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(duì)少見(jiàn),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(jìn)行Enneking外科分期,也不能像四肢長(zhǎng)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(jī)會(huì)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(diǎn)。近年來(lái),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(duì)脊柱腫瘤的特點(diǎn),人們提出了針對(duì)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(jì)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(jì)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(jì)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(bào)道了進(jìn)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(guò)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(guó)內(nèi)開(kāi)展較晚,2006年才由國(guó)內(nèi)學(xué)者通

4、過(guò)翻譯Tomita等的文章介紹了TES技術(shù)并在國(guó)內(nèi)逐漸開(kāi)展。
　　 目的:對(duì)全脊椎整塊切除術(shù)進(jìn)行技術(shù)與器械改進(jìn),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(lèi)型:血管瘤4例,骨巨細(xì)胞瘤5例,動(dòng)脈

5、瘤樣骨囊腫、尤文肉瘤、漿細(xì)胞瘤、神經(jīng)母細(xì)胞瘤、骨母細(xì)胞瘤、轉(zhuǎn)移性惡性纖維組織細(xì)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(guò)一側(cè)4區(qū)或9區(qū)9例,同時(shí)超過(guò)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(jí):A級(jí)l例,C級(jí)1例,D級(jí)7例,E級(jí)6例,VAS評(píng)分平均5.2分。15例均

6、在脊髓電生理檢測(cè)下行改進(jìn)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(qiáng)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(zhǎng)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(gè)月后逐漸佩戴支具下地活動(dòng)。隨訪觀察手術(shù)時(shí)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(jì)應(yīng)用了椎弓根截骨骨刀、脊髓保護(hù)器、椎體牽開(kāi)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(shí)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?dú)庑亍⒗唛g神經(jīng)疼、應(yīng)激性潰瘍出血等。平均隨訪17.3個(gè)月(6個(gè)月～27個(gè)月),有神經(jīng)功能障礙者

8、,1例由A級(jí)恢復(fù)為D級(jí),其余均恢復(fù)為D級(jí),VAS評(píng)分平均為0.5分,1例漿細(xì)胞瘤患者發(fā)生全身腫瘤發(fā)展,1例死于其他因?yàn)?其余均無(wú)復(fù)發(fā),X線平片及CT三維重建評(píng)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(dòng)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(jì)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(jìn)入腫瘤等因?yàn)闀r(shí)應(yīng)及時(shí)改為分塊切除,而不必堅(jiān)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(jìn)前方支撐植骨方式,必要時(shí)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(zhǎng)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(zhǎng)期融合固定,外用胸腰骶支具保護(hù)可允許患者早期活動(dòng)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(jì)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(guò)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(guó)內(nèi)開(kāi)展較晚,2006年才由國(guó)內(nèi)學(xué)者通過(guò)翻譯Tomita等的文章介紹了TES技術(shù)并在國(guó)內(nèi)逐漸開(kāi)展。TES技術(shù)作為一種新開(kāi)展的手術(shù),Tomita新設(shè)計(jì)了一系列器械,包括T-saw、帶齒脊髓保護(hù)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(jì)的器械國(guó)內(nèi)較難獲得和應(yīng)用,這嚴(yán)重限制了TES技術(shù)在國(guó)內(nèi)的開(kāi)展。
　　 目的:根據(jù)相關(guān)的解剖測(cè)量和TES技術(shù)特點(diǎn),設(shè)計(jì)制作相應(yīng)的手術(shù)器械并初步應(yīng)用

12、。
　　 方法:對(duì)6具新鮮尸體脊柱標(biāo)本(T11-L3)分別測(cè)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(cè)量椎體前緣至背部皮膚的垂直距離,術(shù)中測(cè)量刀口兩側(cè)皮膚牽開(kāi)的距離,根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)和手術(shù)操作,設(shè)計(jì)了椎弓根截骨刀、脊髓保護(hù)器、椎體牽開(kāi)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(hù)器和椎體牽開(kāi)器,椎弓根截骨刀有彎曲的刀頭,通過(guò)

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(hù)器有前端和中間兩個(gè)開(kāi)口作為線鋸?fù)ǖ?兩開(kāi)口之間的直線距離大于椎管橫徑,使用時(shí)放置于硬膜與椎體之間,線鋸被約束在保護(hù)器開(kāi)口中從而達(dá)到保護(hù)脊髓的目的。椎體牽開(kāi)器左右各一,放置于椎體前方和側(cè)面,可擋開(kāi)周?chē)∪?、胸膜及前方的大血?提供良好的手術(shù)野。
　　 結(jié)論:初步應(yīng)用顯示自主設(shè)計(jì)的椎弓根截骨刀、脊髓保護(hù)器和椎體牽開(kāi)器可以滿足全脊椎切除術(shù)的要求,但需要

14、進(jìn)一步對(duì)不足之處進(jìn)行改進(jìn)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(guó)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(fù)重,即使在采取了后方長(zhǎng)節(jié)段內(nèi)固定后,前方鈦網(wǎng)仍會(huì)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?yàn)檫€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(qiáng)前方椎體重建的穩(wěn)定性強(qiáng)度,人們?cè)O(shè)計(jì)制造了各種椎體重建物,國(guó)內(nèi)常見(jiàn)到的有帶加強(qiáng)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(shì)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(fù)荷邊界條件,通過(guò)改變其中參數(shù)觀察對(duì)于整體的影響,了解脊柱在生理和病理過(guò)程中的力學(xué)變化,可以提供比體外生物力學(xué)實(shí)驗(yàn)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(jìn)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(duì)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(biāo)本,建立L1全脊椎切除的模型,后方采用長(zhǎng)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(qiáng)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(wàn)能試驗(yàn)機(jī)上分別對(duì)標(biāo)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(dòng)；加載、卸載循環(huán)共3次,第3次加載時(shí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)自動(dòng)記錄數(shù)據(jù),給出載荷-位移曲線,對(duì)最大載荷時(shí)T12與L2節(jié)段節(jié)位移進(jìn)行比較分析。將脊柱T11～L3標(biāo)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(shí)體的真實(shí)重建,獲得真實(shí)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(jìn)行后方長(zhǎng)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(dá)到甚至強(qiáng)于完整脊柱的穩(wěn)定性,而在后伸及旋轉(zhuǎn)活動(dòng)中穩(wěn)定性不足,UFT人工椎體組除在后伸活動(dòng)外均可達(dá)到強(qiáng)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(zhǎng)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