引用本文： 王志強, 馮皓宇, 馬迅, 陳晨, 鄧晨, 孫麟. 3D 打印人工椎體及椎間融合器在頸椎前路手術中應用的臨床效果. 中國修復重建外科雜志, 2021, 35(9): 1147-1154. doi: 10.7507/1002-1892.202103003 復制
近年來，脊髓型頸椎病患者逐年增多[1]，多節段脊髓型頸椎病患者占頸椎病患者總數的 8%～10%，嚴重危害患者健康[2]，并且椎體后緣骨贅形成與頸椎后縱韌帶骨化也隨之增多[3]。目前臨床上治療頸椎病的傳統手術方法包括頸前路椎間盤切除植骨融合術（anterior cervical disectomy and fusion，ACDF）和頸前路椎體次全切除減壓植骨融合術（anterior cervical corpectomy and fusion，ACCF）。與單純 ACDF 或 ACCF 相比，ACCF 聯合 ACDF 治療多節段脊髓型頸椎病因具有更好的生物力學穩定性和良好療效，逐漸被臨床醫生認可[4]。
ACDF 聯合 ACCF 能否重建頸椎穩定性與植入材料有關。鈦網籠（titanium mesh Cage，TMC）存在骨-材料界面接觸不緊密，可能破壞椎體終板造成假體塌陷等問題[5-6]。3D 打印植入物的微孔結構可以增加骨-材料接觸面積，使植入物與周圍骨組織緊密結合以促進融合，患者滿意度更高[7-8]。研究報道，3D 打印人工椎體在 ACCF 治療單節段脊髓型頸椎病可獲得與 TMC 相似的臨床療效及骨性融合率，并可有效減少植入物的沉降[9-10]。在 ACDF 術中使用 Cage 作為植入物已取得了良好臨床效果[11]；且 3D 打印 Cage 表現出與聚醚醚酮相似的生物力學穩定性與骨性融合率[12]。因此，在單節段脊髓型頸椎病中，3D 打印人工椎體和 3D 打印 Cage 相對于 TMC 和 Cage 可取得更好的臨床效果，但二者在多節段頸椎手術中的優勢少見報道。鑒于此，本研究通過回顧分析 3D 打印人工椎體和 3D 打印 Cage 在 ACCF 聯合 ACDF 治療多節段脊髓型頸椎病的短期臨床效果，并與同期采用 TMC 和 Cage 治療的患者進行療效比較，為多節段脊髓型頸椎病的治療提供參考。報告如下。
1 臨床資料
1.1 患者選擇標準
納入標準：① 影像學檢查存在多節段（≥3 個節段）椎間盤突出壓迫脊髓；② 連續或不連續椎體后緣骨質增生，骨贅形成導致硬膜囊或脊髓受壓；③ 連續性后縱韌帶骨化；④ 連續性椎管狹窄且脊髓前方受壓；⑤ 行 ACCF 聯合 ACDF 治療。排除標準：① 合并局部或全身感染；② 對本研究植入物過敏；③ 與其他疾病相關的頸脊髓病，如強直性脊柱炎、類風濕性脊柱炎、先天性畸形、腫瘤和結核病等；④ 頸椎有其他手術史。
2018 年 5 月—2019 年 12 月共 29 例患者符合選擇標準納入研究，根據植入物不同分為兩組，其中 13 例采用 3D 打印人工椎體和 3D 打印 Cage（3D 打印組），16 例采用 TMC 和 Cage（TMC 組）。
1.2 一般資料
3D 打印組：男 10 例，女 3 例；年齡 35～82 歲，平均 55 歲。手術節段：C3～6 9 例，C3～7 1 例，C4～7 3 例。脊髓癥狀 Nurick 分級：1 級 5 例，2 級 6 例，3 級 2 例。病程 1～12 個月，平均 6.2 個月。TMC 組：男 12 例，女 4 例；年齡 37～71 歲，平均 60 歲。手術節段：C3～6 5 例，C3～7 1 例，C4～7 10 例。脊髓癥狀 Nurick 分級：1 級 4 例，2 級 9 例，3 級 3 例。病程 1～18 個月，平均 5.9 個月。
所有患者術前均行 X 線片、CT 三維重建及 MRI 檢查。兩組患者性別、年齡、手術節段、Nurick 分級、病程及術前日本骨科協會（JOA）評分、疼痛視覺模擬評分（VAS）、融合節段 Cobb 角等一般資料比較差異均無統計學意義（P>0.05），具有可比性。見表 1～3。
表1
兩組患者手術前后各時間點 JOA 評分比較（
）
Table1.
Comparison of JOA score at different time points of pre- and post-operation between the two groups (
)
表2
兩組患者手術前后各時間點 VAS 評分比較（
）
Table2.
Comparison of VAS score at different time points of pre- and post-operation between the two groups (
)
表3
兩組患者手術前后各時間點融合節段 Cobb 角比較（
，°）
Table3.
