3D打印导板辅助置钉技术在椎弓根内固定术中的应用进展及前景

3D打印导板辅助置钉技术在脊柱外科手术中得到越来越多的应用。国内外各项研究均已证明3D打印导板辅助置钉技术在各级椎体的椎弓根置钉中不仅能取得较高的准确度,而且能显著降低椎弓根螺钉误入椎管、穿透皮质以及椎弓根骨折的发生率。在所有的置钉方法中,虽然3D打印导板辅助置钉技术的精确度略低于计算机辅助导航技术,但其操作简单、价格相对低廉以及近似的准确度使得该技术应用更加广泛。本文就该技术在椎弓根内固定中的应用及发展前景作一综述。     

3D打印导板在脊柱置钉中的应用研究进展

作为3D打印技术在脊柱外科应用的一部分,3D打印导板辅助脊柱外科置钉内固定技术正在得到越来越多的研究与应用。多项研究已经证实在颈椎、胸椎、腰椎以及复杂的寰枢椎和脊柱侧弯置钉时,3D打印导板辅助置钉均能够取得较高的准确率,降低螺钉穿破骨皮质的风险。与传统徒手置钉方法相比,应用导板辅助置钉更加准确。与最新的计算机导航置钉技术相比,导板技术在取得相似置钉精确度的同时,更加简单易操作,学习曲线短,不需要昂贵的计算机导航设备,应用更加广泛。现就3D打印导板在脊柱外科置钉内固定中的应用作一综述。     

3D打印技术治疗颈椎管狭窄症的初步应用

[目的]探讨3D打印定位导板辅助椎弓根螺钉技术治疗颈椎管狭窄症的置钉准确性及可行性。[方法]2016年6月~2017年5月,对本科收治并采用手术治疗的颈椎管狭窄症患者15例。术前采用3D打印技术设计定位导板,术中依据定位导板确定椎弓根螺钉进钉点和螺钉角度,制备钉道,辅助完成颈椎椎弓根钉置钉。记录手术时间及术中出血量。术后拍摄颈椎CT,使用PSR分级评价螺钉位置准确性。[结果]15例患者共置入椎弓根螺钉92枚。其中PSR Ⅰ级88枚,Ⅱ级4枚,没有出现Ⅲ级螺钉,置钉成功率100%。[结论]3D打印定位导板辅助颈椎椎弓根置钉技术治疗颈椎管狭窄症,螺钉成功率高,临床应用安全性好。     

3D打印颈椎前路椎弓根螺钉导板的准确性评估

[目的]设计制作3D打印颈椎前路椎弓根螺钉置钉导板,通过导板置钉并分析置钉的准确性。[方法]选取4具Sawbones颈椎骨模(C_1~C_7)进行CT扫描,三维重建颈椎椎体,通过计算机辅助设计在重建的3D模型上模拟出椎弓根螺钉的安全通道,并选取与相应椎体前方贴合的区域为导板基底部,将通道和导板基底部结合起来设计出合理的置钉导板,利用3D打印机制作出导板,导板辅助下在4具颈椎骨模(C_3~C_7)上置入20枚椎弓根螺钉。然后将带有螺钉的颈椎模型进行二次CT扫描,测量螺钉在椎弓根横断面和矢状面偏离中线的值,按照螺钉偏离椎弓根的绝对值及相对值两种评价方式评价置钉安全性。[结果]3D打印导板能成功辅助颈椎前路椎弓根螺钉的置入。螺钉在横断面向内、外偏移差异无统计学意义(P=0.688),在矢状面向上、下偏移差异无统计学意义(P=0.967)。按照螺钉偏离椎弓根的绝对值评价,位于安全位置的螺钉为19/20(95%);按照螺钉偏离椎弓根的相对值评价,不安全置钉数为0/20。[结论]使用3D打印导板辅助置入颈椎前路椎弓根螺钉,简易、实用、安全。该技术的临床应用值得深入研究。     

个体化3D打印导板在寰枢椎椎弓根置钉中的初步应用

目的评估个体化3D打印导板辅助寰枢椎椎弓根螺钉技术在临床应用中的安全性及准确性。方法枢椎齿状突Ⅱ型骨折行后路椎弓根螺钉内固定术病人3例,根据寰枢椎后方骨性结构数据设计个体化导板,术中根据导板确定进针点,磨钻磨除进针点骨皮质,根据导板方向建立钉道,根据术前测量选择并拧入合适长度螺钉。术后通过观察螺钉在CT横断面和矢状面的位置来评估螺钉置入的安全性。结果术后CT检查显示共置入寰椎椎弓根螺钉6枚,枢椎椎弓根螺钉6枚,12枚螺钉均为0级螺钉。结论个体化3D打印导板能辅助寰枢椎椎弓根螺钉置钉技术,提高临床手术置钉的准确率和安全性,减少神经血管损伤。     

