个体化导航模板辅助儿童胸椎椎弓根螺钉置钉准确性实验研究

目的:利用计算机辅助设计与快速成形技术为儿童胸椎椎弓根螺钉置入提供一种个性化、精确定位的方法。方法:对4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,随后根据CT扫描评价椎弓根螺钉位置。结果:共设计制作48个导航模板,辅助置入96枚胸椎椎弓根螺钉,CT扫描发现所有螺钉均准确置入相应椎弓根内。结论:数字化导航模板辅助胸椎椎弓根螺钉置钉准确性高,操作简单,为儿童胸椎椎弓根螺钉的准确置入提供了一种新的、可行方法。     

快速成型导向模板辅助下寰枢椎椎弓根螺钉置钉的偏差因素分析

目的 验证在快速成型导向模板辅助下寰枢椎椎弓根螺钉置钉的准确性及偏差因素.方法 选取正常颈椎标本16具,采用64排螺旋CT层厚1 mm扫描后获得Dicom格式数据.获取数据经Mimics软件三维重建后进行寰枢椎椎弓根螺钉最佳安全钉道的计算机辅助设计,并建立与寰枢椎后表面解剖结构三维互补的基板,组合形成导向模板.在激光快速成型机上进行导板实体化,利用导向模板辅助置钉.在计算机软件中将置钉前后的标本配对拟合,重新定义三维空间坐标轴后,测量理想钉道和实际螺钉的进针点、角度和钉道方向.结果 寰椎椎弓根螺钉左侧和右侧进针点在x、y、z轴上的偏移分别为(0.14 ±0.59)、(0.31 ±1.32)、(0.27 ±0.68)、(0.23 ±0.55)、(0.43±1.21)、(0.30±0.72) mm.枢椎椎弓根螺钉左侧和右侧进针点在m、n、p轴上的偏移平均值分别为(0.25±0.85)、(0.52±1.52)、(-0.27 ±0.67)、(0.44±0.87)、(0.38±1.48)、(-0.14±0.62)mm.寰枢椎椎弓根螺钉最佳安全钉道和实际钉道的进针点、钉道方向的偏差无统计学差异(P＞0.05).结论 寰枢椎椎弓根螺钉快速成型导向模板辅助置钉偏差原因主要为软硬件存在的固有因素和人为产生的因素所致.该导向模板技术具有操作简易和个体化设计等优点,能提高置钉精准性及减少螺钉偏差.     

导航模板辅助置入枢椎椎弓根螺钉的临床应用

目的:评价导航模板辅助置入枢椎椎弓根螺钉的准确性和安全性。方法:2013年7月-2015年7月对13例需要行枢椎椎弓根螺钉置入手术的患者,术前根据三维重建图像,利用计算机辅助设计及三维打印技术设计制作枢椎及其椎弓根螺钉置入导航模板,术中应用导航模板辅助置入枢椎弓根螺钉26枚,术后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:术中共应用13个个体化导向模板,辅助植入枢椎椎弓根螺钉26枚。术后X线观察及CT断层扫描显示所有螺钉进钉点准确,进钉方向适当。枢椎椎弓根螺钉准确性分级:0级24枚,Ⅰ级2枚。结论:导航模板辅助置入枢椎椎弓根螺钉,准确率高,安全可行。     

Mimics及颈椎模型用于下颈椎椎弓根个体化置钉的应用研究

目的利用快速成型技术及Mimics软件设计一种新的下颈椎椎弓根钉个体化置入技术,并探讨其临床应用意义。方法对16例成人下颈椎标本行CT扫描收集数据,导入Mimics软件对标本进行三维重建。利用Mimics相关功能在三维重建图像上寻找下颈椎椎弓根最佳轴线并测量椎弓根相关参数,制定椎弓根螺钉个体化置入方案。然后将三维重建图像以STL格式导入三维打印机,制作出下颈椎的实体模型,根据个体化置钉角度置入导向针。依照制定的个体化指定参数,并配合实体模型的直观指导,在标本上进行置钉。置钉后标本行CT扫描,判断置入准确性。利用上述方法对2例患者进行个体化置钉,术后通过CT扫描验证螺钉位置准确性。结果成功建立了与标本相似度极高的下颈椎三维重建图像和实物模型,通过测量结果设计了每个椎弓根的置钉参数。共在标本上置入148枚椎弓根螺钉,140枚位于椎弓根骨皮质之内,8枚稍穿破椎弓根骨皮质。对患者置入10枚椎弓根螺钉,CT示螺钉位置满意。结论用Mimics软件对下颈椎进行三维重建,制定个体化置钉参数,同时配合实物模型的直观指导,提供了一种下颈椎椎弓根钉个体化置钉的方法,利用该法能提高置钉安全性。     

