10.脊柱外科进展.ppt

1、脊柱外科的现状与进展 刘忠军 北京大学第三医院骨科暨脊柱外科研究所 2017.12 北京,骨科学发展历史, 骨科学(矫形外科学） Orthopaedics 希腊字 Orthos + Paidios “矫正”“矫直” 儿童 （法国巴黎大学教授 Nicola Andry 1971年命名）,古老的骨科手术器械,古老的骨科治疗方式,骨科学发展历史, 西医现代骨科学：270年历史 （西医古代骨科学：公元前2830年） 1741年：第一部骨科专著LOrthopedie 1790年：第一所骨科医院（瑞士Orbe) 19世纪：骨生理和病理学研究（骨痂形成，骨髓炎等研究） 骨折的牵引和手术治疗 麻醉（1842年

2、Crawford Long使用乙醚）、止血带 的使用(Lister)，X线的发现（1855年，Wilhelm K. Roentgen)促进了骨科手术技术的开展。 希腊字 Orthos + Paidios “矫正”“矫直” 儿童 （法国巴黎大学教授 Nicola Andry 1741年命名）,骨科学发展历史, 西医现代骨科学： 20世纪前期：骨科学进一步发展（中心由欧洲美国） 碱性磷酸酶的发现（Robinson,1923) 促进了骨生 理及骨病理的研究进展； 磺胺（Domagk,1935)、青霉素（Fleming, Chain 及Florey 1929,1935)的发明使骨科修复重建手术的开 展

3、成为可能； 第一所康复医院建立（Robert Jones医生和Agnes Hunt护士，英国近代骨科奠基者，1919）。 希腊字 Orthos + Paidios “矫正”“矫直” 儿童 （法国巴黎大学教授 Nicola Andry 1741年命名）,骨科学发展历史, 西医现代骨科学： 20世纪后期：骨科手术技术水平迅速提高 5060年代：骨折内固定技术逐渐推广应用 70年代：脊柱内固定技术逐渐兴起 80年代：关节置换手术、关节镜手术及脊柱椎 弓根固定技术逐渐推广。 90年代：骨科手术技术创新、改进、完善。 21世纪：骨科手术技术和理念不断更新,骨科学发展历史, 中国骨科学的发展 中医骨伤：3

4、000余年历史 周礼天官篇列有疡医科（公元前1100-770） 华佗（147207）“刮骨疗毒”，使用“麻沸汤” 葛洪（晋代261347）用竹夹板固定治疗骨折 巢元方（隋代 581618）发展缝合、清创术 蔺道人（唐代 841846）著仙授理伤断续方 危亦林（元代 12771347）著世医得效方 吴谦（清代 1742）著医宗金鉴正骨新法要旨,骨科学发展历史, 中国骨科学的发展 西医（现代）骨科学 鸦片战争（1840）后：西医东渐 18401920：英、美、法、德、俄等国医生自沿海各 省进入中国传播西医骨科。 19201940：中国人开始发展国内现代骨科学,1937年中华医学会骨科小组成立 后排

5、：任廷桂，叶衍庆（朱履中） 前排：胡兰生，牛惠生，孟继懋,直立： 人类的重要特征 人类文明的开始 人类脊柱疾病 ,脊柱外科发展现状及特征, 基础研究为相关疾病治疗提供愈益重要的 理论依据 手术技术水平的提高使愈来愈多疑难重症 获得治疗机会 治疗方式以及内容的改变给相关护理及康 复工作带来新的理念和挑战,现代脊柱外科手术的特点, 高难度、高技术含量的手术增多 手术兼有微创化和超大型化趋势 高龄或幼龄手术患者增多 围手术期患者管理的理念与内容更新 手术器械与设备的数量、种类显著增加 手术病人的施术体位多样化、个性化 手术节奏明显加快，效率明显提高,近年来脊柱外科的主要进展,一、脊柱内固定技术的应用

