数字化导航模板在颈椎椎弓根螺钉置入中的应用

目的 :评价个体化导航模板辅助颈椎椎弓根螺钉置入的准确性和安全性。方法 :2010年8月~2013年8月,对25例需要行颈椎椎弓根螺钉内固定的患者术前行64排螺旋CT连续扫描,计算机重建颈椎三维模型、设计颈椎椎弓根的最佳进钉通道,获取每个颈椎椎板的解剖形态,设计与颈椎椎板吻合的反向模板,并模拟螺钉的最佳进钉通道,形成单侧定位导向孔的导航模板。利用3D打印技术打印颈椎模型和导航模块,通过术前模拟置钉测量出每个椎弓根的螺钉通道长度及椎弓根宽度,术中采用导航模板辅助置入椎弓根螺钉,术后行CT扫描评价螺钉位置,记录有无与螺钉置入相关的并发症。结果:利用导航模板辅助置入颈椎椎弓根螺钉共164枚,其中152枚完全在椎弓根内,4枚螺钉穿破椎弓根内侧皮质,8枚螺钉穿破椎弓根外侧皮质,无椎弓根上方、下方穿破的螺钉,未发现与置钉相关的椎动脉、神经根和颈髓等损伤的症状。结论:个体化导航模板辅助颈椎椎弓根螺钉置入可以提高置钉的准确率,增加颈椎手术的安全性。     

3D打印个体化导航模板在胸椎和颈椎椎弓根螺钉植入的临床应用

目的 研究数字化(3D)打印技术的个性化导航模板设计在胸椎和颈椎手术个性化置钉应用的准确性和安全性。方法 2014年7月至2014年11月,对7例需要行胸椎、颈椎椎弓根螺钉植入手术的患者术前通过CT扫描、Mimics软件三维重建建立三维仿真模型。并使用Geomagic软件设计最佳的内固定钉道,然后根据钉道设计导航模板,用3D打印机打印导航模板,用于手术时辅助置钉;术中辅助植入胸椎、颈椎椎弓根螺钉共24枚,术后CT扫描评价螺钉位置,记录有无与螺钉植入的相关并发症。结果 通过导航模板辅助植入的24枚椎弓根螺钉,23枚完全在椎弓根内,1枚穿破椎弓根外壁,穿出距离均小于1.2 mm,椎弓根穿破率为4%,植钉准确率为96%,螺钉位置可接受率为100%。无一例出现螺钉植入有关的神经、血管损伤等并发症。结论 3D打印个体化导航模板辅助胸椎、颈椎椎弓根螺钉植入的植钉准确性高、安全。     

改良3D打印导板辅助颈椎椎弓根螺钉置钉的准确性研究

【摘要】 目的：探讨改良3D打印导板辅助颈椎椎弓根螺钉置钉的准确性。方法：回顾性分析2016年1月~2023年1月在我院行颈椎后路椎弓根螺钉内固定手术的60例患者的临床资料,其中男30例,女30例,年龄58.7±13.8岁（17~84岁）;根据颈椎后路手术是否使用导板辅助置钉分为导板组及徒手置钉组。导板组（30例）采用改良3D打印导板辅助颈椎椎弓根置钉,徒手置钉组（30例）采用角度尺辅助颈椎弓根置钉,两组患者年龄、性别、术前诊断无统计学差异（P＞0.05）。所有患者术后1周行颈椎CT扫描,按照Kaneyama标准判断椎弓根置钉准确性：0级,螺钉完全处于椎弓根中,没有穿破骨皮质;1级,螺钉穿破皮质<螺钉直径的50％;2级,螺钉穿破皮质≥螺钉直径的50％但没完全穿出;3级,完全穿出骨皮质。记录椎弓根置钉准确率（0级+1级螺钉占比）及因螺钉误置导致的血管神经损伤、切口感染、脑脊液漏、螺钉松动断裂等并发症。结果：导板组共置入椎弓根螺钉152枚,其中0级74枚,1级68枚,2级10枚,3级0枚,置钉准确率93.4%;徒手置钉组共置入椎弓根螺钉136枚,其中0级53枚,1级61枚,2级18枚,3级4枚,置钉准确率83.8%,导板组置钉准确率高于徒手置钉组（P＜0.05）。所有患者均未出现因椎弓根螺钉误置导致的血管神经损伤、切口感染及脑脊液漏等相关并发症。所有患者随访5～29个月（14.2±7.7个月）,无内固定松动、断裂等并发症。结论：改良3D打印导板辅助颈椎椎弓根置钉可提高置钉精准度。     

