1、 脊柱外科的現狀與進展劉忠軍北京大學第三醫院骨科暨脊柱外科研究所 2017.12 北京骨科學發展歷史 骨科學(矯形外科學） Orthopaedics 希臘字 Orthos + Paidios “矯正”“矯直” 兒童 （法國巴黎大學教授 Nicola Andry 1971年命名） 古老的骨科手術器械古老的骨科治療方式骨科學發展歷史 西醫現代骨科學：270年歷史 （西醫古代骨科學：公元前2830年） 1741年：第一部骨科專著LOrthopedie 1790年：第一所骨科醫院（瑞士Orbe) 19世紀：骨生理和病理學研究（骨痂形成，骨髓炎等研究） 骨折的牽引和手術治療 麻醉（1842年Crawfo

2、rd Long使用乙醚）、止血帶 的使用(Lister)，X線的發現（1855年，Wilhelm K. Roentgen)促進了骨科手術技術的開展。 希臘字 Orthos + Paidios “矯正”“矯直” 兒童 （法國巴黎大學教授 Nicola Andry 1741年命名） 骨科學發展歷史 西醫現代骨科學： 20世紀前期：骨科學進一步發展（中心由歐洲美國） 堿性磷酸酶的發現（Robinson,1923) 促進了骨生 理及骨病理的研究進展； 磺胺（Domagk,1935)、青霉素（Fleming, Chain 及Florey 1929,1935)的發明使骨科修復重建手術的開 展成為可能； 第

3、一所康復醫院建立（Robert Jones醫生和Agnes Hunt護士，英國近代骨科奠基者，1919）。 希臘字 Orthos + Paidios “矯正”“矯直” 兒童 （法國巴黎大學教授 Nicola Andry 1741年命名） 骨科學發展歷史 西醫現代骨科學： 20世紀后期：骨科手術技術水平迅速提高 5060年代：骨折內固定技術逐漸推廣應用 70年代：脊柱內固定技術逐漸興起 80年代：關節置換手術、關節鏡手術及脊柱椎 弓根固定技術逐漸推廣。 90年代：骨科手術技術創新、改進、完善。 21世紀：骨科手術技術和理念不斷更新 骨科學發展歷史 中國骨科學的發展 中醫骨傷：3000余年歷史 周

4、禮天官篇列有瘍醫科（公元前1100-770） 華佗（147207）“刮骨療毒”，使用“麻沸湯” 葛洪（晉代261347）用竹夾板固定治療骨折 巢元方（隋代 581618）發展縫合、清創術 藺道人（唐代 841846）著仙授理傷斷續方 危亦林（元代 12771347）著世醫得效方 吳謙（清代 1742）著醫宗金鑒正骨新法要旨 骨科學發展歷史 中國骨科學的發展 西醫（現代）骨科學 鴉片戰爭（1840）后：西醫東漸 18401920：英、美、法、德、俄等國醫生自沿海各 省進入中國傳播西醫骨科。 19201940：中國人開始發展國內現代骨科學 1937年中華醫學會骨科小組成立 后排：任廷桂，葉衍慶（朱

5、履中）前排：胡蘭生，牛惠生，孟繼懋 直立： 人類的重要特征 人類文明的開始 人類脊柱疾病 脊柱外科發展現狀及特征 基礎研究為相關疾病治療提供愈益重要的 理論依據 手術技術水平的提高使愈來愈多疑難重癥 獲得治療機會 治療方式以及內容的改變給相關護理及康 復工作帶來新的理念和挑戰 現代脊柱外科手術的特點 高難度、高技術含量的手術增多 手術兼有微創化和超大型化趨勢 高齡或幼齡手術患者增多 圍手術期患者管理的理念與內容更新 手術器械與設備的數量、種類顯著增加 手術病人的施術體位多樣化、個性化 手術節奏明顯加快，效率明顯提高 近年來脊柱外科的主要進展一、脊柱內固定技術的應用 使脊柱外科面目煥然一新“Op

6、eration being obviously out of the question” 手術治療：純屬“談不上”的話題 . 脊柱疾病的手術治療上世紀30年代之前Origins of Anterior Approach? -First in spine1944Crowe and Williams：Transoral approach for osteoma Denaro and Di Martino. CORR. 2011 脊柱疾病的手術治療上世紀40-60年代：前路手術技術的開展2 Major Pioneers in Anterior Cervical Surgery 20th Centur