6、 使脊柱外科面目焕然一新,“Operation being obviously out of the question” 手术治疗：纯属“谈不上”的话题 .,脊柱疾病的手术治疗,上世纪30年代之前,Origins of Anterior Approach? -First in spine,1944Crowe and Williams：Transoral approach for osteoma,Denaro and Di Martino. CORR. 2011,脊柱疾病的手术治疗,上世纪40-60年代：前路手术技术的开展,2 Major Pioneers in Anterior Cervica

7、l Surgery 20th Century,Robert Robinson 1914-1990 Orthopaedic Surgeon,Ralph B. Cloward 1908-2000 Neurosurgeon,versus,1955 Robinson and Smith Bulletin Johns Hopkins 1st ACDF,1958 Cloward J Neurosurg Cylindrical bone bowel,Cloward，1960,缺点 畸形纠正能力差 术后石膏外固定、卧床时间长 假关节形成发生率,石膏固定,牵引,男 59岁，前路减压及融合术后14年,男 61岁

8、前路 C4-5，5-6减压及融合术后8年,CT应用于脊柱外科,Spine (Phila Pa 1976). 1981 Sep-Oct;6(5):423-7. Wedge JH, Tchang S, MacFadyen DJ. Computed tomography in localization of spinal osteoid osteoma,脊柱疾病的手术治疗,上世纪70-90年代：诊治技术进展,MRI应用于脊柱外科,AJNR Am J Neuroradiol. 1985 Mar-Apr;6(2):229-36. Hyman RA, Edwards JH, Vacirca SJ, Ste

9、in HL. 0.6 T MR imaging of the cervical spine: multislice and multiecho techniques.,脊柱疾病的手术治疗,上世纪70-90年代：诊治技术进展,1930 1950 1970 1990 2000 2010,1970 Orozco and Liovet 1st use of anterior cervical plate Produced by ASIF(later Synthes),Moltakhar and Trost,Neurosurg Focus. 2004,“Soon after, we enter the

10、age of METAL”,脊柱疾病的手术治疗,上世纪70-90年代：颈椎固定技术的开展,1930 1950 1970 1990 2000 2010,Problems with both: Unrestricted(screw can backout) No fixed angle Bicortical screws needed,Moltakhar and Trost,Neurosurg Focus. 2004,“Soon after, we enter the age of METAL”,脊柱疾病的手术治疗,上世纪70-90年代：颈椎固定技术的开展,1930 1950 1970 1990

11、2000 2010,Moltakhar and Trost,Neurosurg Focus. 2004,“Soon after, we enter the age of METAL”,脊柱疾病的手术治疗,上世纪70-90年代：颈椎固定技术的开展,1986 Morscher(Switzerland) Modified Orozco plate 1991 introduced in US(by Synthes) CSLP,Improvement: Fixed angle screw No need for bicortical Prevents backout,技术改进： 螺钉角度固定 不再需要穿

12、透双侧骨皮质 锁定装置防止螺钉后退,颈椎前路内固定,CSLP Morscher, 1986,ORION Lowery, 1994,Butare continued ”advancements” driven by necessity or need for market share,多种颈椎前路内固定装置和技术源源不断涌现,颈椎外伤,1995年6月国内第一例颈椎前路带锁钢板的临床应用,颈椎病脊髓型 脊髓前方受压,颈椎前路C3-4间盘切除，C5椎体切除+植骨+钛网植入+带锁钛板固定,颈椎后路内固定技术,颈椎后路内固定技术,Subaxial Fixation,OC Fixation,Occipit

13、o-Cervical Constructs (RA,Fractures, Tumors),OC Fixation,Occipito-Cervical Constructs (RA,Fractures, Tumors),车祸伤,前、 后方联合入路颈椎椎体切除、脊髓减压及内固定,颈椎不稳+后凸畸形 颈椎前后联合入路手术,DR. Paul Harrington “ Dr. Eduardo Luque,胸腰椎椎弓根内固定技术 -脊柱稳定性重建的标志性技术,M 23yo. 4 ds. after car accident T6-7 fracture & complete dislocation with