快速成型个体化导航模板辅助胸椎椎弓根螺钉置入可行性研究

[目的]通过尸体标本实验的方法探讨个体化导航模板辅助胸椎椎弓根螺钉置入的准确性及可行性.[方法]对6具胸椎尸体标本进行CT扫描,根据CT扫描资料,利用逆向工程原理及快速成型技术设计制造出个体化导航模板,利用个体化导航模板在尸体标本上辅助置入胸椎椎弓根螺钉,所有螺钉的置入由同一位具有腰椎椎弓根螺钉置钉经验但无胸椎椎弓根螺钉置钉经验的骨科医师进行操作,随后采用大体解剖的方法肉眼观察置钉的准确性;并根据螺钉是否穿破椎弓根、穿出距离及穿破方向进行分级.[结果]共设计制作了72个个体化导航模板辅助置入胸椎椎弓根螺钉144枚,132枚(91.7%)螺钉完全在椎弓根内;12(8.3%)枚螺钉穿破椎弓根,其中2枚螺钉穿破椎弓根内侧壁(穿破距离分别为0.6、0.8 mm),10枚螺钉穿破椎弓根外侧壁(9枚螺钉穿出距离<2 mm,1枚螺钉穿出距离为2.5 mm);没有椎弓根上方、下方及椎体前方穿破的螺钉.所有穿破椎弓根壁的螺钉均在安全可接受的范围内.[结论]快速成型个体化导航模板辅助胸椎椎弓根螺钉置入准确率高,对术者无特别的经验要求,手术操作简单、安全,可避免术中放射性损伤,为胸椎椎弓根螺钉的置入提供了一种新的可行方法,尤其适用于初学者.     

快速成形3D导板辅助下置入下颈椎前路椎弓根螺钉与徒手置钉的对比研究

目的:比较快速成形3D导板辅助下和徒手置入下颈椎前路椎弓根螺钉的位置差异,评价两种置钉方法的安全性。方法:8具甲醛浸泡后的成人下颈椎尸体标本,男4具,女4具;年龄32~65(40.3±5.6)岁,行X线片检查排除骨质破坏和畸形后,随机选取其中4具(3D导板组)行CT扫描后获得DICOM格式数据,导入Mimics软件建模,设计颈椎前路椎弓根螺钉(anterior cervical transpedicular screw,ATPS)理想进钉点和钉道,获得钉道的个性化导板后以STL数据导出,通过快速成形和3D打印技术打印个体化导板,依次在3D导板辅助下在之前选取的4具下颈椎尸体标本上一对一的个性化置入ATPS螺钉,另外4具(徒手组)下颈椎尸体标本采用徒手技术置入ATPS螺钉。术后对所有标本行CT薄层扫描加三维重建,采用Tomasino法分别在CT横断位和矢状位图像上评价螺钉的安全性,以明确是否有椎弓根下缘、内缘皮质穿破。根据CT评级结果Ⅰ级和Ⅱ级是安全,Ⅲ-Ⅴ级为危险,记录并统计分析两组ATPS螺钉的准确性评级情况。结果:8具尸体分别在C3-C7节段,每节置入2枚螺钉。共计置入螺钉80枚,3D导板组40枚,徒手组40枚。根据Tomasino螺钉评级法进行螺钉的安全性评级,3D导板组Ⅰ级21枚,Ⅱ级14枚,Ⅲ级3枚,Ⅳ级1枚,Ⅴ级2枚;徒手组Ⅰ级14枚,Ⅱ级8枚,Ⅲ级8枚,Ⅳ级6枚,Ⅴ级2枚;螺钉的安全率3D导板组为87.5%,徒手组为55.0%(χ^2=8.7,P=0.003)。结论:3D打印快速成形导板辅助下置入下颈椎前路椎弓根螺钉,可明显提高置钉的准确性和安全性,为后期临床应用提供理论依据。     

