——全脊椎置换治疗成人C7孤立性浆细胞瘤一例
Reconstruction of the lower cervical spine using a personalized 3D printing artificial vertebral body and lamina
——A case report of C7 SPB cured by total vertebral replacement
蔡立宏1，雷青2，蒋明辉2，陈立2，吕国华3*，邓婷2
（1长沙市第三医院放射影像科、长沙市3D打印技术医学应用研究所；410015；2长沙市第三医院骨科 410015；3中南大学湘雅医学院湘雅第二附属医院脊柱外科 410000）
关键词：孤立性浆细胞瘤；3D打印，人工椎体；人工椎板；全脊椎置换；下颈椎
第一作者 蔡立宏 主治医师 Tel:13786177957；E-mail:65019078@qq.com
通讯作者 雷 青 主任医师 Tel:13077309988；E-mail:13077309988@139.com
脊柱孤立性浆细胞瘤(solitary plasmacytoma of bone，SPB)是一种起源于骨髓造血干细胞的孤立性的溶骨性病变，本病很少见，其发生率据报道仅占浆细胞瘤的3%-5%；存活者数年后多又逐渐发展为多发性病变[1]。其病理改变为单一形态弥漫性增生的肿瘤性浆细胞，浸润和破坏受累骨及其周围软组织[2]。常见于胸椎，颈椎发病少见[3]。近期我院骨科收治了一例C7孤立性浆细胞瘤的患者，利用3D打印技术重建了脊柱的稳定性。3D打印个性化人工椎体及椎板的制作理念是将计算机辅助技术与患者影像学数据相结合设计并以逐层打印的方式制作出与患处形态高度匹配的人工椎体及椎板。本文即对我院利用3D打印个性化人工椎体及椎板在此例患者行全脊椎切除后下颈椎稳定性重建的病例报道。
病情介绍 52岁男性患者，因双侧肩背部、双肘疼痛3个月，双下肢麻木、四肢乏力、行走不稳1个月于2016年2月19平车入院。入院查体：脊柱胸段侧后凸畸形，颈椎前凸角度增大，颈胸段棘突轻压痛，伴叩痛。双上肢肩外展，屈肘肌力正常，伸肘肌力Ⅳ级，双侧腕背伸及双手握力及骨间肌肌力Ⅳ级，双手、双前臂尺侧针刺觉减退，双肘内侧痛觉过敏，双侧肱三头肌反射减弱；双下肢屈髋、伸膝、足背伸肌力Ⅲ级，双下肢肌张力增高，左膝反射亢进，右膝反射及双侧踝反射活跃。双侧肋缘以下深浅感觉均减退，双侧霍夫曼征（-），双侧Rossolomo征（-），左侧巴氏征（+），右侧巴氏征（-）双侧踝阵挛（+-），VAS评分9分，JOA（17分法）评分6分。实验室检查：肿瘤标志物（-）；结核抗体lgM（-）；本周氏蛋白（-）；痰培养（-）；X线平片示C7椎体楔变压缩明显，附件见骨质破坏（图1）；CT示C7椎体骨质破坏、压缩性骨折、轻度滑脱，并见强化均匀软组织肿块影（图2）；MRI示C7椎体骨质破坏、压缩明显，呈稍长T1稍长T2不规则异常信号，压脂T2WI呈稍高信号，增强T1WI见明显强化，相应节段颈髓受压并可见变性; C6椎体向前滑脱（图3）。头颈部CTA未见明显异常；SPECT：下位颈椎骨质代谢异常；脊柱侧弯，肺部CT：肺气肿，支气管扩张并感染，左侧胸腔少量积液。活组织病理检查结果示： C7浆细胞瘤；根据患者病史及检查资料术前诊断为：孤立性C7浆细胞瘤，颈椎不稳、颈椎管狭窄伴不全截瘫（Asia C），脊柱侧弯畸形。