14、 intact neurological function,7 ds. Post-Op.,6 ms. Post-op.,患者男性，23岁 入院19天前自14米高处坠落,L 2骨折复位固定,椎管狭窄行减 植骨及固定,腰椎滑椎行复位及固定,胸腰椎前路内固定技术,腰椎陈旧骨折伴神经损伤,腰椎前后联合入路 减压、矫形+内固定,近年来脊柱外科的主要进展,二、脊柱微创手术技术的应用 是脊柱外科重要发展趋势,脊柱微创手术 微创概念及意义, 微创 微小创伤 “minimally invasive” “less invasive” 意义 ： L E S S Less postoperation pain 疼痛轻

15、 Early return to work 恢复快 Smaller surgical trauma 创伤小 Short hospitalization 住院短 “外科学发展的重要方向之一”,微创手术,微创切口 放入扩张管及工作通道,颈椎病 颈椎病 C5-6间盘突出,椎间植骨 脊髓压迫解除,术 后,术后三个月,术后第一天,术后第三天,M O R E,Multidiscipline team 费工 Operation time longer 费时 Require equipment 费钱 Experience disability 费力,Less invasive surgery （微创切口手术）

16、,胸腔微创手术经胸腔镜手术技术,Miaspas TL - Set“ Specific instruments for thoracoscopic approach configurated by Dr. Beisse / Dr. Potulski, BG Murnau,Approach Thoracoscopic - Miaspas TL,胸腔镜下所见,手术效果,胸腔镜辅助下脊柱侧弯矫正,腰椎小切口手术技术,L2椎体病变,MIS：腰椎固定与融合手术,工作通道 技术 椎体间 融合,75,1.Pre-op Plannig,2. NIM Set-up,2. NIM Set-up,3. OR Setu

17、p,4. Localization,5. Incision,6. Dissection,7. Ante-Psoas,8. Retractor,9. Disc Prep,10. Implantation,11. Closure,应用放射性粒子植入 技术治疗脊柱肿瘤,枕颈后路固定 + 放射例子植入,脊柱微创手术的发展趋势,微创手术所占比例仍在继续增加 微创技术在应用过程中优胜劣汰,微创理念比微创技术本身更重要 微创难以完全取代开放性手术技术 微创手术疗效需要循证医学研究的检验,近年来脊柱外科的主要进展,三、脊柱非融合手术技术的开展 使脊柱外科的理念发生变化,颈椎病术后相邻节段退变,腰椎病术后相邻节

18、段退变,非融合性颈椎手术 人工椎间盘植入术 特点：保留椎间关节运动 目的：防止融合相邻节段退变 指证：尚未显著退变的颈椎,23岁C4-5间盘突出，脊髓受压,31岁，C5-6间盘突出，脊髓受压,腰椎人工椎间盘技术,L5/S1融合， L4/L5出现不稳定征象,53岁腰椎融合后 9 年随访所见,人工椎间盘X线片所见,病人12年随访结果,负荷,高应力,负荷,应力降低,生物学效应,椎间盘细胞得到修复,腰椎棘突间稳定装置的应用,Wallis,X-Stop,Diam,Coflex,腰椎棘突间非融合稳定技术,关节突关节间非融合技术 ?,脊柱非融合手术的发展趋势,人工椎间盘保留运动功能的作用得到认可 优于融合技

19、术的预期目标并未真正实现,仿生能力更强的非融合技术仍在研制 应用前景？,近年来脊柱外科的主要进展,四、脊柱高水平手术技术的开展 使疑难重症的治疗显著改观,难复性寰枢椎脱位的复位及固定技术：,经前方松解，经后路复位、固定技术,理念与技术上的重要突破,103 ,23,应用前方撑开、后方加压技术矫正胸椎后凸,脊柱后凸畸形的矫正,男，十五岁，L1-2半椎体畸形,脊柱肿瘤彻底性切除 全脊椎切除技术,全脊椎切除示意图,病例二：男，59岁，C3-5恶性血管内皮瘤,手术后 6 年.,M 25yo C2 Giant cell tumor,4d Post-Op.,C1 C3 “mesh fixture” fixa