O型臂3D导航与徒手置钉在上颈椎椎弓根螺钉置入中的精确性比较

目的 :比较O型臂3D导航下C1、C2椎弓根螺钉置钉与徒手置钉精确性的差异,探讨O型臂导航在上颈椎椎弓根螺钉置钉中的应用价值。方法:纳入我院C1、C2椎弓根螺钉内固定患者62例,分为导航置钉组(A组)与徒手置钉组(B组)。A组:2014年1月~2015年3月,O型臂导航下行C1、C2后路椎弓根螺钉内固定术22例,男15例,女7例,年龄17~58岁(40.8±12.7岁);B组:2005年3月~2013年12月经徒手置入C1及C2椎弓根螺钉患者40例,男26例,女14例,年龄12~70岁(42.0±15.6岁)。所有患者术后均行颈椎CT平扫,按照Neo等的方法,根据椎弓根螺钉穿破椎弓根皮质的程度将置钉精确性分为四级(0级,螺钉完全处于椎弓根中,没有穿破骨皮质;1级,螺钉穿破皮质2mm,或小于螺钉直径的50%;2级,螺钉穿破皮质≥2mm且﹤4mm,或大于螺钉直径的50%但没完全穿出;3级,完全穿出皮质,螺钉处于椎管或椎动脉孔内),分别评估两组的置钉精确性并比较两组间的差异。结果:A组共置入C1、C2椎弓根螺钉67枚(C1 28枚,C2 39枚),其中0级60枚(89.6%),1级7枚(10.4%),无2级或3级不良置钉;B组共置入C1、C2椎弓根螺钉134枚(C1 64枚,C2 70枚),其中0级116枚(86.6%),1级13枚(9.7%),2级4枚(3.0%),3级1枚(0.7%)。两组间置钉精确性分级(P=0.49)及0级置钉率(P=0.55)均无统计学差异;A组未发现不良置钉,B组不良置钉发生率为3.7%,但组间无统计学差异(P=0.17)。两组均无置钉相关的血管、神经并发症发生。结论:术中O型臂导航与徒手置钉在上颈椎椎弓根螺钉置钉精确性上并无统计学差异,虽然导航能提供清晰的术中3D图像,但该技术未能完全避免置钉时螺钉轻度穿破骨皮质的发生,仍需提高术者与导航系统间的交互作用,完善操作技术,进一步提高置钉精确性。     

新型单椎单侧椎弓根导向模板辅助下颈椎椎弓根个体化置钉

目的探讨新型单椎单侧椎弓根导向模板辅助下颈椎椎弓根个体化置钉的准确性。方法对需要行颈椎后路椎弓根内固定治疗的22例下颈椎患者术前行CT扫描,根据CT扫描资料,利用逆向工程原理及快速成型技术,采用Mimics 16.0和Imageware 12.0软件,制作颈椎三维模型,并设计出个体化的新型单椎单侧椎弓根导向模板,辅助颈椎椎弓根置钉。术后复查颈椎CT评价椎弓根螺钉的位置,按照Lee et al的评定方法将螺钉在椎弓根内的位置分为4级:0级,螺钉完全位于椎弓根内;1级,穿破椎弓根的部分螺钉直径的25%;2级,螺钉直径的25%~50%穿破椎弓根;3级,穿破椎弓根的部分螺钉直径的50%。0级和1级认为置钉满意,2级和3级认为螺钉误置。结果 22例均获得随访,时间6~36个月。22例患者共置入椎弓根螺钉113枚,改为侧块螺钉固定3枚。术后复查CT提示椎弓根螺钉位置107枚为0级,4枚为1级,2枚为2级。仅2例发生误置,置钉准确率达98.2%。其中1级和2级共6枚椎弓根螺钉均穿破椎弓根外侧壁,无椎弓根内侧壁及上、下壁穿破情况。对螺钉穿破外侧壁的患者行椎动脉MRA检查,未见椎动脉损伤。患者均未出现螺钉误置导致的脊髓、神经损伤并发症。结论新型单椎单侧椎弓根导向模板辅助下颈椎椎弓根个体化置钉准确性高,相关并发症少,为下颈椎椎弓根的置入提供了一种新的方法。     