基于三维打印成型技术制备个体化椎弓根置钉导航模板的动物实验研究

目的 探讨一种基于三维打印成形技术制备个体化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5只雄性崇明山羊,将全脊柱CT扫描数据导入Mimics?软件,重建颈3~6、胸3~6和腰3~6节段,设计与椎体后部贴合的阴模,利用三维打印技术成型,基于椎体模型直视下徒手将阴模制成带钉道的导航模板,并在其辅助下于目标椎体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 共制作60个导航模板,辅助置入椎弓根螺钉119枚,1枚螺钉因椎弓根发育异常而放弃置钉。CT扫描轴位图像显示114枚螺钉完全位于椎弓根内,5枚部分穿破椎弓根壁;失状位图像提示除2枚螺钉突破椎间孔外,余钉位准确。结论 本研究结果表明,基于CT图像,使用Mimics?软件能够精确重建并建立椎体及其对应阴模。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,为脊柱后路的精确置钉提供了一种可供选择的新方法。     

CT三维导航系统辅助胸椎椎弓根钉治疗胸椎骨折

目的 探讨CT三维导航技术在胸椎椎弓根钉植入手术中的应用方法和植钉准确性.方法 采用CT三维导航技术对24例胸椎骨折患者行椎弓根钉(102枚)植入手术进行立体引导,术后行CT内固定层面扫描,观察椎弓根螺钉植入的准确性.同时总结C臂机透视引导下22例胸椎骨折椎弓根钉(98)的植钉准确性,并与CT三维导航引导组进行对比分析.结果 术后CT扫描显示CT三维导航组102枚胸椎椎弓根钉I级99枚(97.1%),Ⅱ级(突破椎弓根皮质≤2 mm)3枚,Ⅲ级(突破椎弓根皮质>2 mm)0枚.Ⅱ级有1枚螺钉位置偏于椎弓根内侧,其余均偏在椎弓根外侧.c臂机透视组98枚胸椎椎弓根钉I级88枚(89.8%),Ⅱ级8枚,Ⅲ级2枚.Ⅱ级和Ⅲ级所有螺钉位置偏于椎弓根外侧,Ⅲ级中一例患者出现顽固性胸背痛.余两组临床无神经损伤症状.两组I级差异有统计学意义(P<0.05).结论 计算机辅助导航技术利用CT三维重建影像进行术中导航给术者提供即时的,多维的清晰图像,准确地按照计算机设计的精确进钉路线进行手术内固定.提高了胸椎椎弓根钉植入的安全性和精确性.     

脊柱畸形手术术中CT导航与徒手椎弓根置钉准确性比较

目的 通过与徒手置钉的比较,探讨在后路全椎弓根钉治疗脊柱畸形手术术中CT导航下置钉的准确性优势及临床价值.方法 回顾性分析2009 - 2012年我科连续100例接受脊柱矫形手术并行术中CT的患者.所有病例分为导航组和非导航组,其中导航组37例,非导航组63例.根据椎弓根钉置入节段的不同,将两组各分为胸椎、上胸椎、中胸椎、下胸椎及腰椎5个亚组,比较并分析两组整体间及各亚组间椎弓根螺钉的置钉准确性.结果 导航组总体椎弓根置钉准确率(94.61%)高于非导航组(88.43%)(P<0.05),返修率(2.43%)低于非导航组(6.06%)(P<0.05);各亚组间比较,导航胸椎组、中胸椎组、下胸椎组椎弓根置钉准确率均高于非导航相对应组(P<0.05),返修率均低于非导航相对应组(P<0.05);两组上胸椎组间及腰椎组间准确率及返修率差异均无统计学意义.结论 术中CT导航可提高脊柱畸形矫形手术中的椎弓根螺钉置钉准确性,尤其是胸椎弓根置钉的准确性.     