20、tion for reconstruction,2.5y Post-Op.,病例一：男 26岁，寰枢椎广泛破坏的软骨肉瘤,3 days post-op,4 weeks post-op,“en bloc“ Total Spondylectomy,女，52 岁 乳腺癌术后10年，疼痛3个月， 下肢无力2个月，行走需搀扶，放化疗无效,T 8，9 椎体及附件破坏性病变,50,经后路 T8，9 “en bloc” total spondylectomy,1 year Post-Op.,M 26ys, T2 Giant cell tumor,L2 vertebrectomy L1-3 autografti

21、ng & plate fixation L1-3 pedical fixation posteriorly,3yr Post-OP,曹xx 女 45 岁 住院号4610719 T4-8 复发性脊索瘤 （2004, 2006,2010三次手术；T5以下感觉、运动及二便功能完全丧失）,高难度脊柱手术的发展趋势,手术技术日趋成熟并得到不断推广 多学科协同合作为疑难手术提供保障,“手术刀”的作用并非经久不衰 综合性治疗的作用正在日益凸显,C2椎体、齿突、双侧椎弓根骨质破坏，C1/2脱位,3,F 18yrs,2015.1.6行Halo-vest固定,2015.1.15 后路C1后弓、C2椎板及双侧附件切

22、除， 椎动脉神经根游离,枕颈固定融合C0-C3/4/5 术中透视：寰枢椎部分复位 术中冰冻病理：符合骨巨细胞瘤(GCT),Jan. 2015 Jul. 2015,狄诺塞麦（denosumab）1支：120mg 注射用法：上臂皮下注射 术后1个月：第1天、第7天、14天、28天各120mg 随后每个月120mg,治疗:,术后(及用药后)半年情况：生活自理,神经功能恢复情况 术后2个月： 手脚指（趾）开始活动； 术后4个月：能坐； 术后5个月：能站； 术后6个月：能走；,近年来脊柱外科的主要进展,五、诊治装备与技术的不断改良 使脊柱外科治疗实现精准化,种类繁多的骨科手术器械与设备,现代影像及介入技

23、术使脊柱疾病的诊治手段增加,超声、造影、电子计算机断层扫描（CT）、核磁共振成像（MRI)、核素扫描、 正电子成像（PET)等影像检查手段使脊柱疾病的诊治技术水平获得质的飞跃,导航技术使脊柱外科手术更安全、更准确,导航引导下胸腰椎减压手术,全碳纤维手术床,手术发展趋势： 安全化； 微创化； 精准化； 人性化。,手术相关装备的更新换代,手术头灯与放大眼镜,C-arm 术中成像设备 (“术中CT”),近年来脊柱外科的主要进展,六、学科交叉融合与科技创新 将促进脊柱外科继续发展,近年来脊柱外科的主要进展,六、学科交叉融合与科技创新 将促进脊柱外科继续发展,机器人与3D打印技术在脊柱外科的应用,脊柱微

24、创 与 机器人技术,国产骨科机器人,三维立体照片,时装,食品,珠宝设计,文物 复制,三维立体照片,人体组织器官,2D打印,3D打印,胚胎模型,US$ 600,3D打印技术的种类(材料): a.塑料 b. 金属 c.生物材料,3D打印技术的独特优势: 可以一次性快速制成复杂形状、结构和功能的物件,3D打印技术在脊柱外科的应用,模型与病变标本制作,C5-6右侧椎间孔区肿瘤,颈椎肿瘤病例术前评估及策划 3D打印模型显示肿瘤与血管关系,13岁 女 先天性脊柱畸形,术中所见及操作,术后所见: 腰椎半椎体切除，畸形矫正； 患者身高增加3cm（达142cm）,3D打印技术在脊柱外科的应用,C. 导板工具,导