3D打印椎弓根导航模板在下颈椎椎弓根置钉中的临床应用

【摘要】 目的：探讨采用优化设计的3D打印椎弓根导航模板辅助下颈椎椎弓根螺钉置入的安全性和准确性。方法：回顾性分析2016年8月~2022年10月在我科行颈椎后路椎弓根螺钉内固定手术的患者42例,年龄32~74岁（50.1±9.8岁）,随访13~25个月（19.6±3.2个月）。根据置钉方式分为导板组（n=22）和徒手组（n=20）：导板组采用优化的椎弓根钻孔导航模板设计方案,3D打印制作下颈椎椎弓根导航模板辅助椎弓根置钉,其中男性12例,女性10例,颈椎损伤或颈脊髓损伤6例,后纵韧带骨化症（OPLL）9例,颈椎管肿瘤5例,脊髓型颈椎病2例;徒手组根据术前颈椎CT测量椎弓根角度、直径等参数,采用徒手置钉,其中男、女各10例,颈椎损伤或颈脊髓损伤4例,OPLL 10例,颈椎管肿瘤5例,脊髓型颈椎病1例。两组患者性别构成、年龄、诊断、术前VAS评分、JOA评分比较无统计学差异（P>0.05）。记录两组患者手术时间、术中出血量;术后1周颈椎CT扫描,按照Kaneyama方法评估椎弓根置钉的准确性：0级,螺钉完全位于椎弓根内;1级,穿破椎弓根的部分<螺钉直径的50%;2级,穿破椎弓根的部分>螺钉直径的50%;3级,椎弓根螺钉完全位于椎弓根外。0级或1级定义为椎弓根置钉准确,2级或3级为螺钉误置。记录患者的围手术期并发症,统计并比较两组术后12个月疼痛视觉模拟评分（VAS）、日本骨科学会（JOA）评分。结果：42例患者手术顺利,导板组手术时间102.2±16.1min,术中出血量89.3±17.7mL;均少于徒手组142.8±20.9min,133.3±34.0mL（P<0.01）。42例患者共置入下颈椎椎弓根螺钉216枚：导板组118枚,其中0级90枚,1级22枚,2级5枚,3级1枚,置钉准确率94.9%（112/118）;徒手组98枚,其中0级48枚,1级36枚,2级10枚,3级4枚,置钉准确率85.7%（84/98）。导板组置钉准确率显著性高于徒手组（P<0.05）。两组患者均未出现螺钉相关神经血管损伤,无内固定松动断裂并发症,术后12个月VAS评分较术前显著性降低（P<0.01）,JOA评分较术前显著性提高（P<0.01）,两组间比较无显著性差异（P>0.05）。结论：3D打印椎弓根导航模板的优化设计方案有助于提高下颈椎椎弓根置钉的准确性。     

个体化三维打印导航模板辅助下颈椎椎弓根置钉的实验研究

[目的]探讨一种基于三维打印成型技术制备个体化下颈椎椎弓根螺钉导航模板的可行性,并对该方法辅助置钉的准确性进行评估。[方法]选取10具成人尸体的颈椎标本,行CT扫描后将原始数据导入Mimics软件,对C3⁷节段行选择性重建,设计与其椎板和棘突相贴合的阴模,利用三维打印技术成型。基于目标椎体三维模型,直视下徒手将阴模制成具有双侧椎弓根螺钉钉道的导航模板,并在其辅助下于各椎体标本置入双侧椎弓根螺钉。术后再次行CT扫描评估螺钉位置。[结果]剔除骨性结构不完整的标本后,共制作62个下颈椎导航模板,辅助置入椎弓根螺钉124枚。CT扫描轴位图像显示121枚螺钉完全位于椎弓根内,3枚部分穿破椎弓根壁;矢状位图像提示除1枚螺钉误入椎间孔外,余钉位准确。[结论]本研究结果表明,基于CT图像,使用Mimics软件能够精确重建下颈椎各节段椎体及其附属结构,并建立其对应阴模。利用三维打印模型所设计的个体化导航模板,辅助置钉准确性高、操作简单,为下颈椎椎弓根螺钉的精确置入提供了一种可供选择的新方法。     