7、y Robert Robinson 1914-1990Orthopaedic SurgeonRalph B. Cloward 1908-2000 Neurosurgeonversus1955Robinson and SmithBulletin Johns Hopkins1st ACDF1958ClowardJ NeurosurgCylindrical bone bowelCloward，1960缺點畸形糾正能力差術后石膏外固定、臥床時間長假關節形成發生率石膏固定牽引男 59歲，前路減壓及融合術后14年 男 61歲 前路 C4-5，5-6減壓及融合術后8年CT應用于脊柱外科Spine(Phila

8、 Pa 1976).1981 Sep-Oct;6(5):423-7.Wedge JH,Tchang S,MacFadyen DJ.Computed tomography in localization of spinal osteoid osteoma脊柱疾病的手術治療上世紀70-90年代：診治技術進展MRI應用于脊柱外科AJNR Am J Neuroradiol. 1985 Mar-Apr;6(2):229-36.Hyman RA, Edwards JH, Vacirca SJ, Stein HL.0.6 T MR imaging of thecervicalspine: multislic

9、e and multiecho techniques.脊柱疾病的手術治療上世紀70-90年代：診治技術進展1930 1950 1970 1990 2000 2010 1970Orozco and Liovet1st use of anterior cervical plateProduced by ASIF(later Synthes) Moltakhar and Trost,Neurosurg Focus. 2004 “Soon after, we enter the age of METAL” 脊柱疾病的手術治療上世紀70-90年代：頸椎固定技術的開展1930 1950 1970 1990

10、 2000 2010 Problems with both:Unrestricted(screw can backout)No fixed angleBicortical screws neededMoltakhar and Trost,Neurosurg Focus. 2004“Soon after, we enter the age of METAL” 脊柱疾病的手術治療上世紀70-90年代：頸椎固定技術的開展1930 1950 1970 1990 2000 2010 Moltakhar and Trost,Neurosurg Focus. 2004“Soon after, we ente

11、r the age of METAL” 脊柱疾病的手術治療上世紀70-90年代：頸椎固定技術的開展1986Morscher(Switzerland)Modified Orozco plate1991 introduced in US(by Synthes)CSLP Improvement:Fixed angle screwNo need for bicorticalPrevents backout技術改進：螺釘角度固定不再需要穿透雙側骨皮質鎖定裝置防止螺釘后退頸椎前路內固定CSLPMorscher, 1986ORIONLowery, 1994Butare continued ”advancem

12、ents” driven by necessity or need for market share 多種頸椎前路內固定裝置和技術源源不斷涌現頸椎外傷1995年6月國內第一例頸椎前路帶鎖鋼板的臨床應用頸椎病脊髓型脊髓前方受壓頸椎前路C3-4間盤切除，C5椎體切除+植骨+鈦網植入+帶鎖鈦板固定頸椎后路內固定技術頸椎后路內固定技術Subaxial FixationOC FixationOccipito-Cervical Constructs (RA,Fractures, Tumors)OC FixationOccipito-Cervical Constructs (RA,Fractures, Tu

13、mors)車禍傷前、 后方聯合入路頸椎椎體切除、脊髓減壓及內固定頸椎不穩+后凸畸形 頸椎前后聯合入路手術 DR. Paul Harrington “ Dr. Eduardo Luque 胸腰椎椎弓根內固定技術-脊柱穩定性重建的標志性技術M 23yo.4 ds. after car accidentT6-7 fracture & complete dislocation with intact neurological function 7 ds. Post-Op.6 ms. Post-op.患者男性，23歲入院19天前自14米高處墜落 L 2骨折復位固定椎管狹窄行減 植骨及固定腰椎滑椎行復位及

14、固定胸腰椎前路內固定技術腰椎陳舊骨折伴神經損傷 腰椎前后聯合入路減壓、矯形+內固定近年來脊柱外科的主要進展二、脊柱微創手術技術的應用 是脊柱外科重要發展趨勢 脊柱微創手術微創概念及意義 微創 微小創傷 “minimally invasive” “less invasive” 意義 ： L E S S Less postoperation pain 疼痛輕 Early return to work 恢復快 Smaller surgical trauma 創傷小 Short hospitalization 住院短 “外科學發展的重要方向之一” 微創手術 微創切口 放入擴張管及工作通道頸椎病頸椎病C