Comparison of Cobb angle of fusion segment at different time points of pre- and post-operation between the two groups (
, °)
1.3 手術方法
兩組均由同一組醫師進行 ACCF 聯合 ACDF 治療。患者于全麻下取仰臥位，頸部輕度后伸，標記術區；取頸部右側斜行切口（長約 6 cm），逐層切開顯露損傷椎體；G 臂 X 線機透視定位后，于損傷椎體上下椎體置入椎體撐開器，然后行椎間盤及傷椎椎體次全切除以充分減壓脊髓及神經根，徹底沖洗。
3D 打印組：選取合適大小的 3D 打印 Cage（北京愛康宜誠醫療器材有限公司）1 枚，其內填充自體切除椎體碎骨及骨優導材料（杭州九源基因工程有限公司）后植入椎間隙；選取合適長度及角度的 3D 打印人工椎體（北京愛康宜誠醫療器材有限公司），其內填充自體切除椎體碎骨及骨優導材料（杭州九源基因工程有限公司）后植入損傷椎體位置。見圖 1。安裝長度合適的頸前路鋼板系統，植入 6 枚松質骨螺釘，G 臂 X 線機透視見植入物位置及深度適中。生理鹽水沖洗切口，切口內置負壓引流管 1 根，逐層關閉切口。
圖1
3D 打印人工椎體（上）和 3D 打印椎間融合器（下） 實物圖
Figure1.
3D printing artificial vertebral body (upper) and 3D printing interbody fusion Cage (lower)
TMC 組：選取合適大小的 TMC（美敦力公司，美國）填充自體切除椎體碎骨后植于損傷椎體部位；選取合適大小的 Cage（強生公司，美國）植入損傷椎間隙。安裝長度合適的頸前路鈦板固定，依次擰緊 6 枚螺釘。G 臂 X 線機透視見鈦網及鈦板長度合適，螺釘深度滿意。生理鹽水沖洗切口，切口內置負壓引流管 1 根，逐層關閉切口。
1.4 術后處理
術后常規應用抗生素、激素、脫水劑 3 d，待每日引流量<30 mL 后拔除引流管，拔管后第 2 天可佩戴頸托下床活動，常規佩戴頸托至術后 8 周。
1.5 療效評價標準
記錄并比較兩組患者手術時間、術中出血量和住院時間，以及并發癥發生情況（包括疼痛、神經損傷、血腫、感染、植入物移位及斷裂、吞咽困難等）。
術前、術后即刻、術后 6 個月及末次隨訪時進行以下評價：① 采用 JOA 評分評價神經功能改善情況，并計算末次隨訪時 JOA 評分改善率，公式為：（末次隨訪時評分?術前評分）/（17?術前評分）×100%。② 采用 VAS 評分評價上肢和頸部疼痛改善情況。③ 于頸椎側位 X 線片上測量融合節段 Cobb 角（融合節段頭椎上終板與尾椎下終板之間的夾角），并計算末次隨訪時與術后即刻 Cobb 角的差值。
術后即刻、術后 6 個月及末次隨訪時，于頸椎側位 X 線片上測量融合節段椎體前緣高度（height of the anterior bord，HAB）和椎體后緣高度（height of the posterior bord，HPB），其中 HAB 為融合節段椎體前上緣至前下緣之間的距離，HPB 為融合節段椎體后上緣至后下緣之間的距離。計算術后 6 個月及末次隨訪與術后即刻的 HAB 或 HPB 差值，差值≥3 mm 均視為發生植入物（Cage 或人工椎體）沉降[13]。
椎體融合標準：末次隨訪時行 CT 掃描，應用 Brantigan&Steffee 脊柱融合分級評估人工椎體穩定性、界面骨融合情況，將 4、5 級合并視為融合并計算融合率[14]。
1.6 統計學方法
采用 SPSS24.0 統計軟件進行分析。計量資料均符合正態分布，數據以均數±標準差表示，兩組 JOA 評分、VAS 評分和融合節段 Cobb 角比較采用重復測量方差分析，若不滿足球形檢驗，采用 Greenhouse-Geisser 法進行校正；兩組間手術時間、住院時間、術中出血量、末次隨訪 JOA 評分改善率、末次隨訪與術后即刻 Cobb 角差值、術后 6 個月和末次隨訪時 HAB 及 HPB 差值比較采用獨立樣本 t 檢驗。計數資料以率表示，組間比較采用秩和檢驗或 Fisher 確切概率法。檢驗水準 α=0.05。
2 結果
3D 打印組手術時間顯著少于 TMC 組，差異有統計學意義（t=3.336，P=0.002）；兩組住院時間和術中出血量比較差異均無統計學意義（P>0.05），見表 4。兩組患者均獲隨訪，隨訪時間 12～19 個月，平均 16 個月。兩組術后均未發生明顯并發癥，僅 3D 打印組術后第 2 天出現 1 例反流性咽喉炎，系術中操作引起，1 周內消失。見圖 2、3。
表4
兩組患者圍術期各指標比較（
）
Table4.