个性化导航模板辅助儿童颈椎椎弓根螺钉置入与徒手置入准确性的对比研究

目的 :探讨个性化导航模板辅助儿童颈椎椎弓根螺钉置入的可行性及准确性,并与徒手置钉进行对比。方法:选取儿童尸体4具,男女各2具,年龄6~9岁。随机分为2组,均行颈椎椎弓根螺钉置入术。徒手置钉组(A组)行徒手置钉;个性化导航模板辅助下置钉组(B组)依据颈椎CT扫描资料,利用计算机辅助及快速成型技术设计并制作出相应颈椎椎弓根螺钉置入个性化导航模板,行该模板辅助下置钉。置钉后行颈椎CT扫描评价两种置钉方法的置钉成功率及优级率并行统计分析。结果:A组共置入28枚螺钉,寰椎置入4枚螺钉,其中良级3枚、差级1枚;枢椎置入4枚螺钉,其中优级2枚、良级2枚;下颈椎(C3~C7)置入20枚螺钉,其中优级9枚、良级5枚、差级6枚。B组共置入28枚螺钉,寰椎置入4枚螺钉,其中良级2枚、差级2枚;枢椎置入4枚螺钉,其中优级3枚、良级1枚;下颈椎置入20枚螺钉,其中优级16枚、良级3枚、差级1枚。两组上颈椎的置钉成功率及优级率因样本数太少未进行统计学比较;两组下颈椎置钉的成功率及优级率均有统计学差异(P<0.05)。结论 :个性化导航模板辅助儿童下颈椎椎弓根螺钉置入术具有较好的置钉成功率,该方法操作简单、易于掌握,充分体现了儿童置钉个性化原则。     

显微镜内导航系统及观察棒辅助颅脑手术初步体会

目的：探讨显微导航系统（ＳＭＮ）及观察棒（ＳＴＮ）使用方法及辅助颅脑手术初步体会。方法：术前１天均行ＣＴ薄层扫描三维重建立体定位，先用导航仪定出切口大小和手术入路。开颅手术１４例采用直切口或弧形切口，３例采用马蹄形切口，３例经蝶窦入路，显微放大５～１５倍下切除肿瘤。结果：导航定位均准确，误差１～３ｍｍ以内，肿瘤全切除１７例，次全切除２例，１例脑积水置管准确，除多发性脑膜瘤，颅咽管瘤及巨大垂体腺瘤各１例需要输血外，其它均不必输血，无手术并发症。结论：显微导航具有定位准确、缩小骨窗、减少损伤和减少并发症等优点。     

Navigation and robots

Abstract In these last years orthopaedic surgey the words navigation, computer and ribot, have been associated to a pure research branch within no relations to practical solution. However, mini-invasive surgery have increased the interest in tools which permits to obtain correct alignment soft-tissue balance without major damage to the tissue. The authors reports a brief history in your experience about orthopaedic computer assisted surgery.     

计算机辅助下全髋关节置换的初步临床应用研究

目的探讨虚拟影像导航辅助下全髋关节置换的方法和疗效。方法对13例(15髋)髋关节产疾患,在导航系统下进行小切口微创全髋关节表面置换术。术前髋关节平均Harris评分40分(25～50分),采用改良Hardinge手术入路,统计手术时间、出血量。术后进行Harris评分分析和X线检查。结果在导航系统下顺利完成微创全髋关节置换,平均手术时间为90min(80～105min),出血量为300ml(200～450ml)。术后Harris评分为90分(80～110分),优14髋,良1髋。平均随访2年(10～40个月),X线摄片发现1例髋臼假体周围出现透亮线,但无松动迹象。结论虚拟影像手术导航系统下可以精确地植入假体,减少假体松动的发生,具有重要的临床价值。     

脊柱外科手术中计算机辅助导航技术应用的初步经验

目的探讨计算机辅助导航技术（computer aided surgery navigation system,CASNS）在脊柱外科手术中的应用价值。方法 2006年2月至2007年6月采用CASNS和传统解剖标志辨认法辅助＂C＂型臂X线机定位行椎弓根螺钉植入术,各分别治疗15例脊柱伤包括脊柱骨折、脊柱侧凸、颈椎肿瘤及退变患者。术后通过CT等影像学检查判断两组内固定术的植钉准确性。结果 CASNS组共植入椎弓根螺钉125枚,其中优114枚（91.2%）,良10枚（8.0%）,差1枚（0.8%）,优良率为99.2%;徒手植钉组共植入椎弓根螺钉129枚,其中优78枚（60.5%）,良32枚（24.8%）,差19枚（14.7%）,优良率为85.3%。结论应用CASNS行脊柱伤椎弓根螺钉植入的准确性明显优于传统解剖标志辨认法辅助＂C＂型臂X线机定位法,CASNS显著提高脊柱外科手术的安全性及矫正效果,在脊柱外科手术中具有极高的应用价值。     