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。     

个体化3D打印导向模板辅助胸腰椎椎弓根螺钉置入在强直性脊柱炎中的应用研究

目的 :评价个体化设计定制3D打印椎弓根螺钉导向模板辅助强直性脊柱炎(ankylosing spondylitis,AS患者胸腰椎椎弓根螺钉置入的准确性与安全性。方法:纳入2016年1月至2019年9月收治的8例AS患者的胸腰椎三维CT检查数据,利用Mimics 17.0、ideaMaker等计算机软件设计AS胸腰椎椎弓根螺钉导向模板,并利用3D打印机打印制作全部病例的实体模型(T_(10)-L_2),每例2份,分为导板辅助螺钉置入组(实验组)和徒手置钉组(对照组)。两组胸腰椎椎弓根螺钉均由同一名脊柱外科医师负责置入。根据术后CT影像结果评估两组椎弓根螺钉置入的准确性,并对螺钉置入情况进行分级:0级和1级螺钉为可接受置钉,2级和3级为不可接受置钉。同时比较术前3D打印软件虚拟设计的椎弓根螺钉的直径、长度、进钉点与后正中线的距离等指标与术中实际使用情况。结果:导板辅助螺钉置入组设计并打印出AS胸腰椎3D打印椎弓根螺钉导向模板23块,辅助置入螺钉46枚,可接受螺钉为44枚;置入单枚螺钉平均时间为(4.20±1.15) min,X线机透视次数为(5.00±1.25)次,置钉过程中螺钉和克氏针平均调整次数为(1.76±1.32)次。徒手置钉组使用传统影像学透视徒手方法置钉46枚,可接受螺钉30枚;置入单枚螺钉平均时间为(14.67±2.23) min,X线机透视次数为(14.46±2.21)次,螺钉和克氏针平均调整次数为(4.76±3.39)次。导板辅助螺钉置入组与徒手置钉组螺钉置入成功率分别为95.65%(44/46)和56.22%(30/46),差异有统计学意义(χ~2=13.538,P0.05);术前3D打印软件虚拟设计的椎弓根螺钉的直径、长度、进钉点与后正中线的距离,与术中实际使用情况差异无统计学意义(P0.05);导板辅助螺钉置入组置入单枚螺钉的时间、X线机透视次数及置钉过程中螺钉和克氏针平均调整次数均明显少于徒手置钉组(P0.01)。结论:3D打印技术定制个体化椎弓根螺钉导向模板显著提高了置钉的安全性、准确性及手术效率,尤其适用于AS合并骨折脱位等须行后路椎弓根螺钉固定的胸腰椎椎体。     

3D打印技术辅助椎弓根钉内固定治疗退行性腰椎侧弯的疗效分析

目的比较3D打印技术辅助椎弓根钉内固定与传统椎弓根钉内固定治疗退行性腰椎侧弯的临床疗效。方法回顾性分析自2017-01—2019-06诊治的37例退行性腰椎侧弯,22例采用较3D打印椎弓根定位-定向导板辅助椎弓根钉内固定术治疗(观察组),15例采用传统椎弓根钉内固定术治疗(对照组)。比较2组置钉时间、穿刺次数、末次随访置钉优良率与椎弓根钉松动率。结果37例均顺利完成手术且获得完整随访,随访时间3~6个月,平均4.5个月。观察组置钉时间较对照组短,穿刺次数较对照组少,末次随访时弓根钉置钉优良率高于对照组,椎弓根钉松动率低于对照组,差异有统计学意义(P<0.05)。结论3D打印椎弓根定位-定向导板辅助椎弓根钉内固定术治疗退行性腰椎侧弯可以提高椎弓根钉置入的准确度,节约置钉时间,减少术中椎弓根钉穿刺次数,提高置钉优良率,减少术后螺钉松动率。     