经中上胸椎肋椎关节内固定的解剖学研究

目的通过测量T1—8节段胸椎肋椎关节的形态学特征,探讨经肋椎关节进钉的可行性及临床意义。方法选择12具国人胸椎标本（男7、女5）共96个椎体,选取T4—5节段,使用康辉6．0mm椎弓根螺钉进行经椎肋关节内固定,并使用X线评估螺钉置人位置,并实体测量T1—8每个椎体肋椎关节及相应节段椎弓根的横径、钉道长度及e角（肋椎关节、椎弓根轴线与矢状线的夹角）。结果各节段肋椎关节的横径均明显大于椎弓根（P〈0．01）;经肋椎关节植入螺钉可提供的钉道长度明显优于椎弓根（P〈0．01）;经肋椎关节植入螺钉的e角普遍大于椎弓根钉（P〈0．01）。影像学结果显示：所有螺钉均处于椎肋关节中未进入椎管及突破外侧肋骨。结论从解剖学研究的角度看,经肋椎关节植入螺钉的安全性优于传统的椎弓根内固定。     

3D打印结核病椎模型个体化指导胸椎椎弓根螺钉置入

目的：探讨3D打印胸椎结核模型对胸椎结核手术置钉的个体化指导。方法：对52例胸椎结核患者进行术前64排螺旋CT薄层扫描,收集整理扫描数据经专业医学影像处理软件行三维数字重建,三维数字重建经3D打印机打印出与实体1:1大小的病灶节段区域实物模型,反复仔细观察模型,参照模型制定个体化手术方案,测量预置椎弓根长度、直径及置钉角度与方向,行模拟手术,指导手术置钉。结果：52例患者手术均成功,术前参考3D打印实物模型,术中达到了精准置钉矫形固定与快速清理病灶及植骨大小合适稳定,术后X线及CT复查反映内置物长短、直径、角度、方向基本同术前,未见移位与松动。结论：应用3D打印结核病椎模型能够直观、全面的显示出胸椎结核病灶与椎弓根、附件解剖情况,术者能够充分熟悉病灶区域,术前数据测量,精确指导手术及个体化置钉与病灶切除,缩短手术时间,降低手术难度与风险,减少术中出血及术后并发症。     

计算机辅助设计3D打印个体化钉道模型指导椎弓根置钉报告及讨论

椎弓根置钉是脊柱最常见术式内固定术的基础 ,也是关键的一步[1 ] .精准医学理念的不断加深使安全有效的椎弓根置钉在减少并发症及保证疗效方面显得尤为重要 ,但是临床上因为脊柱独特解剖结构、患者个体差异、术者术中操作偏差等因素均可导致置钉方向出现偏差 ,引起置钉失败 ,损伤患者脊髓造成瘫痪甚至危及生命 ,特别是胸椎椎弓根置钉难度更大、风险更高[2 ] .凭借计算机数字化科学和医学生命科学的快速发展以及多学科间的交叉渗透[3] ,笔者等利用计算机辅助设计及3D打印技术研制个体化钉道模型辅助实现准确的置钉手术数十例 ,现将具体方法步骤及相关结果以1例胸椎患者为例报道如下[4 ].     