Comparison of perioperative indexes between the two groups (
)
圖2
3D 打印組患者，男，48 歲，C3～6脊髓型頸椎病
a. 術前 X 線片；b. 術后即刻 X 線片；c. 術后 6 個月 X 線片示植入物沉降不明顯，頸椎曲度尚可；d. 術后 15 個月 X 線片示植入物沉降不明顯，頸椎曲度尚可；e、f. 術后 15 個月 CT 示植入物融合，沉降不明顯
Figure2. A 48-year-old male patient of cervical spondylotic myelopathy at C3-6 in 3D printing groupa. X-ray film before operation; b. X-ray film at immediate after operation; c. X-ray film at 6 months after operation showed that the implant subsidence was not obvious and the curvature of cervical vertebrae was acceptable; d. X-ray film at 15 months after operation showed that the implant subsidence was not obvious and the curvature of cervical vertebrae was acceptable; e, f. CT at 15 months after operation showed that the implant fusion and subsidence was not obvious
圖3
TMC 組患者，男，55 歲，C4～7脊髓型頸椎病
a. 術前 X 線片；b. 術后即刻 X 線片；c. 術后 6 個月 X 線片示植入物出現沉降，頸椎曲度減小；d. 術后 13 個月 X 線片示植入物沉降明顯，頸椎曲度變直；e、f. 術后 13 個月 CT 示植入物融合，沉降明顯
Figure3. A 55-year-old male patient of cervical spondylotic myelopathy at C4-7 in TMC groupa. X-ray film before operation; b. X-ray film at immediate after operation; c. X-ray film at 6 months after operation showed that the implant subsided and cervical curvature decreased; d. X-ray film at 13 months after operation showed that the implant subsided obviously and the cervical curvature became straight; e, f. CT at 13 months after operation showed that the implant was fused and subsided obviously
重復測量方差分析示，JOA 評分、VAS 評分與 Cobb 角各時間點間差異均有統計學意義（P<0.05）。JOA 評分中時間與組別有交互作用（F=3.705，P=0.025），隨時間延長，3D 打印組與 TMC 組 JOA 評分升高幅度不同，3D 打印組升高幅度更大。VAS 評分中時間與組別無交互作用（F=3.038，P=0.065），且兩組間各時間點評分差異無統計學意義（F=0.173，P=0.681）。Cobb 角的時間與組別有交互作用（F=15.581，P=0.000），隨時間延長，3D 打印組與 TMC 組 Cobb 角變化幅度不同，其中 3D 打印組升高幅度更大，TMC 組下降幅度更大。末次隨訪時兩組 JOA 評分改善率差異無統計學意義（t=0.681，P=0.502），但 3D 打印組 Cobb 角差值顯著小于 TMC 組，差異有統計學意義（t=5.754，P=0.000）。見表 1～3、圖 4。
圖4
兩組患者手術前后各時間點臨床指標比較
a. JOA 評分；b. VAS 評分；c. 融合節段Cobb 角
Figure4. Comparison of clinical indexes at different time points of pre- and post-operation between the two groupsa. JOA score; b. VAS score; c. Cobb angle of fusion segment
末次隨訪時 3D 打印組和 TMC 組植入物融合率分別為 92.3%（12/13）和 87.5%（14/16），差異無統計學意義（P=1.000）。3D 打印組和 TMC 組術后 6 個月植入物沉降發生率分別為 15.4%（2/13）和 18.8%（3/16），末次隨訪時分別為 30.8%（4/13）和 56.3%（9/16），差異均無統計學意義（P=1.000；P=0.264）。術后 6 個月和末次隨訪時 3D 打印組 HAB、HPB 差值均低于 TMC 組，差異有統計學意義（P<0.05）。見表 5。
表5