15、5-6間盤突出椎間植骨 脊髓壓迫解除術 后 術后三個月術后第一天術后第三天M O R EMultidiscipline team 費工 Operation time longer 費時Require equipment 費錢Experience disability 費力Less invasive surgery （微創切口手術） 工作通道胸腔微創手術經胸腔鏡手術技術 光學內鏡 沖洗/吸引 牽開器Miaspas TL - Set“Specific instruments for thoracoscopic approachconfigurated by Dr. Beisse / Dr. Pot

16、ulski, BG MurnauApproach Thoracoscopic - Miaspas TL 胸腔鏡下所見 手術效果胸腔鏡輔助下脊柱側彎矯正腰椎小切口手術技術 L2椎體病變MIS：腰椎固定與融合手術工作通道 技術椎體間 融合751.Pre-op Plannig2. NIM Set-up2. NIM Set-up3. OR Setup4. Localization5. Incision6. Dissection7. Ante-Psoas8. Retractor9. Disc Prep10. Implantation11. Closure應用放射性粒子植入 技術治療脊柱腫瘤枕頸后路固定+

17、 放射例子植入 脊柱微創手術的發展趨勢 微創手術所占比例仍在繼續增加微創技術在應用過程中優勝劣汰微創理念比微創技術本身更重要微創難以完全取代開放性手術技術微創手術療效需要循證醫學研究的檢驗近年來脊柱外科的主要進展三、脊柱非融合手術技術的開展 使脊柱外科的理念發生變化頸椎病術后相鄰節段退變腰椎病術后相鄰節段退變 非融合性頸椎手術 人工椎間盤植入術特點：保留椎間關節運動目的：防止融合相鄰節段退變 指證：尚未顯著退變的頸椎 23歲C4-5間盤突出，脊髓受壓31歲，C5-6間盤突出，脊髓受壓腰椎人工椎間盤技術SB Charit I1982SB Charit II1985SB Charit III198

18、7 L5/S1融合， L4/L5出現不穩定征象53歲腰椎融合后 9 年隨訪所見人工椎間盤X線片所見 病人12年隨訪結果負荷高應力負荷應力降低生物學效應椎間盤細胞得到修復腰椎棘突間穩定裝置的應用WallisX-StopDiamCoflex腰椎棘突間非融合穩定技術關節突關節間非融合技術 ?脊柱非融合手術的發展趨勢 人工椎間盤保留運動功能的作用得到認可 優于融合技術的預期目標并未真正實現 仿生能力更強的非融合技術仍在研制 應用前景？近年來脊柱外科的主要進展四、脊柱高水平手術技術的開展 使疑難重癥的治療顯著改觀難復性寰樞椎脫位的復位及固定技術：經前方松解，經后路復位、固定技術理念與技術上的重要突破10

19、3 23應用前方撐開、后方加壓技術矯正胸椎后凸脊柱后凸畸形的矯正 男，十五歲，L1-2半椎體畸形脊柱腫瘤徹底性切除 全脊椎切除技術全脊椎切除示意圖病例二：男，59歲，C3-5惡性血管內皮瘤手術后 6 年.M 25yo C2 Giant cell tumor4d Post-Op.C1 C3 “mesh fixture” fixation for reconstruction2.5y Post-Op.病例一：男 26歲，寰樞椎廣泛破壞的軟骨肉瘤3 days post-op4 weeks post-open bloc Total Spondylectomy 女，52 歲 乳腺癌術后10年，疼痛3個月

20、，下肢無力2個月，行走需攙扶，放化療無效T 8，9 椎體及附件破壞性病變50經后路 T8，9 “en bloc” total spondylectomy1 year Post-Op.M 26ys, T2 Giant cell tumorL2 vertebrectomyL1-3 autografting & plate fixation L1-3 pedical fixation posteriorly3yrPost-OP 曹xx 女 45 歲 住院號4610719 T4-8 復發性脊索瘤（2004, 2006,2010三次手術；T5以下感覺、運動及二便功能完全喪失）高難度脊柱手術的發展趨勢 手