CT机监控定位在胸椎椎弓根钉内固定术中的应用

目的：探讨CT机监控定位在胸椎内固定术中的应用及注意事项。方法：18例患，男13例，女5例，均采用CT机监控下椎弓根置管定位，置入胸椎椎弓根钉共74颗。结果：术后CT扫描证实置钉优良率达100％。结果：CT机监控椎弓根置管定位方法，有效解决了胸椎椎弓根钉内固定术这一难题。     

微型快速成型导向模板辅助枢椎椎弓根螺钉置钉偏差分析

目的：验证微型快速成型导板辅助后路枢椎椎弓根螺钉置钉的准确性及其偏差分析。方法随机选取2012年9月至2015年9月三峡大学人民医院12例受试者的枢椎CT连续扫描数据,利用Mimics10.01重建后,导入UG7.0,设计偏差检测板及枢椎后表面互补基板。在桌面3D打印机器制作颈椎及导板模型,利用导板、直径3 mm克氏针在3D颈椎模型模拟置钉。最后利用游标卡尺在偏差检测导板上测量出钉点距X轴、Y轴位移,克氏针置入长度,并同计算机测量数值比较。结果游标卡尺测量组同计算机测量组比较,在进钉深度、X轴位移、Y轴位移方面差异均无统计学意义(P>0.05),导板置钉准确性可靠。结论使用微型导板在减少设计、制造时间同时能有效的辅助枢椎椎弓根螺钉置入,提高了该手术的安全性,同时为数字化导航手术的实现奠定了基础。     

选择性伤椎椎弓根钉固定治疗胸椎骨折

目的 探讨伤椎置钉技术治疗新鲜胸椎骨折的复位及固定效果.方法 对25例1个节段骨折13例,2个节段骨折7例,3个节段骨折5例.选择一侧或两侧椎弓根相对完整的伤椎.且根据椎体骨折块的方向,植入椎弓根螺钉,在伤椎上下端复位的同时,通过直接撑开或挤压伤椎椎弓根钉,使得塌陷的椎体高度恢复,恢复解剖序列.结果 所有25例随访18～24个月,均取得良好的复位效果,后路伤椎固定无一例椎弓根钉松动及断裂.伤椎复位后无高度丢失.结论 伤椎置钉技术对新鲜胸椎骨折的复位固定效果满意.     

Ball tip技术置入中上胸椎椎弓根螺钉的准确性评价

 【目的】通过与徒手置钉术的比较来评价一种新的椎弓根置钉技术——Ball tip技术置入中上胸椎椎弓根钉的准确性。【方法】自2009年3月至2011年5月,对40例需行中上胸椎椎弓根钉内固定的患者,术中应用ball tip技术或徒手置钉技术置入椎弓根钉。椎弓根球形探针包括一个金属球端和一个具有良好弹性的金属柄,金属球端的直径分别有1.5、2.5、3.5mm三种。Ball tip技术要点：按标准椎弓根钉进钉点定位,高速磨钻钻孔去除皮质,将椎弓根球形探针按直径从小到大依次缓慢敲入椎弓根内直至达到椎体前方骨皮质。术后采用CT扫描评价椎弓根钉钉道情况。同样方法评价同期徒手置钉组。【结果】采用Ball tip技术共置入104枚椎弓根钉,传统徒手技术置入98枚。术后CT扫描显示Ball tip组胸椎椎弓根钉钉道准确率为84.6%,16枚（15.4%）螺钉出现置钉不良,其中3枚（2.9%）穿透椎弓根内侧骨皮质;6枚（5.8%）穿透椎弓根外侧骨皮质;7枚（6.7%）穿透椎体前壁骨皮质。徒手置钉组准确率为65.3%,共有34枚（34.7%）置钉不良螺钉,其中10枚（10.2%）穿透椎弓根内侧骨皮质;16枚（16.3%）穿透椎弓根外侧骨皮质;8枚（8.2%）穿透椎体前壁骨皮质。两组置钉准确率的差异具有统计学意义（P<0.01）,两组螺钉穿透椎弓根内侧、外侧骨皮质的差异具有统计学意义（P<0.05）。所有患者术中和术后均未出现神经、 血管和内脏损伤等并发症。【结论】与徒手置钉技术相比,Ball tip置钉技术,可更准确地置入中上胸椎椎弓根钉,减少因螺钉误置所导致的术后并发症。     

