1.1 试验设计 研究为单中心、自身对照、开放性、2年随访临床试验方案。
1.2 试验完成地点 试验在中国福建莆田,莆田学院附属医院完成。
1.3 试验设计执行流程 纳入2012至2015年在中国福建省,莆田学院附属医院腰椎退行性病变住院患者36例。在3D打印模块辅助Quandrant系统微创通道下,进行腰椎内固定修复手术治疗,以恢复脊柱稳定性。试验运用脊柱解剖影像学研究结果,希望达到术前准确定位并掌握术中微创操作方法,术后随访6,24个月。测量术前及术后三维重建数据,记录术中置钉准确率、手术时间、术中出血量、术中辐射暴露时间,并监测术后的并发症发生情况,重点观察置钉效果与术前数字化设计方案的一致性(图1) 。
1.4 受试对象
符合如下标准者可被纳入研究:①符合腰椎退行性病变诊断标准[17];②符合腰椎内固定手术适应证者;③腰椎单节段或多节段病变者;④平均年龄63岁;⑤性别不限;⑥均签署知情同意书者。
符合如下条件之一者将被排除研究:①病因为腰椎肿瘤、腰椎结核、创伤骨折、关节疾患等非腰椎退行性病变者;②存在腰椎感染或身体其他部位急性炎症者;③存在凝血功能障碍等手术禁忌证、心肺功能差无法耐受手术者。
1.5 基线分析 收集对象基线资料包括:人口学资料和一般病史,见表1。
1.6 样本量 结合课题组以往临床经验,试验假设术前3D打印模块设计36例患者,假设每个患者需要6枚螺钉固定,需置钉216枚,术后置钉准确率达98%。设β= 0.1,power=90%,显著性水准双侧α=0.05,采用PASS 11.0软件计算后供需螺钉322枚,按20%的脱落率计算,应纳入72例患者共387枚螺钉。但最终经入选标准和排除标准筛选后,实际共纳入36例患者参加试验。
1.7 招募 由项目的调查员在莆田学院附属医院宣传板发布试验的招募信息,主要招募本院住院患者参加试验,有意向的患者及家属可采用电话联系的方式联系调查员询问具体试验内容,在获知知情同意并符合纳入和排除标准后方可纳入研究。研究从2012年11月已开始有患者入组,完成全部数据随访时间为2017年3月。
1.8 盲法 试验为开放性试验,患者、医生及评估者对治疗方案均为非盲。
1.9 干预
三维重建:腰椎薄层CT扫描的DICOM数据输入至Mimics 15.0软件,设定阈值,区域增长(Region Growing)。三维编辑(Edit Mask in 3D)逐个三维重建(Calculate 3D)。
钉道设计:纵行切割(Simulation\Cut orthogonal to Screen)椎弓根,设计布置螺钉通过腰椎弓根的理想通道。复制钉道并放大至Φ10 mm,调节长度为距骨面约70 mm,作为支持柱(图2)。
设计并3D打印模块:确定可剥离骨面:三维切割出模块卡位范围(Quadrant微创系统通道下钉道周围可暴露骨面):上关节突、乳突、副突及人字棘下凹。所切割模型放大(Simulation\Rescale)1.2倍,获得厚度约4 mm的卡位模块雏形。设计带钉道模块:布尔运算支持柱、卡位模块及椎骨获得带钉道的导航模块。将导航模块STL格式文件输出并3D打印(
图3)。
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3D打印导航模块辅助置钉:植入物为国家审批具备资质的厂家提供,材质为钛合金,具有强度高、耐蚀性好、与骨质相容性高等性能。
切口依据所需手术治疗而定,一般定位规则为:后路椎体间融合术(PLIF),离后正中线距离2.0-2.5 cm;Pedide Screws,离后正中线距离3.0-3.5 cm;经椎间孔入路腰椎体间融合术(TLIF),离后正中线距离4.0-4.5 cm。