21、術技術日趨成熟并得到不斷推廣 多學科協同合作為疑難手術提供保障 “手術刀”的作用并非經久不衰 綜合性治療的作用正在日益凸顯 C2椎體、齒突、雙側椎弓根骨質破壞，C1/2脫位3F 18yrs2015.1.6行Halo-vest固定2015.1.15后路C1后弓、C2椎板及雙側附件切除，椎動脈神經根游離,枕頸固定融合C0-C3/4/5術中透視：寰樞椎部分復位術中冰凍病理：符合骨巨細胞瘤(GCT) Jan. 2015 Jul. 2015狄諾塞麥（denosumab）1支：120mg 注射用法：上臂皮下注射術后1個月：第1天、第7天、14天、28天各120mg隨后每個月120mg治療:術后(及用藥后)

22、半年情況：生活自理神經功能恢復情況術后2個月：手腳指（趾）開始活動；術后4個月：能坐；術后5個月：能站；術后6個月：能走；近年來脊柱外科的主要進展五、診治裝備與技術的不斷改良 使脊柱外科治療實現精準化種類繁多的骨科手術器械與設備 現代影像及介入技術使脊柱疾病的診治手段增加超聲、造影、電子計算機斷層掃描（CT）、核磁共振成像（MRI)、核素掃描、正電子成像（PET)等影像檢查手段使脊柱疾病的診治技術水平獲得質的飛躍導航技術使脊柱外科手術更安全、更準確導航引導下胸腰椎減壓手術全碳纖維手術床手術發展趨勢： 安全化； 微創化； 精準化； 人性化。 手術相關裝備的更新換代 手術頭燈與放大眼鏡C-arm

23、術中成像設備 (“術中CT”)近年來脊柱外科的主要進展六、學科交叉融合與科技創新 將促進脊柱外科繼續發展近年來脊柱外科的主要進展六、學科交叉融合與科技創新 將促進脊柱外科繼續發展機器人與3D打印技術在脊柱外科的應用 脊柱微創 與機器人技術國產骨科機器人三維立體照片時裝食品珠寶設計文物復制三維立體照片人體組織器官2D打印3D打印胚胎模型US$ 6003D打印技術的種類(材料): a.塑料 b. 金屬 c.生物材料3D打印技術的獨特優勢: 可以一次性快速制成復雜形狀、結構和功能的物件3D打印技術在脊柱外科的應用模型與病變標本制作C5-6右側椎間孔區腫瘤頸椎腫瘤病例術前評估及策劃 3D打印模型顯示腫

24、瘤與血管關系13歲 女 先天性脊柱畸形 術中所見及操作 術后所見: 腰椎半椎體切除，畸形矯正； 患者身高增加3cm（達142cm）3D打印技術在脊柱外科的應用C. 導板工具 導向模板技術在脊柱外科的應用在模板引導下置入胸腰椎椎弓根螺釘 (昆明應用實例)通過計算機建立具有各種功能性結構的三維實體模型，然后將數據導入成型設備，使用金屬粉末直接制造出金屬部件的一種技術： “金屬立體印刷技術” (3D打印技術) 優勢：極大地減少了設計加工各類復雜金屬成品的時間（一般數小時之內即可完成最終產品） 直接制造具有復雜幾何表面與內部結構的產品 脊柱手術內植物研發創新的重要途徑：EBM: Electron Be

25、am Melting電子束熔融技術上頸椎內固定技術的改進 3D打印技術能提供更好解決方案頸椎人工椎體設計塌陷鈦網及斷裂螺釘動物實驗臨床觀察人工椎體的自穩型設計研制骨長入融合式椎弓根螺釘： 螺釘尾端連接彈性材料 脊柱非融合 有望研究出操作簡捷，非融合效果可靠的實用性臨床手術技術自穩定型3D打印鈦人工椎體的相關研究5、自穩定型人工椎體Self-Stabilizing Arthificial Vertebtal Body Fabricatedby Electron Beam Melting (3-D Printing)Micro-structural Surface Characteristicsu