兩組患者術后 6 個月和末次隨訪時 HAB、HPB 差值比較（
，mm）
Table5.
Comparison of HAB and HPB differences between the two groups at 6 months after operation and last follow-up（
, mm）
3 討論
ACCF 和 ACDF 能夠恢復頸椎椎間高度，直接解除脊髓壓迫，具有穩定性強、恢復快、療效好的特點，是目前臨床常用的治療脊髓型頸椎病和頸脊髓損傷的手術方式。作為治療多節段脊髓型頸椎病的傳統前入路手術，ACDF 或 ACCF 各有優缺點。ACDF 已廣泛用于治療單節段脊髓型頸椎病并取得肯定療效[15-16]。但治療多節段頸椎病時，前路減壓融合術后，頸椎前凸恢復不充分會造成頸椎不穩、軸向疼痛，并對植入物融合率有重要影響，可能影響功能恢復。Li 等[17]研究表明，ACDF 治療多節段頸椎病術后可保持良好的頸椎前凸，但手術視野較窄，可能造成減壓不充分，術中需植入多個 Cage，增加手術難度和操作時間，且醫療費用也相應增加。相對于 ACDF，ACCF 操作空間更大，一定程度上降低了手術難度，且對脊髓刺激較小，利于術后恢復。但 Liu 等[18]認為在多節段頸椎手術中需植入較長的 TMC，從而降低了頸椎穩定性，且頸椎前凸恢復不充分，術后骨性融合率較低，增加了植入物沉降風險。
ACCF 聯合 ACDF 治療多節段脊髓型頸椎病由 Singh 等[19]首次提出，他們認為與單純 ACCF 相比，ACDF 聯合 ACCF 在頸椎屈伸和側彎重建中具有更強的生物力學穩定性。研究表明[4，18]，聯合減壓方式能夠減少術中出血與創傷；良好的術中視野有助于植入物準確放置；術后能夠恢復良好的頸椎前凸，增加融合節段穩定性，且不需要額外后路穩定，提高了融合率，減少了術后并發癥。
ACDF 聯合 ACCF 能否重建頸椎穩定性，主要因素之一為植入材料的選擇。目前常用植入材料有自體三面皮質骨塊、TMC、Cage、3D 打印人工椎體和較少使用的同種異體骨等。TMC 具有強度高、中空網格狀結構可結合自體骨植入、能夠重建即刻穩定性等優點，廣泛應用于臨床[14]。Ji 等[20]研究表明，鈦網與終板的接觸為點狀接觸，易引起終板塌陷、造成鈦網沉降，部分患者可引起神經癥狀，加速鄰近節段退變[5]。而 3D 打印人工椎體和 Cage 因其微孔結構增加了骨-材料接觸面積，能夠很好地與周圍骨組織結合，以達到骨性融合，從而減少了植入物沉降，更好地維持了頸椎高度與生理曲度[10，12]。
本研究結果顯示，兩組患者住院時間和術中出血量并無顯著差異，但 TMC 組手術時間顯著長于 3D 打印組。由于鈦網在植入前需要修剪，中空的鈦網中心需要填塞更多骨泥，且與椎體上下終板不能緊密接觸，可能導致植入困難，從而延長手術時間。術后各時間點兩組間 JOA 評分和改善率及 VAS 評分均無顯著差異，是因為這兩種評分結果取決于手術減壓效果，說明兩種植入物均能重建頸椎即刻穩定性，具有相似的減壓效果。TMC 組椎體高度丟失大于 3D 打印組，且在隨訪期內隨時間增加椎體高度丟失進一步加重，末次隨訪時 TMC 組 16 例患者中有 9 例發生植入物沉降。盡管部分患者影像學提示已出現植入物沉降，但臨床療效未受明顯影響，這與 Ji 等[21]的觀點一致。
本研究發現，鈦網與椎體終板接觸的尖端不規則，增加了植入難度，術中可能需要撐開更大空間，使得鈦網兩端壓強增加，從而增加了術后鈦網沉降率。由于鈦網與椎體終板的接觸為點狀接觸，縮小了與相鄰椎體終板的接觸面積，術后可能發生鈦網尖端刺入椎體，導致植入物沉降。發生沉降后，除了直接導致椎間高度丟失外，間接影響是減小頸椎生理前凸角度，其減小程度與沉降高度和位置有關。本研究中我們發現，兩組 HAB 丟失大于 HPB，導致頸椎融合節段 Cobb 角減小，且 TMC 組頸椎融合節段 Cobb 角減小程度大于 3D 打印組。鈦網多為圓柱形，其結構無法與術前頸椎生理前凸角度相吻合，也是造成頸椎融合節段生理曲度丟失的另一原因。而頸椎生理曲度的丟失又降低了頸椎生物力學穩定性，增加頸椎退變發生率，導致疼痛等各種不適癥狀，同時也降低了對外力的抵抗作用，增加了頸椎受損傷的潛在風險。
3D 打印人工椎體與 3D 打印 Cage 適合不同患者不同椎體終板形態，能夠與椎體上下終板的解剖形態相吻合，最大限度接近頸椎生理狀態，有效增加了接觸面積，從而達到 3D 打印人工椎體和 3D 打印 Cage 與椎板界面密切咬合，減少了植入物和椎體終板間的壓強，恢復了頸椎生理曲度[22-23]。本研究結果顯示，3D 打印人工椎體和 3D 打印 Cage 顯著減少了融合節段頸椎高度及融合節段 Cobb 角丟失，維持了頸椎生理曲度。3D 打印人工椎體與 3D 打印 Cage 具有微孔結構，類似人體骨骼的骨小梁，大大增加了骨-材料接觸面積，從而使植入物更好地與周圍骨組織結合，縮短融合時間，達到更穩定的融合。3D 打印人工椎體與 3D 打印 Cage 為中空狀結構，可以將術中咬除的椎體制成骨泥填充其中，誘導骨生長。術前通過 CT 三維立體重建，模擬完全復位后的椎體，從 3D 打印椎體庫選出與患者自身頸椎相仿的通用 3D 打印人工椎體與 3D 打印 Cage（高度誤差不超過 2 mm）。術中減壓后，在撐開器撐開狀態下直接植入即可，放松撐開器后就能達到即刻穩定。既節省了修剪、選擇假體的步驟，有效縮短了手術時間，也使植入更方便，手術更加微創、精確。