25、向模板技术 在脊柱外科的应用,在模板引导下置入胸腰椎椎弓根螺钉 (昆明应用实例),通过计算机建立具有各种功能性结构的三维实体模型，然后将数据导入成型设备，使用金属粉末直接制造出金属部件的一种技术： “金属立体印刷技术” (“3D打印技术“) 优势：极大地减少了设计加工各类复杂金属成品的时间（一般数小时之内即可完成最终产品） 直接制造具有复杂几何表面与内部结构的产品,脊柱手术内植物研发创新的重要途径： EBM: Electron Beam Melting电子束熔融技术,上颈椎内固定技术的改进 3D打印技术能提供更好解决方案,颈椎人工椎体设计,塌陷钛网及断裂螺钉,动物实验,临床观察,人工椎体的自稳

26、型设计,研制骨长入融合式椎弓根螺钉： 螺钉尾端连接弹性材料 脊柱非融合,有望研究出操作简捷，非融合效果可靠的实用性临床手术技术,自稳定型3D打印钛人工椎体的相关研究,5、自稳定型人工椎体,Self-Stabilizing Arthificial Vertebtal Body Fabricated by Electron Beam Melting (“3-D Printing“),Micro-structural Surface Characteristics under Scanning Electron Microscope,6W,12W,Pre-Op.,3m Post-Op.,6m Pos

27、t-Op.,11m Post-Op.,19m Post-Op.,钛网（Titanium Mesh Cages）已经被广泛应用于颈椎椎体次全切除术 钛网塌陷相关合并症并不少见：颈痛, 神经功能功能障碍, 内固定断裂、松动 ,Chen Y et al, Subsidence of Titanium Mesh Cage A Study Based on 300 Cases.J Spinal Disord Tech 2008,21(7),489-492.,Kanayama M1 et al Pitfalls of anterior cervical fusion using titanium mesh

28、 and local autograft.J Spinal Disord Tech. 2003 ;16(6):513-8.,文献报告钛网塌陷率: 50% to 79.7%.,设计理念： 增加与相邻椎体接触面积 改善与相邻椎体解剖形态的帖附 设计金属微孔隙供骨组织长入 减少自体/异体植骨量,我们的最新设计：一种由EBM制造的孔隙金属颈椎人工椎体 (EBM：Electron Beam Melting 金属3D打印技术中的一种),人工椎体的进一步改进 ： 克服现有人工椎体的以下不足,内植物仍需要钛板及螺钉固定 内植物中心腔隙内充填碎骨,新型设计 - 自稳型人工椎体 (SSAVB): - 带有螺孔以直

29、接进行螺钉固定,无需钢板 - 带有金属微孔供骨组织长入以达到融合,有线元分析表明自稳型人工椎体较钛板+钛网组合具有更加生物力学稳定性,EBM颈椎椎间融合器和人工椎体临床观察所见,EBM颈椎人工椎体临床观察所见,13m Post-Op. (2012年12月手术),1d Post-Op.,13m Post-Op.,6m Post-Op.,3m Post-Op.,X-Ray Film,Clinical Followed Up.,13m Post-Op.,CT Image,定制化自稳型人工椎体的临床应用,M 12yso,C2单发病变，病理诊断：PNET,Stage Posterior tumor re

30、section & instrumentation,传统钛网,切除枢椎后前方手术固定的传统方式,传统钛网 支撑于寰椎前弓 与颈3椎体之间 支撑力弱 容易塌陷 容易骨折 容易移位 需要植骨 (将尸体骨 填入钛网),稳定性差,上颈椎内固定技术的改进,M 25yo C2 Giant cell tumor,4d Post-Op.,C1 C3 “mesh fixture” fixation for reconstruction,2.5y Post-Op.,3D打印枢椎,切除枢椎后前方手术的3D打印假体固定,3D打印枢椎 支撑于寰椎侧块 与C3椎体之间 支撑力强 不易塌陷 不易骨折 不易移位 不需植骨 (

