三维打印成型导航模板辅助枢椎椎板螺钉置入的实验研究

【摘要】 目的：探讨基于三维打印成型技术制备个体化枢椎椎板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19具成人尸体的正常颈椎标本,行CT扫描后将原始数据导入Mimics软件,对枢椎行选择性重建,设计与枢椎椎板背侧贴合的阴模,利用三维打印技术成型,基于枢椎模型直视下徒手将阴模制成带钉道的导航模板,并在其辅助下于枢椎标本置入双侧椎板螺钉。术后再次行CT扫描评估螺钉位置。结果：基于CT图像,使用Mimics软件能够精确重建枢椎,并建立其对应阴模。共制作19个导航模板,辅助置入枢椎椎板螺钉38枚。术后CT扫描图像显示38枚螺钉均完全位于枢椎椎板内,无穿破椎板壁或进入横突孔的螺钉。结论：利用三维打印模型设计的个体化导航模板辅助置钉准确性高、操作简单,为枢椎椎板螺钉的精确置入提供了一种可供选择的新方法。     

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。     

个体化导航模板辅助腰椎椎弓根螺钉置钉准确性实验研究

目的:探讨个体化导航模板辅助腰椎椎弓根螺钉置入的准确性.方法:根据10具尸体腰椎(L1～L4)标本术前CT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,在尸体标本上进行个体化导航模板辅助腰椎椎弓根螺钉的置入手术,术后行CT断层扫描评价螺钉在椎弓根及椎体内的位置.结果:共应用40个个体化导航模板,辅助置入腰椎椎弓根螺钉80枚.CT扫描发现所有螺钉进钉点准确,进钉方向适当:全部螺钉均准确置入相应椎弓根及椎体内,无穿破椎弓根皮质及椎体前方的螺钉.结论:个体化导航模板辅助腰椎椎弓根螺钉置钉准确性高,操作简单,为腰椎椎弓根螺钉的准确置入提供了一种新的可供选择的方法.     

3D打印导航模板引导双侧下颈椎前路椎弓根螺钉置钉的可行性

目的 :通过3D打印技术及骨科数字化技术制作下颈椎前路椎弓根螺钉置钉导航模板,观察模板辅助下置钉的准确性。方法:选取正常成人颈椎湿性标本10具(男、女各5具),将椎前软组织剔除,采用64排薄层CT扫描后获取其DICOM格式数据,导入Mimics软件后三维建模并为颈前路椎弓根螺钉选取理想钉道,设计建立螺钉导航模板后导出其STL数据,通过3D打印机快速打印成型。在导航导板引导下进行下颈椎前路椎弓根螺钉置钉,通过X线及CT评价螺钉的准确性。结果:10具尸体分别于C3~T1每节段置入2枚螺钉,共计120枚,根据螺钉的位置将其分为4级:0级,螺钉完全在椎弓根内,共115枚;1级,螺钉穿破椎弓根皮质,穿出部分小于螺钉直径的25%,1枚;2级,螺钉穿破椎弓根皮质,穿出部分为螺钉直径的25%~50%,3枚;3级,螺钉穿出椎弓根部分大于螺钉直径的50%,1枚。5枚穿破椎弓根皮质者2枚穿破椎弓根内侧皮质,3枚穿破外侧皮质,总体准确性为95.8%。结论:在湿性尸体颈椎标本上应用3D打印及骨科数字化技术制作的导航模板辅助行下颈椎前路椎弓根螺钉置钉的准确性高,为临床应用提供了依据。     

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.     

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。     

13D打印导航模板在下颈椎骨折并脱位手术中的应用

目的探讨3D打印导航模板应用于下颈椎骨折并脱位手术中椎弓根螺钉置入的准确性和安全性。方法将24例下颈椎骨折并脱位患者的C_(3～7)节段CT连续扫描的影像数据导入三维重建软件Mimics 10. 01中建立三维模型,以STL格式导出。在UG Imageware 12. 0平台打开三维重建模型。在逆向工程中将模板与椎弓根钉道拟合。术后根据颈椎X线片和CT扫描评估椎弓根螺钉位置。结果用3D打印导航模板为24例患者共置入螺钉122枚,术中导航模板与暴露的后部结构能够紧密贴合,稳定性好。所有椎弓根螺钉置入顺利,术中和术后未出现血管和神经并发症。结论 3D打印导航模板辅助下手术治疗下颈椎骨折并脱位,椎弓根螺钉置钉准确性高,操作简单,手术安全。     

三维打印个体化导航模板在枕骨髁螺钉固定技术中的应用研究

【摘要】 目的：探讨一种基于三维打印技术制备个体化枕骨髁螺钉导航模板的可行性,并对该方法辅助置钉的准确性和安全性进行评估。方法：选取20具成人尸体的枕颈部标本,将其CT扫描数据导入Mimics软件,对枕骨至枢椎水平行选择性三维重建,观察并测量枕骨髁相关解剖结构以确定置钉参数。在计算机三维模型上虚拟枕骨髁螺钉钉道及其导向通道,设计与枕骨后部结构相贴合的阴模,将阴模与导向通道整合后利用三维打印技术成型,制作出枕骨髁模型及对应的个体化导航模板。然后导航模板辅助下分别于模型和尸体标本置入双侧枕骨髁螺钉,并通过解剖观察及CT扫描评估置钉准确性。结果：枕骨髁的大体形态及毗邻解剖结构个体差异较大,虚拟置钉后测得置钉轴位内倾角、矢状位倾角和进钉点至寰枕关节面的垂直距离分别为30.2°±6.3°、8.1°±2.6°和3.69±0.42mm。根据置钉参数设计并打印出20个枕骨髁模型及对应的个体化导航模板,在其辅助下成功置入双侧枕骨髁螺钉共40枚,置钉耗时（60.1±9.3）s。术后解剖观察及CT扫描提示所有螺钉均准确置入枕骨髁内。结论：使用Mimics软件能够根据CT扫描结果利用三维打印技术制作出个体化枕骨髁螺钉导航模板,辅助置钉准确性高,操作简单,为枕骨髁螺钉的精确置入提供了新思路。     

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。     

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。