本研究局限性：① 病例數較少，需要更大樣本量來研究論證；② 隨訪時間短，需要遠期進一步隨訪結果；③ 植入物為鈦合金材料，術后存在影像學上的遮擋，對測量結果和融合率的精確判斷造成了一定影響。
綜上述，在 ACCF 聯合 ACDF 治療多節段脊髓型頸椎病中，采用 3D 打印人工椎體和 3D 打印 Cage 能達到與 TMC 和 Cage 相似的臨床效果。由于其微孔結構以及與自身椎體相仿的形態和高度，與 TMC 組相比，3D 打印組手術時間更短，具有更好的骨-材料結合界面，在短期研究中假體沉降高度更少，在維持頸椎高度與曲度方面優于 TMC 組，為多節段脊髓型頸椎病的手術治療提供了參考。
作者貢獻：王志強負責數據收集整理、統計分析、病例隨訪與文章撰寫；馮皓宇、馬迅、陳晨負責手術實施，數據收集整理；鄧晨負責數據收集整理、統計分析、病例隨訪；孫麟、馮皓宇負責研究設計并對文章內容作批評性審閱。
利益沖突：所有作者聲明，在課題研究及文章撰寫過程中不存在相關利益沖突。
機構倫理問題：研究方案經山西醫科大學第三醫院倫理委員會批準。患者均知情同意。
近年來，脊髓型頸椎病患者逐年增多[1]，多節段脊髓型頸椎病患者占頸椎病患者總數的 8%～10%，嚴重危害患者健康[2]，并且椎體后緣骨贅形成與頸椎后縱韌帶骨化也隨之增多[3]。目前臨床上治療頸椎病的傳統手術方法包括頸前路椎間盤切除植骨融合術（anterior cervical disectomy and fusion，ACDF）和頸前路椎體次全切除減壓植骨融合術（anterior cervical corpectomy and fusion，ACCF）。與單純 ACDF 或 ACCF 相比，ACCF 聯合 ACDF 治療多節段脊髓型頸椎病因具有更好的生物力學穩定性和良好療效，逐漸被臨床醫生認可[4]。
ACDF 聯合 ACCF 能否重建頸椎穩定性與植入材料有關。鈦網籠（titanium mesh Cage，TMC）存在骨-材料界面接觸不緊密，可能破壞椎體終板造成假體塌陷等問題[5-6]。3D 打印植入物的微孔結構可以增加骨-材料接觸面積，使植入物與周圍骨組織緊密結合以促進融合，患者滿意度更高[7-8]。研究報道，3D 打印人工椎體在 ACCF 治療單節段脊髓型頸椎病可獲得與 TMC 相似的臨床療效及骨性融合率，并可有效減少植入物的沉降[9-10]。在 ACDF 術中使用 Cage 作為植入物已取得了良好臨床效果[11]；且 3D 打印 Cage 表現出與聚醚醚酮相似的生物力學穩定性與骨性融合率[12]。因此，在單節段脊髓型頸椎病中，3D 打印人工椎體和 3D 打印 Cage 相對于 TMC 和 Cage 可取得更好的臨床效果，但二者在多節段頸椎手術中的優勢少見報道。鑒于此，本研究通過回顧分析 3D 打印人工椎體和 3D 打印 Cage 在 ACCF 聯合 ACDF 治療多節段脊髓型頸椎病的短期臨床效果，并與同期采用 TMC 和 Cage 治療的患者進行療效比較，為多節段脊髓型頸椎病的治療提供參考。報告如下。
1 臨床資料
1.1 患者選擇標準
納入標準：① 影像學檢查存在多節段（≥3 個節段）椎間盤突出壓迫脊髓；② 連續或不連續椎體后緣骨質增生，骨贅形成導致硬膜囊或脊髓受壓；③ 連續性后縱韌帶骨化；④ 連續性椎管狹窄且脊髓前方受壓；⑤ 行 ACCF 聯合 ACDF 治療。排除標準：① 合并局部或全身感染；② 對本研究植入物過敏；③ 與其他疾病相關的頸脊髓病，如強直性脊柱炎、類風濕性脊柱炎、先天性畸形、腫瘤和結核病等；④ 頸椎有其他手術史。
2018 年 5 月—2019 年 12 月共 29 例患者符合選擇標準納入研究，根據植入物不同分為兩組，其中 13 例采用 3D 打印人工椎體和 3D 打印 Cage（3D 打印組），16 例采用 TMC 和 Cage（TMC 組）。
1.2 一般資料
3D 打印組：男 10 例，女 3 例；年齡 35～82 歲，平均 55 歲。手術節段：C3～6 9 例，C3～7 1 例，C4～7 3 例。脊髓癥狀 Nurick 分級：1 級 5 例，2 級 6 例，3 級 2 例。病程 1～12 個月，平均 6.2 個月。TMC 組：男 12 例，女 4 例；年齡 37～71 歲，平均 60 歲。手術節段：C3～6 5 例，C3～7 1 例，C4～7 10 例。脊髓癥狀 Nurick 分級：1 級 4 例，2 級 9 例，3 級 3 例。病程 1～18 個月，平均 5.9 個月。
所有患者術前均行 X 線片、CT 三維重建及 MRI 檢查。兩組患者性別、年齡、手術節段、Nurick 分級、病程及術前日本骨科協會（JOA）評分、疼痛視覺模擬評分（VAS）、融合節段 Cobb 角等一般資料比較差異均無統計學意義（P>0.05），具有可比性。見表 1～3。
表1
兩組患者手術前后各時間點 JOA 評分比較（）
Table1.
Comparison of JOA score at different time points of pre- and post-operation between the two groups ()
表2
兩組患者手術前后各時間點 VAS 評分比較（）
Table2.
Comparison of VAS score at different time points of pre- and post-operation between the two groups ()
表3
兩組患者手術前后各時間點融合節段 Cobb 角比較（，°）
Table3.