31、邻近骨长入 金属孔隙),稳定性佳,Stage : Anterior C2 body replacement,3D Printing C2 Vertebra Body,3w post-op.,10d post-op.,3.5m Post-Op.,6m post-op.,9m post-op,外媒报道分析传播特点,1day post-op.,3 month post-op.,术后,二期前路手术: C2椎体切除 +人工枢椎植入及固定(2015.7.30),Stage two: Anterior tumor removing & 3D printing C2 body implanting 2016/

32、03,Pre-op.,F 47yo C2-5 chordoma Surgery stage : posterior tumor resection + C1-6 fixation,A.后路术后 依据CT数据 打印颈椎模型； B.根据颈椎模型 打印植入物 试体及假体。,前路手术,C2,3,4,5 Tumor Resection + 3Dprinting Implant Replacement,1week Post-op.,T10,T10,T11,T12,L1,L2,T12,CT MR,L2,TUMOR,M 40yo T10 L2 Chordoma,May. 2016,T10,L2,Stage I

33、：Posterior approach（May 6 2016） T10-L2 rear structure removing & T7-L5 Fixation,Stage II：a.（12 Jun 2016） Anterior-approach T10-L2 V-bodies removing,Filling the “pedicle”holes of AVB implant with polythene blocks,Stage II：b. Linking of A-P implant with pedicle screws by posterior approach,1mo post-op

34、.,11mo post-op,3mo post-op.,1y post-op,6mo post-op.,May 2017 In Xisha Islands （The South China Sea）,M 59yo recurrent L1-3 chordoma 5ys post-op,M 25yo recurrent T11-L1 giant cell tumor,3D printing AVB replacement after T11-L1 spondylectomy,3D打印内植物的应用价值： 脊柱疾病疗效及水平的提高； 骨融合理念与理论的突破？,20m post-op 7m post-

35、op,13m post-op,临床结果提示： 金属微孔内植物与宿主骨的整合 正在颠覆骨融合的传统理念！,大体标本及Micro-CT显示 EBM 钛合金假体微孔内骨 长入的情况（植入1年所见） *标本来自北京大学人民医院骨肿瘤科,股骨缺损模型（羊）,假体植入修复,3D打印钛合金微孔假体 植入羊股骨缺损区,Micro-CT & 硬组织切片 结果令人期待,Post-op.。,1mo. Post-op.,对照组（A）表面缺乏骨组织附着 涂层组仍有大量骨组织附着，骨与假体机械锁合,3D打印金属微孔的相关研究： 表面改性可加速骨长入，促进骨融合,微孔钛合金,微孔钛合金酸蚀,微孔钛合金微弧氧化,微孔钛合金微

36、弧氧化放大图,微孔钛合金酸蚀可增加骨细胞长入 微弧氧化甚至可诱导血管长入！,Lv J, Xiu P, Tan J, Jia Z, Cai H, Liu Z. 2015 Biomedical Materials,200,3D打印金属微孔的相关研究： 微孔内载入复合生长因子可促进骨长入,3D打印多孔钛合金填充辛伐他汀/泊洛沙姆407水凝胶 不仅促进骨整合，还促进骨长入和血管长入 （新西兰大白兔体内实验）,3D打印金属假体 微孔载药抗菌效果,3D打印金属假体微孔载入 万古霉素后的缓释曲线,3D打印金属微孔的相关研究： 微孔内载入万古霉素可实现抗菌功效,近年来脊柱外科的主要进展,七、循证医学研究日益得到重视 或将引导脊柱外科发展方向,“Evidence Based Spine Surgery“,Take home message,脊柱外科学的形成是脊柱相关疾病治疗探索的结果； “实践 理论 实践”是脊柱外科学的精髓； 学科交叉与技术创新是脊柱外科学发展的动力。,谢谢! Thank you!,