新設(shè)計了一系列器械,包括T-saw、帶齒脊髓保護器、椎體拉鉤、線鋸導(dǎo)引器等,保證了手術(shù)的順利完成,但這些新設(shè)計的器械國內(nèi)較難獲得和應(yīng)用,這嚴重限制了TES技術(shù)在國內(nèi)的開展。
　　 目的:根據(jù)相關(guān)的解剖測量和TES技術(shù)特點,設(shè)計制作相應(yīng)的手術(shù)器械并初步應(yīng)用

12、。
　　 方法:對6具新鮮尸體脊柱標本(T11-L3)分別測量椎間孔上下徑,椎弓根高度與寬度,椎弓根與上下神經(jīng)根、硬膜的間距,椎體橫徑、中央矢狀經(jīng)、高度,在CT/MRI橫斷面圖像上測量椎體前緣至背部皮膚的垂直距離,術(shù)中測量刀口兩側(cè)皮膚牽開的距離,根據(jù)測量數(shù)據(jù)和手術(shù)操作,設(shè)計了椎弓根截骨刀、脊髓保護器、椎體牽開器,并在臨床初步應(yīng)用。
　　 結(jié)果:成功制作了椎弓根截骨刀、脊髓保護器和椎體牽開器,椎弓根截骨刀有彎曲的刀頭,通過

13、橫突之間放入椎間孔、抵于椎弓根上緣,截骨方向沿椎弓根由上而下,避免偏向內(nèi)側(cè)。脊髓保護器有前端和中間兩個開口作為線鋸?fù)ǖ?兩開口之間的直線距離大于椎管橫徑,使用時放置于硬膜與椎體之間,線鋸被約束在保護器開口中從而達到保護脊髓的目的。椎體牽開器左右各一,放置于椎體前方和側(cè)面,可擋開周圍肌肉、胸膜及前方的大血管,提供良好的手術(shù)野。
　　 結(jié)論:初步應(yīng)用顯示自主設(shè)計的椎弓根截骨刀、脊髓保護器和椎體牽開器可以滿足全脊椎切除術(shù)的要求,但需要

14、進一步對不足之處進行改進和完善。
　　 第三部分:
　　 全脊椎切除術(shù)后不同椎體重建方式的生物力學(xué)分析及有限元模型的建立
　　 研究背景:全脊椎切除術(shù)后需要重建脊柱的連續(xù)性及穩(wěn)定性,目前國內(nèi)應(yīng)用較多的重建方式為鈦網(wǎng)植骨與椎弓根釘棒系統(tǒng)內(nèi)固定,由于前方椎體承擔(dān)了脊柱約70％～80％的負重,即使在采取了后方長節(jié)段內(nèi)固定后,前方鈦網(wǎng)仍會經(jīng)常出現(xiàn)塌陷入上下椎體的情況。除了手術(shù)破壞了椎體終板完整性的因素外,主要因為還是普通

15、鈦網(wǎng)邊緣尖銳,兩端平齊,不能適應(yīng)脊柱的生理曲度,容易產(chǎn)生局部應(yīng)力集中,造成鈦網(wǎng)穿破椎板坍陷入椎體。為了加強前方椎體重建的穩(wěn)定性強度,人們設(shè)計制造了各種椎體重建物,國內(nèi)常見到的有帶加強環(huán)的鈦網(wǎng)和人工椎體,但應(yīng)用較少,它們與鈦網(wǎng)相比是否更有力學(xué)優(yōu)勢尚不明確。有限元法可以用數(shù)學(xué)形式概括脊柱的結(jié)構(gòu)、材料性能、負荷邊界條件,通過改變其中參數(shù)觀察對于整體的影響,了解脊柱在生理和病理過程中的力學(xué)變化,可以提供比體外生物力學(xué)實驗更多的信息,因此建立全脊

16、椎切除重建的有限元模型可以為進行下一步的研究奠定良好的基礎(chǔ)。
　　 目的:探討不同椎體重建方式對全脊椎切除術(shù)后脊柱初始穩(wěn)定性的影響,建立建立全脊椎切除重建的有限元模型。
　　 方法:取6具新鮮成人尸體脊柱T11～L3段標本,建立L1全脊椎切除的模型,后方采用長節(jié)段椎弓根釘棒系統(tǒng)內(nèi)固定,前方椎體分別采用鈦網(wǎng)、帶加強環(huán)的鈦網(wǎng)和LIFT人工椎體重建,并加載50N的壓縮力。在生物力學(xué)萬能試驗機上分別對標本施加軸向壓縮(500N)

17、和前屈、后伸、左右側(cè)彎及左右旋轉(zhuǎn)6種純力矩(7.5 Nm),模擬脊柱生理活動；加載、卸載循環(huán)共3次,第3次加載時計算機系統(tǒng)自動記錄數(shù)據(jù),給出載荷-位移曲線,對最大載荷時T12與L2節(jié)段節(jié)位移進行比較分析。將脊柱T11～L3標本行CT掃描,圖像以DCM格式導(dǎo)入Minics軟件,生成脊柱的特征結(jié)構(gòu)輪廓,利用CAD軟件完成脊柱三維實體的真實重建,獲得真實的三維幾何參數(shù),利用有限元分析軟件Ansys分別建立脊柱、椎弓根釘棒系統(tǒng)和鈦網(wǎng)植骨的有限元

18、模型,切除L1脊椎,裝配后完成全脊椎切除重建的有限元模型的建立。
　　 結(jié)果:在同樣進行后方長節(jié)段固定的情況下,三種椎體重建方式在軸向壓縮、前屈、側(cè)屈均可達到甚至強于完整脊柱的穩(wěn)定性,而在后伸及旋轉(zhuǎn)活動中穩(wěn)定性不足,UFT人工椎體組除在后伸活動外均可達到強于兩種鈦網(wǎng)組的穩(wěn)定性。成功建立了L1全脊椎切除,后方長節(jié)段椎弓根釘棒系統(tǒng)固定、前方鈦網(wǎng)植骨融合的三維有限元模型。
　　 結(jié)論:新型人工椎體在重建全脊椎切除術(shù)后脊柱中可恢