Comparison of Cobb angle of fusion segment at different time points of pre- and post-operation between the two groups (, °)
1.3 手術方法
兩組均由同一組醫師進行 ACCF 聯合 ACDF 治療。患者于全麻下取仰臥位，頸部輕度后伸，標記術區；取頸部右側斜行切口（長約 6 cm），逐層切開顯露損傷椎體；G 臂 X 線機透視定位后，于損傷椎體上下椎體置入椎體撐開器，然后行椎間盤及傷椎椎體次全切除以充分減壓脊髓及神經根，徹底沖洗。
3D 打印組：選取合適大小的 3D 打印 Cage（北京愛康宜誠醫療器材有限公司）1 枚，其內填充自體切除椎體碎骨及骨優導材料（杭州九源基因工程有限公司）后植入椎間隙；選取合適長度及角度的 3D 打印人工椎體（北京愛康宜誠醫療器材有限公司），其內填充自體切除椎體碎骨及骨優導材料（杭州九源基因工程有限公司）后植入損傷椎體位置。見圖 1。安裝長度合適的頸前路鋼板系統，植入 6 枚松質骨螺釘，G 臂 X 線機透視見植入物位置及深度適中。生理鹽水沖洗切口，切口內置負壓引流管 1 根，逐層關閉切口。
圖1
3D 打印人工椎體（上）和 3D 打印椎間融合器（下） 實物圖
Figure1.
3D printing artificial vertebral body (upper) and 3D printing interbody fusion Cage (lower)
TMC 組：選取合適大小的 TMC（美敦力公司，美國）填充自體切除椎體碎骨后植于損傷椎體部位；選取合適大小的 Cage（強生公司，美國）植入損傷椎間隙。安裝長度合適的頸前路鈦板固定，依次擰緊 6 枚螺釘。G 臂 X 線機透視見鈦網及鈦板長度合適，螺釘深度滿意。生理鹽水沖洗切口，切口內置負壓引流管 1 根，逐層關閉切口。
1.4 術后處理
術后常規應用抗生素、激素、脫水劑 3 d，待每日引流量<30 mL 后拔除引流管，拔管后第 2 天可佩戴頸托下床活動，常規佩戴頸托至術后 8 周。
1.5 療效評價標準
記錄并比較兩組患者手術時間、術中出血量和住院時間，以及并發癥發生情況（包括疼痛、神經損傷、血腫、感染、植入物移位及斷裂、吞咽困難等）。
術前、術后即刻、術后 6 個月及末次隨訪時進行以下評價：① 采用 JOA 評分評價神經功能改善情況，并計算末次隨訪時 JOA 評分改善率，公式為：（末次隨訪時評分?術前評分）/（17?術前評分）×100%。② 采用 VAS 評分評價上肢和頸部疼痛改善情況。③ 于頸椎側位 X 線片上測量融合節段 Cobb 角（融合節段頭椎上終板與尾椎下終板之間的夾角），并計算末次隨訪時與術后即刻 Cobb 角的差值。
術后即刻、術后 6 個月及末次隨訪時，于頸椎側位 X 線片上測量融合節段椎體前緣高度（height of the anterior bord，HAB）和椎體后緣高度（height of the posterior bord，HPB），其中 HAB 為融合節段椎體前上緣至前下緣之間的距離，HPB 為融合節段椎體后上緣至后下緣之間的距離。計算術后 6 個月及末次隨訪與術后即刻的 HAB 或 HPB 差值，差值≥3 mm 均視為發生植入物（Cage 或人工椎體）沉降[13]。
椎體融合標準：末次隨訪時行 CT 掃描，應用 Brantigan&Steffee 脊柱融合分級評估人工椎體穩定性、界面骨融合情況，將 4、5 級合并視為融合并計算融合率[14]。
1.6 統計學方法
采用 SPSS24.0 統計軟件進行分析。計量資料均符合正態分布，數據以均數±標準差表示，兩組 JOA 評分、VAS 評分和融合節段 Cobb 角比較采用重復測量方差分析，若不滿足球形檢驗，采用 Greenhouse-Geisser 法進行校正；兩組間手術時間、住院時間、術中出血量、末次隨訪 JOA 評分改善率、末次隨訪與術后即刻 Cobb 角差值、術后 6 個月和末次隨訪時 HAB 及 HPB 差值比較采用獨立樣本 t 檢驗。計數資料以率表示，組間比較采用秩和檢驗或 Fisher 確切概率法。檢驗水準 α=0.05。
2 結果
3D 打印組手術時間顯著少于 TMC 組，差異有統計學意義（t=3.336，P=0.002）；兩組住院時間和術中出血量比較差異均無統計學意義（P>0.05），見表 4。兩組患者均獲隨訪，隨訪時間 12～19 個月，平均 16 個月。兩組術后均未發生明顯并發癥，僅 3D 打印組術后第 2 天出現 1 例反流性咽喉炎，系術中操作引起，1 周內消失。見圖 2、3。
表4
兩組患者圍術期各指標比較（）
Table4.