26、nder ScanningElectron Microscope 6W12WPre-Op.3m Post-Op.6m Post-Op.11m Post-Op.19m Post-Op. 鈦網（Titanium Mesh Cages）已經被廣泛應用于頸椎椎體次全切除術 鈦網塌陷相關合并癥并不少見：頸痛, 神經功能功能障礙, 內固定斷裂、松動 . 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

27、 al Pitfalls of anterior cervical fusion using titanium mesh and local autograft.J Spinal Disord Tech.2003 ;16(6):513-8. 文獻報告鈦網塌陷率: 50% to 79.7%.設計理念：增加與相鄰椎體接觸面積改善與相鄰椎體解剖形態的帖附設計金屬微孔隙供骨組織長入減少自體/異體植骨量我們的最新設計：一種由EBM制造的孔隙金屬頸椎人工椎體 (EBM：Electron Beam Melting 金屬3D打印技術中的一種)人工椎體的進一步改進 ： 克服現有人工椎體的以下不足內植物仍需要鈦板

28、及螺釘固定內植物中心腔隙內充填碎骨新型設計 - 自穩型人工椎體 (SSAVB): - 帶有螺孔以直接進行螺釘固定,無需鋼板 - 帶有金屬微孔供骨組織長入以達到融合工況方案一（應力MPa）方案二（應力MPa）螺釘支架螺釘支架1Nm扭矩161.8256.4124.9268.7工況螺釘支架方案一方案二方案一方案二700N壓力107.453.56367.2221.7100N側向力209.558.15193.7227.4700N拉力13151401456811241Nm扭矩161.8124.9256.4268.7有線元分析表明自穩型人工椎體較鈦板+鈦網組合具有更加生物力學穩定性EBM頸椎椎間融合器和人工

29、椎體臨床觀察所見 EBM頸椎人工椎體臨床觀察所見13m Post-Op. (2012年12月手術) 1d Post-Op.13m Post-Op.6m Post-Op.3m Post-Op.X-Ray FilmClinical Followed Up.13m Post-Op.CT Image定制化自穩型人工椎體的臨床應用 M 12yso C2單發病變，病理診斷：PNET Stage Posterior tumor resection & instrumentation 傳統鈦網切除樞椎后前方手術固定的傳統方式傳統鈦網支撐于寰椎前弓與頸3椎體之間支撐力弱容易塌陷容易骨折容易移位需要植骨 (將尸體

30、骨 填入鈦網) 穩定性差 上頸椎內固定技術的改進 M 25yo C2 Giant cell tumor4d Post-Op.C1 C3 “mesh fixture” fixation for reconstruction2.5y Post-Op.3D打印樞椎切除樞椎后前方手術的3D打印假體固定3D打印樞椎支撐于寰椎側塊與C3椎體之間支撐力強不易塌陷不易骨折不易移位不需植骨 (鄰近骨長入 金屬孔隙)穩定性佳Stage : Anterior C2 body replacement 3D PrintingC2 Vertebra Body3w post-op.10d post-op.3.5m Post

31、-Op. 6m post-op.9m post-op此次事件的外媒傳播特點1、共有“726”篇次新聞，相繼產生和報道，報道角度呈多樣化；2、此次事件報道媒體，達到了知名度、權威度雙高的良好效果如：路透社、美國之聲、福克斯新聞、商業周刊、臉譜、谷歌.3、此次事件報道，超越了美國的范圍，西班牙、英國、俄羅斯也相繼產生報道4、此次報道，不僅得到國外媒體的重視，還引起了國外公民對中國的進一步認識與討論外媒報道分析傳播特點 1day post-op.3 monthpost-op.術后二期前路手術: C2椎體切除+人工樞椎植入及固定(2015.7.30)Stage two: Anterior tumor

32、removing & 3D printing C2 body implanting 2016/03 Pre-op.F 47yo C2-5 chordoma Surgery stage : posterior tumor resection + C1-6 fixation A.后路術后 依據CT數據 打印頸椎模型；B.根據頸椎模型 打印植入物 試體及假體。 前路手術C2,3,4,5TumorResection +3DprintingImplantReplacement1weekPost-op.T10T10T11T12L1L2T12 CT MRL2TUMORM 40yo T10 L2 Chordoma May. 2016T10L2Stage I：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