导针由小切口插入朝向正确的标记点,第一根扩张管顺着导针插入,接着拔出导针,依次放入扩张管直至达到手术所需的扩张直径,顺着扩张管插入Quadrant系统于正确骨性解剖结构上,与自由臂连接锁定位置。移走扩张管,即是手术操作通道。再次确保有足够的皮肤切口和深筋膜。
安置Radiance X双光源,其分别贴附在左右通道壁上,可以提供理想的手术照明条件。撑开Quadrant系统,逆时针方向旋转撑开旋钮,该撑开架可撑开30 mm,允许通道左右叶片可平行撑开达55 mm。根据手术的需要,通道左右叶片底部可向左右倾斜撑开达12 mm,以提供足够的基本脊柱微创手术操作空间。设计上通道管顶部能与固定系统持续稳固连接,通道管底部能根据手术的实际需要在术中轻易向不同角度倾斜。显露术野,去除导航模块卡位骨面软组织,模块准确卡位后置入克氏针,空心锥丝攻,置入椎弓根螺钉,逐步完成减压、椎间融合,锁紧固定装置,透视确认,缝合切口。记录所有患者手术时间、出血量、术中辐射暴露时间。术后所有患者再次行腰椎薄层CT扫描并影像学三维重建。
1.10 结局指标
主要观察指标:置钉准确率评价术前设计3D打印带钉道的导航模块与术中实际置钉效果的一致性,即术中置入正确方向螺钉数量/术前3D打印模块设计的螺钉数量×100%,数值越高说明准确性越高。
次要观察指标:①术前和术后腰椎CT成像:观察患者腰椎内固定物情况;②手术时间:评价手术的速度,手术时间越快说明该方法便于操作,手术顺利;③术中出血量:评价术中失血情况,术中出血量越少说明,该方法对于提高手术质量的作用越大;④术中辐射暴露时间;评价术中辐射安全性,术中辐射暴露时间越短说明该方法有利于降低术者在辐射操作中的暴露时间;⑤不良反应发生率:评价患者术后并发症的发生情况。
1.11 试验主要及次要观察指标观察流程 见
表2。
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1.12 不良事件 研究者应根据试验方案及临床观察对行椎弓根手术后患者所发生的不良事件上报莆田学院附属医院,报告时限为24 h,并作记录。
所发生以下的任何不良事件,应立即对受试者采取适当的治疗措施,具体不良试验包括切口感染、腰背肌疼痛、硬膜囊撕裂、血管损伤、神经根损伤、脊髓损伤、螺钉脱落及螺钉松动。
1.13 数据收集、管理、分析、开放
(1)在受试当天首先收集受试者的基线资料,再于术前、术中、术后随访6,12个月收集结果数据资料,用Epidata数据处理软件录入并保存为电子版文件。
(2)所有与本次临床试验有关的研究资料均由莆田学院附属医院保存。将数据库交给专业统计人员进行统计分析后写出统计分析报告,交付试验的主要研究者,写出研究报告。
(3)数据监察委员会(IDMC)对研究数据的监督和管理贯穿临床研究整个环节。
(4)出版数据将公开发布于www.figshare.com。
1.14 统计学分析 统计学分析由统计分析人员应用SPSS 19.0统计软件包完成,且符合意向分析原则。计量资料符合正态分布用均值(mean)、标准差(SD)、最小值(min)、最大值(max)表示,非正态分布数据用下四分位数(q1)、中位数(median)和上四分位数(q3)表示。
1.15 审核试验实施的频率和措施 每隔3个月向伦理委员会汇报试验进展情况,同时向注册数据库更新试验进展状态。
1.16 保密原则 由2名工作人员负责抄录试验结果信息,抄录后的文档标注日期上传至指定的电脑备份,结果数据表格由研究者制作、核对并锁定数据库。锁定后的数据文件不允许再作变动并将数据库保存备查,任何非授权内研究者外的人员均不得接触。所有与本次临床试验有关的研究资料均由莆田学院附属医院保存。