Comparison of perioperative indexes between the two groups ()
圖2
3D 打印組患者，男，48 歲，C3～6脊髓型頸椎病
a. 術前 X 線片；b. 術后即刻 X 線片；c. 術后 6 個月 X 線片示植入物沉降不明顯，頸椎曲度尚可；d. 術后 15 個月 X 線片示植入物沉降不明顯，頸椎曲度尚可；e、f. 術后 15 個月 CT 示植入物融合，沉降不明顯
Figure2. A 48-year-old male patient of cervical spondylotic myelopathy at C3-6 in 3D printing groupa. X-ray film before operation; b. X-ray film at immediate after operation; c. X-ray film at 6 months after operation showed that the implant subsidence was not obvious and the curvature of cervical vertebrae was acceptable; d. X-ray film at 15 months after operation showed that the implant subsidence was not obvious and the curvature of cervical vertebrae was acceptable; e, f. CT at 15 months after operation showed that the implant fusion and subsidence was not obvious
圖3
TMC 組患者，男，55 歲，C4～7脊髓型頸椎病
a. 術前 X 線片；b. 術后即刻 X 線片；c. 術后 6 個月 X 線片示植入物出現沉降，頸椎曲度減小；d. 術后 13 個月 X 線片示植入物沉降明顯，頸椎曲度變直；e、f. 術后 13 個月 CT 示植入物融合，沉降明顯
Figure3. A 55-year-old male patient of cervical spondylotic myelopathy at C4-7 in TMC groupa. X-ray film before operation; b. X-ray film at immediate after operation; c. X-ray film at 6 months after operation showed that the implant subsided and cervical curvature decreased; d. X-ray film at 13 months after operation showed that the implant subsided obviously and the cervical curvature became straight; e, f. CT at 13 months after operation showed that the implant was fused and subsided obviously
重復測量方差分析示，JOA 評分、VAS 評分與 Cobb 角各時間點間差異均有統計學意義（P<0.05）。JOA 評分中時間與組別有交互作用（F=3.705，P=0.025），隨時間延長，3D 打印組與 TMC 組 JOA 評分升高幅度不同，3D 打印組升高幅度更大。VAS 評分中時間與組別無交互作用（F=3.038，P=0.065），且兩組間各時間點評分差異無統計學意義（F=0.173，P=0.681）。Cobb 角的時間與組別有交互作用（F=15.581，P=0.000），隨時間延長，3D 打印組與 TMC 組 Cobb 角變化幅度不同，其中 3D 打印組升高幅度更大，TMC 組下降幅度更大。末次隨訪時兩組 JOA 評分改善率差異無統計學意義（t=0.681，P=0.502），但 3D 打印組 Cobb 角差值顯著小于 TMC 組，差異有統計學意義（t=5.754，P=0.000）。見表 1～3、圖 4。
圖4
兩組患者手術前后各時間點臨床指標比較
a. JOA 評分；b. VAS 評分；c. 融合節段Cobb 角
Figure4. Comparison of clinical indexes at different time points of pre- and post-operation between the two groupsa. JOA score; b. VAS score; c. Cobb angle of fusion segment
末次隨訪時 3D 打印組和 TMC 組植入物融合率分別為 92.3%（12/13）和 87.5%（14/16），差異無統計學意義（P=1.000）。3D 打印組和 TMC 組術后 6 個月植入物沉降發生率分別為 15.4%（2/13）和 18.8%（3/16），末次隨訪時分別為 30.8%（4/13）和 56.3%（9/16），差異均無統計學意義（P=1.000；P=0.264）。術后 6 個月和末次隨訪時 3D 打印組 HAB、HPB 差值均低于 TMC 組，差異有統計學意義（P<0.05）。見表 5。
表5
兩組患者術后 6 個月和末次隨訪時 HAB、HPB 差值比較（，mm）
Table5.
Comparison of HAB and HPB differences between the two groups at 6 months after operation and last follow-up（, mm）
3 討論