手术过程 肿瘤根据Enneking系统[4]分期为IIB；Weinstein Boriani Biagnini[1]分型为WBB1-12，A-D；Frankel D级。术前将患者C5-T3脊椎、血管、神经及瘤灶按1:1打印出3D模型（图4c），术前通过计算机模拟全脊椎切除手术，根据肿瘤性质和侵蚀范围我们认为患者宜行C7病灶清除+3D打印个性化人工全脊椎置换术，因患者一般情况较差，如行前后路一期手术，时间长、术中出血多，可引起严重并发症，因此决定一期后路切除C7椎板及其他附件结构，清除周围可疑病灶、植入3D打印个性化人工椎板并椎弓根钉棒系统固定植骨融合，再行二期前路切除C7椎体并植入3D打印个性化人工椎体以重建患者下颈椎稳定性，为此术前通过自主设计并采用德国Concept Laser M2金属打印机、医用钛合金（Ti6Al4V）加工人工椎体、椎板，采用传统数控机床加工人工椎体锁定螺钉、并使用SLA设备加工个性化C5、C6、T2、T3椎弓根钉置钉导板（图4d、e）。
患者一期颈后路C7椎板及其他附件切除，病灶清除+3D打印个性化人工椎板植入+C5、6-T2、3椎弓根钉内固定+植骨融合术，术中发现C7椎板及小关节均遭破坏，残留少量骨质，C7周围软组织亦有改变，C6向前脱位。先用椎弓根钉置钉导板建立C5、6及T2、3椎弓根钉钉道，右侧用连接棒临时固定，逐步分块切除C7后方附件至右侧椎弓根，见C7平面椎管内填充肿瘤组织，脊髓受压，予以清除，再将连接棒换至左侧，清除右侧病灶，大量生理盐水冲洗术区后于C6-T1间覆盖3D打印个性化人工椎板，上双侧连接棒压紧人工椎板，见椎板固定好，C6复位满意，打磨C5、6及T1、2椎板皮质，创造植骨床，大量人工骨平铺于C5-T2及人工椎板后方行植骨融合。二期颈前路C7病变椎体切除+3D打印个性化人工椎体植入重建+植骨融合术，术中暴露C6、7及T1前方，见C7椎体破坏双侧颈长肌水肿，其下方少量软组织包块，C6/7、C7/T1椎间盘组织尚可。逐步清除C7椎体及上下椎间盘组织，并切除残留的椎弓根，暴露硬膜，见硬膜无肿瘤浸润表现，大量生理盐水冲洗术区后置入3D打印个性化人工椎体，见人工椎体高度、大小和间隙匹配良好，取出人工椎体后，在髂前上棘处掏取松质骨填入人工椎体内压实，再次将人工椎体置入C6-T1椎体之间，上下分别向C6及T1椎体内拧入两枚14mm锁定螺钉。常规关闭切口。手术顺利，两次手术术中出血量共约1000ml。术后病理学检查支持浆细胞瘤的诊断（图5）。
术后患者恢复良好，双下肢各关键肌肌力恢复至Ⅳ级，肌张力明显下降，一期手术后3天可下床行走，伤口愈合良好，无其他血管神经损伤、脑脊液漏、感染等并发症。术后复查X线椎体及椎板位置形态满意；术后复查CT示C5、C6、T2、T3椎弓根钉钉道满意；椎体椎板和周围骨质匹配良好。VAS评分0分，JOA（17分法）评分12分。术后３周进行放疗。
术后5个月复查X线椎体及椎板位置形态满意；CT示椎体椎板骨长入良好（图8），VAS评分0分，JOA（17分法）评分17分。