胸椎旁路法植入椎弓根螺钉的力学实验研究

目的：研究在胸椎节段应用椎弓根旁路法植入椎弓根螺钉的力学可行性。方法：5副成人新鲜尸体胸椎（T1-8）, 分解为40个单一椎体标本,每一标本左右两侧分别使用经椎弓根入路法（n=40）和旁路法（n=40）植入螺钉,并进行螺钉沿椎体矢状轴拔出强度的力学测量,比较两种方法的拔出强度。结果：旁路法植入螺钉后出现两种情况A和B,A：19个椎体（47.5%）,为螺钉经横突后沿椎弓根外壁固定至椎体;B：21个椎体（52.5%）,为螺钉经椎弓根外侧皮质至椎体。旁路法中A植入螺钉的拔出强度为（827.01±260.00）N,旁路法中B植入螺钉的拔出强度为（954.25±254.00）N。结合A、B两种情况,旁路法中植入螺钉的平均拔出强度为（890.63±342.00）N,胸椎经椎弓根入路螺钉的拔出强度为（1 001.23±220.00）N,二者比较,旁路法螺钉的平均拔出强度较经椎弓根入路法螺钉的拔出强度降低11.04%,但差异无显著性（P>0.05）。结论：胸椎椎弓根旁路法植入椎弓根螺钉在力学上是可行的。     

胸腰椎爆裂骨折三种后路术式的临床疗效

目的：比较三种后路术式治疗胸椎爆裂骨折的疗效。方法：对82例胸腰椎爆裂骨折患者采用经骨折伤椎椎弓根置钉的六钉固定法、经骨折伤柞椎弓根置钉的四钉短节段同定法和传统的跨伤椎四钉固定法治疗．分别从伤椎前缘压缩比、矢状面Cobb角对比三种术式的治疗效果。结果：三种方法术前、术后伤椎前缘压缩比、矢状而Cobb角差异均有统计学意义（均P〈0．01）,而经伤椎椎弓根置钉的六钉固定法和经骨折伤椎椎弓根置钉的四钉短节段固定法与传统的跨伤椎四钉同定法比较,差异有统计学意义（P〈0．01）,但前二者之间差异无统计学意义（P〉0．05）。结论：经伤椎椎弓根置钉的六钉同定法、经骨折伤椎椎弓根置钉的四钉短节段同定法治疗胸腰椎爆裂骨折疗效优于传统的跨伤椎四钉固定法,而经骨折伤椎椎弓根置钉的四钉短节段同定法更优于经伤椎椎弓根置钉的六钉同定法,但适应证有限．     

颈胸段脊柱骨折的手术治疗

目的:探讨颈胸段脊柱骨折合并脊髓损伤的手术治疗效果。方法:2005年1月至2011年1月,针对病情运用椎弓根螺钉技术,或(和)前路减压、植骨、钛板内固定技术治疗颈胸段骨折患者28例。术后3 d观察置入的椎弓根螺钉位置、钛笼植骨的愈合情况;统计患者术前与术后6个月JOA评分及ASIA分级改善情况。结果:共植入颈椎椎弓根螺钉72枚,胸椎椎弓根螺钉34枚,所有椎弓根螺钉位置合适,未见神经、血管受损表现。Ⅰ期后路椎弓根螺钉技术结合侧前路椎体次全切、钛笼椎间融合、钛板内固定术患者均获得骨性融合,融合时间为术后4～6个月,无置入物断裂、脱落等。肢体功能恢复平均为3.9个级别。结论:该技术治疗颈胸段骨折疗效好,但应熟知脊柱脊髓的解剖、熟练手术操作,减少手术创伤。     

AF内固定椎体内植骨治疗胸腰椎骨折

目的：探讨采用AF椎弓根钉复位固定有限减压自体骨行椎体成形术治疗新鲜胸腰椎骨折的结果。方法：50例新鲜胸腰椎骨折先行椎弓根钉固定,后路有限减压骨块复位,后经椎弓根向复位椎体内植入自体骨颗粒。结果：术后椎体高度和生理弧度恢复满意,未有神经症状加重,经随访椎体高度和生理弧度元丢失、无固定松动、断裂。结论：椎弓根钉系统内固定加自体骨植骨椎体成形术安全,效果满意,价格低廉,值得应用。