ACCF 和 ACDF 能夠恢復頸椎椎間高度，直接解除脊髓壓迫，具有穩定性強、恢復快、療效好的特點，是目前臨床常用的治療脊髓型頸椎病和頸脊髓損傷的手術方式。作為治療多節段脊髓型頸椎病的傳統前入路手術，ACDF 或 ACCF 各有優缺點。ACDF 已廣泛用于治療單節段脊髓型頸椎病并取得肯定療效[15-16]。但治療多節段頸椎病時，前路減壓融合術后，頸椎前凸恢復不充分會造成頸椎不穩、軸向疼痛，并對植入物融合率有重要影響，可能影響功能恢復。Li 等[17]研究表明，ACDF 治療多節段頸椎病術后可保持良好的頸椎前凸，但手術視野較窄，可能造成減壓不充分，術中需植入多個 Cage，增加手術難度和操作時間，且醫療費用也相應增加。相對于 ACDF，ACCF 操作空間更大，一定程度上降低了手術難度，且對脊髓刺激較小，利于術后恢復。但 Liu 等[18]認為在多節段頸椎手術中需植入較長的 TMC，從而降低了頸椎穩定性，且頸椎前凸恢復不充分，術后骨性融合率較低，增加了植入物沉降風險。
ACCF 聯合 ACDF 治療多節段脊髓型頸椎病由 Singh 等[19]首次提出，他們認為與單純 ACCF 相比，ACDF 聯合 ACCF 在頸椎屈伸和側彎重建中具有更強的生物力學穩定性。研究表明[4，18]，聯合減壓方式能夠減少術中出血與創傷；良好的術中視野有助于植入物準確放置；術后能夠恢復良好的頸椎前凸，增加融合節段穩定性，且不需要額外后路穩定，提高了融合率，減少了術后并發癥。
ACDF 聯合 ACCF 能否重建頸椎穩定性，主要因素之一為植入材料的選擇。目前常用植入材料有自體三面皮質骨塊、TMC、Cage、3D 打印人工椎體和較少使用的同種異體骨等。TMC 具有強度高、中空網格狀結構可結合自體骨植入、能夠重建即刻穩定性等優點，廣泛應用于臨床[14]。Ji 等[20]研究表明，鈦網與終板的接觸為點狀接觸，易引起終板塌陷、造成鈦網沉降，部分患者可引起神經癥狀，加速鄰近節段退變[5]。而 3D 打印人工椎體和 Cage 因其微孔結構增加了骨-材料接觸面積，能夠很好地與周圍骨組織結合，以達到骨性融合，從而減少了植入物沉降，更好地維持了頸椎高度與生理曲度[10，12]。
本研究結果顯示，兩組患者住院時間和術中出血量并無顯著差異，但 TMC 組手術時間顯著長于 3D 打印組。由于鈦網在植入前需要修剪，中空的鈦網中心需要填塞更多骨泥，且與椎體上下終板不能緊密接觸，可能導致植入困難，從而延長手術時間。術后各時間點兩組間 JOA 評分和改善率及 VAS 評分均無顯著差異，是因為這兩種評分結果取決于手術減壓效果，說明兩種植入物均能重建頸椎即刻穩定性，具有相似的減壓效果。TMC 組椎體高度丟失大于 3D 打印組，且在隨訪期內隨時間增加椎體高度丟失進一步加重，末次隨訪時 TMC 組 16 例患者中有 9 例發生植入物沉降。盡管部分患者影像學提示已出現植入物沉降，但臨床療效未受明顯影響，這與 Ji 等[21]的觀點一致。
本研究發現，鈦網與椎體終板接觸的尖端不規則，增加了植入難度，術中可能需要撐開更大空間，使得鈦網兩端壓強增加，從而增加了術后鈦網沉降率。由于鈦網與椎體終板的接觸為點狀接觸，縮小了與相鄰椎體終板的接觸面積，術后可能發生鈦網尖端刺入椎體，導致植入物沉降。發生沉降后，除了直接導致椎間高度丟失外，間接影響是減小頸椎生理前凸角度，其減小程度與沉降高度和位置有關。本研究中我們發現，兩組 HAB 丟失大于 HPB，導致頸椎融合節段 Cobb 角減小，且 TMC 組頸椎融合節段 Cobb 角減小程度大于 3D 打印組。鈦網多為圓柱形，其結構無法與術前頸椎生理前凸角度相吻合，也是造成頸椎融合節段生理曲度丟失的另一原因。而頸椎生理曲度的丟失又降低了頸椎生物力學穩定性，增加頸椎退變發生率，導致疼痛等各種不適癥狀，同時也降低了對外力的抵抗作用，增加了頸椎受損傷的潛在風險。
3D 打印人工椎體與 3D 打印 Cage 適合不同患者不同椎體終板形態，能夠與椎體上下終板的解剖形態相吻合，最大限度接近頸椎生理狀態，有效增加了接觸面積，從而達到 3D 打印人工椎體和 3D 打印 Cage 與椎板界面密切咬合，減少了植入物和椎體終板間的壓強，恢復了頸椎生理曲度[22-23]。本研究結果顯示，3D 打印人工椎體和 3D 打印 Cage 顯著減少了融合節段頸椎高度及融合節段 Cobb 角丟失，維持了頸椎生理曲度。3D 打印人工椎體與 3D 打印 Cage 具有微孔結構，類似人體骨骼的骨小梁，大大增加了骨-材料接觸面積，從而使植入物更好地與周圍骨組織結合，縮短融合時間，達到更穩定的融合。3D 打印人工椎體與 3D 打印 Cage 為中空狀結構，可以將術中咬除的椎體制成骨泥填充其中，誘導骨生長。術前通過 CT 三維立體重建，模擬完全復位后的椎體，從 3D 打印椎體庫選出與患者自身頸椎相仿的通用 3D 打印人工椎體與 3D 打印 Cage（高度誤差不超過 2 mm）。術中減壓后，在撐開器撐開狀態下直接植入即可，放松撐開器后就能達到即刻穩定。既節省了修剪、選擇假體的步驟，有效縮短了手術時間，也使植入更方便，手術更加微創、精確。
本研究局限性：① 病例數較少，需要更大樣本量來研究論證；② 隨訪時間短，需要遠期進一步隨訪結果；③ 植入物為鈦合金材料，術后存在影像學上的遮擋，對測量結果和融合率的精確判斷造成了一定影響。
綜上述，在 ACCF 聯合 ACDF 治療多節段脊髓型頸椎病中，采用 3D 打印人工椎體和 3D 打印 Cage 能達到與 TMC 和 Cage 相似的臨床效果。由于其微孔結構以及與自身椎體相仿的形態和高度，與 TMC 組相比，3D 打印組手術時間更短，具有更好的骨-材料結合界面，在短期研究中假體沉降高度更少，在維持頸椎高度與曲度方面優于 TMC 組，為多節段脊髓型頸椎病的手術治療提供了參考。
作者貢獻：王志強負責數據收集整理、統計分析、病例隨訪與文章撰寫；馮皓宇、馬迅、陳晨負責手術實施，數據收集整理；鄧晨負責數據收集整理、統計分析、病例隨訪；孫麟、馮皓宇負責研究設計并對文章內容作批評性審閱。
利益沖突：所有作者聲明，在課題研究及文章撰寫過程中不存在相關利益沖突。
機構倫理問題：研究方案經山西醫科大學第三醫院倫理委員會批準。患者均知情同意。