讨论 颈椎SPB是一种少见的脊柱肿瘤，有向多发性骨髓瘤转化的风险[5, 6]。治疗方式首选放疗，但患者一旦出现明显脊柱不稳、椎体结构破坏或神经症状时应积极手术干预，恰当的治疗方式可以阻止孤立性的浆细胞瘤向多发性骨髓瘤发展的进程[5]。目前文献报道中对于SPB的手术方式以及策略并无明确的共识，对于累及整个节段的脊柱原发肿瘤经典的手术方式主要还是前后路联合全脊椎切除术，尽可能彻底切除肿瘤并避免对周围血管神经的损伤[1, 7]。但彻底切除病灶后，重建脊柱稳定性存在一定的难度。以往常用自体骨移植，但椎体切除后需要大量植骨，自体骨取材受到了一定的限制，且术后容易出现植骨块移位、假关节等问题（文献）；也曾有报道使用骨水泥对病椎切除后进行填充，但因其固化产热可能损伤周围神经、远期稳定性欠佳而未广泛开展[8]；近年来较为常用的植入物——包括钛笼和人工椎体等虽然解决了这些问题，但仍可引起诸多术后并发症，包括钛网切割、下沉、移位等，有文献报道钛网下沉率高达5%-50%[9, 10]，其他可能出现的问题还包括强度不够、人工椎体不适合患处形态等问题，这些均可引起融合节段高度丢失、内固定断裂，融合不确切，内固定物移位，甚至脊髓再次受压等情况[11]。早期的人工椎体设计上利用锐刺或普通螺钉固定于远近两节椎体间，固定效果欠佳，一旦椎体滑脱，存在损伤周围血管神经的风险；近年来n-HA/PA66复合材料制成的人工椎体有较好的临床效果[12]，但制式的人工椎体始终存在与患处匹配精度较差的问题。
而传统术式中病变的椎体椎板及附件切除后发生失败综合症的几率高达5%-10%，使得手术效果大打折扣[13]；许多学者试图采取各种物理和化学方法防治椎板切除后硬膜及神经根与周围组织黏连的情况，包括在硬膜囊及神经根周围填充半流质材料，如几丁糖、透明质酸等，但也由于其流动性使得药效不稳定，未广泛应用于临床；近年来有文献报道使用n-HA/PA66复合物等材料制成的人工椎板进行椎板成形术，抗形变及防止黏连的效果较好，但术中仍需修剪以适配患者脊柱解剖结构[14]；
本例手术中采用的3D打印个性化人工椎体及椎板系由钛合金粉末作为原料，以患者个体数字模型作为基础，通过逆向工程软件反向求出人工椎体及椎板与骨质的接触面。以逐层打印的方式制作；具有与患处形态高度匹配、固定切实安全的特性。我们设计的人工椎体完全按照患者一期手术后C6-T1之间的间隙形态和高度进行设计，保证患者术后恢复原有的椎体高度且不会出现脊髓过伸的情况，且利用锁定钉结构固定于上下椎体使得椎体固定切实；此外椎板也根据患者个体资料进行设计，术中无需塑型缩短手术时间；椎板后方可以植骨，利用椎板的孔隙结构来增加骨长入的可能性，实现下颈椎的360°融合。一期手术中后路椎弓根钉置入采用3D打印置钉导板，显著缩短了置钉时间、减少了术中出血量、保证了后路椎弓根钉位置精确且不会与前路人工椎体锁定钉发生碰撞。
本病例使用3D打印个性化人工椎体及椎板行全脊椎置换具有以下优点：①使用全3D打印锁定钉结构固定于上下椎体；②3D打印人工椎板的应用使得脊柱得到了360°固定及融合；③个性化设计的椎体及椎板明显缩短了手术时间，减少了出血量并降低了感染风险。④该人工椎体孔隙率70%，直径400μm；椎板孔隙率60%，孔直径600μm，可以提高假体植入后的稳定性及骨性融合的概率；⑤术前精确的设计保证了钉道的精确性及前路锁定钉避免后路椎弓根钉发生碰撞。从本病例来看3D打印个性化人工椎体及椎板用于全脊椎置换术较以往具有明显的优势，但其应用的可靠性仍需远期随访和大量的研究来证实；本病例是其应用于临床的初步探索。
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论文作者:蔡立宏1，雷青2，蒋明辉2，陈立2，吕国华3*，邓婷2
论文发表刊物:《中国急救医学》
论文发表时间:2017/8/30