手术导航系统下切除椎管内外肿瘤

目的 :探讨导航系统应用于椎管内外肿瘤切除手术的临床意义。方法 :自 2 0 0 1年 3月至 2 0 0 1年 9月我院在导航系统 (Stealthstationsystem)辅助下共施行了 14例椎管内外肿瘤切除术。 结果 :本组患者均达到手术全切 ,术后恢复良好 ,无手术致残。结论 :应用计算机辅助导航系统切除椎管内外肿瘤的手术定位精确 ,可减少损伤、缩短手术时间 ,提高外科医生对手术部位及相邻脊柱解剖结构的辨别能力。     

Möglichkeiten der computergestützten Navigation bei kniegelenknahen Osteotomien

Zusammenfassung Kniegelenknahe Osteotomien beim jungen, aktiven Patienten gewinnen zunehmend an Bedeutung bei der Therapie der beginnenden Gonarthrose. Ein computergestütztes Navigationssystem sollte es dem Operateur bei diesem Verfahren ermöglichen, die geplante Osteotomie präziser durchzuführen und die Zuverlässigkeit und Reproduzierbarkeit des Eingriffs zu verbessern. Ein solches System sollte darüber hinaus bei der Vermeidung von operationsspezifischen Komplikationen behilflich sein.Bisherige Erfahrungen mit einem computergestützten System ergaben eine verbesserte Qualitätskontrolle in Bezug auf die chirurgische Technik. Ob hierdurch das Hauptziel des Verfahrens, nämlich zuverlässige Ergebnisse auf breiter Basis zu ermöglichen, erreicht wird, konnte bislang noch nicht gesichert werden. Ein weiterer Nutzen eines computergestützten operativen Verfahrens besteht in seinem Einsatz in der klinischen Forschung.In diesem Beitrag werden die Prinzipien und die therapeutischen Möglichkeiten eines computergestützten Navigationssystems bei kniegelenknahen Osteotomien dargestellt.     

导航系统辅助显微外科技术治疗脑室肿瘤15例报告

目的 探讨脑室肿瘤外科手术时的病灶及周围结构的定位和报道显微手术的临床效果。方法 通过导航系统辅助下显微外科手术治疗脑室肿瘤１５例,其中侧脑室肿瘤９例,第三脑室肿瘤４例,第四脑室肿瘤２例,术后进行随访和分析。结果 １５例定位准确,肿瘤全切除１２例,次全切除３例,无明显的并发症发生,无死亡。结论导航系统辅助下显微外科手术能有效地减低手术的创伤,能最大限度地切除肿瘤,术后恢复快,治疗效果好。     

Navigated femoral anteversion measurements: a new intraoperative technique

AIM: To evaluate and compare the accuracy of using the femoral neck axis and the greater trochanter with navigation to determine femoral anteversion. METHODS: Eight human femora with midshaft fractures were used. Real anteversion (AV) values were first measured on a movable fixation system, with digital images imported to software. Second, a navigation system determined the femoral AV with fluoroscopic images of hip, fracture site and femoral condyles. AV I: the centre of the femoral head to the femoral neck axis, the lateral distal femoral condyles and the distal fragment were marked. AV II: the centre of femoral head to the centre of the greater trochanter was marked by the same method. RESULTS: Actual femoral AV ranged from 1.0 degrees to 9.0 degrees . Head-neck landmarks revealed a mean difference of 1.4 degrees . The greater trochanter-femoral head landmarks revealed a mean difference of 0.3 degrees , significantly less than the head-neck measurements. CONCLUSIONS: Compared with the reliable methods of determining femoral rotation postoperatively, intraoperative measurement is difficult. We found that the centre of the tip of the greater trochanter is easier to identify than the centre of the femoral neck and gives more precise results. This requires analysis of the contralateral limb, which may be feasible with newer non-invasive registration methods.