脊柱侧凸手术中徒手置钉、3D打印导板和导航技术辅助置钉的准确性对比

目的:比较脊柱侧凸手术中徒手置钉、3D打印导板及计算机导航辅助三种椎弓根螺钉置入技术的准确性。方法:2014年2月～2019年12月,32例于我院骨科行后路矫形椎弓根螺钉内固定手术的脊柱侧凸患者纳入本研究,男6例,女26例;年龄11～68岁(32.8±20.5岁),共置入530枚螺钉。术前均完善全脊柱正侧位X线片、CT和MRI检查,根据术中置钉方法分为三组:A组,徒手置钉(10例,163枚);B组,术前根据CT薄层扫描数据制备3D打印导板辅助术中置钉(11例,176枚);C组,术中采用计算机导航辅助置钉(11例,191枚)。术后均行全脊柱正侧位X线片及CT扫描检查。在手术前后影像学图片上测量术前、术后侧凸Cobb角,术前顶椎旋转度和椎弓根横径,根据Gertzbein法测量螺钉置钉准确度并计算置钉满意率,分析影响置准确率的因素。结果:32例患者术前Cobb角69.4°±21.3°(35.0°～115.0°),术后Cobb角23.0°±12.9°(2.4°～47.5°),矫正率(68.8±12.0)%(46.2%～95.0%)。A组术前顶椎旋转角为25.5°±8.9°(9.5°～39.0°),B组为31.3°±11.6°(9.9°～50.0°),C组为30.7°±17.0°(11.2°～60.0°)(P=0.556);椎弓根畸形比例A组为31.9%,B组为33.0%,C组为39.3%(P=0.281);畸形椎弓根胸/腰椎比A组为31/21,B组为47/11,C组为64/11,A组与B、C组比较有显著性差异(P0.05)。根据术后CT评价椎弓根置钉准确性,A组置钉满意率92.8%,B组为89.4%,C组为92.6%,三组间无显著性差异(P0.05);B组胸椎置钉满意率低于C组(P=0.042);置钉椎体位置与置钉满意率呈正比(P=0.029,OR=1.086,95%CI:1.008-1.169),术前Cobb角与置钉满意程度呈负相关关系(P=0.005,OR=0.964,95%CI:0.939-0.989),手术时间A组为350±114min,B组为447±133min,C组为414±128min,三组间比较无统计学差异(P=0.219)。A组1例患者出现伤口血肿;B组1例患者因置钉位置偏内出现神经功能受损,1例非螺钉相关的神经功能损害,1例脑脊液漏,1例下肢静脉血栓合并肺部感染、肋间神经痛;C组1例患者出现迟发性胸腔内出血,1例患者出现伤口感染。结论:采用徒手置钉法、3D打印导板和计算机导航辅助置钉技术在脊柱侧凸患者矫形术中的置钉准确性一致;计算机导航辅助技术在胸椎畸形椎弓根的置钉准确性具有优势。     

标杆型3D打印导板辅助寰枢椎椎弓根置钉准确度分析

目的探讨标杆型3D打印导板辅助寰枢椎椎弓根置钉的可行性,并进行置钉准确度分析。方法 2014年6月—2015年8月,本院收治寰枢椎脱位患者21例,男12例,女9例;年龄12~54岁,平均42.6岁。术前使用Mimics 17.0软件和3-matic 9.0软件为每例患者制作标杆型3D打印导板,术中使用标杆型3D打印导板辅助寰枢椎椎弓根置钉,术后患者行颈椎CT平扫。在Mimics 17.0软件中,将手术前后的寰枢椎模型及螺钉配对拟合,调整空间坐标轴,测量并比较术前预设钉道与术后实际钉道的内倾角、头倾角、进钉点坐标。结果 21例患者手术顺利,手术时间(193±51)min,术中出血量(384±127)m L。共置入寰椎椎弓根螺钉30枚,枢椎椎弓根螺钉42枚。除2枚寰椎椎弓根螺钉侵入椎管≤2 mm外,其他螺钉均位于椎弓根骨皮质内。寰椎左右侧预设最佳钉道内倾角度分别为9.4°±1.8°、9.8°±1.6°,实际钉道内倾角度分别为8.7°±1.6°、10.6°±2.2°;左右侧预设最佳钉道头倾角度分别为8.9°±2.5°、8.8°±2.3°,实际钉道头倾角度分别为9.3°±2.9°、9.4°±3.5°。枢椎左右侧预设最佳钉道内倾角度分别为21.9°±6.6°、22.4°±6.9°,左右侧实际钉道内倾角度分别为24.1°±6.3°、20.8°±6.4°;左右侧预设最佳钉道头倾角度分别为23.7°±7.3°、24.2°±7.2°,左右侧实际钉道头倾角度分别为22.1°±7.9°、22.3°±7.6°。寰枢椎术后实际钉道与术前预设最佳钉道的内倾角、头倾角、进钉点坐标差异均无统计学意义(P0.05)。结论标杆型3D打印导板辅助寰枢椎椎弓根置钉方向可调整性好,置钉准确度较高,为临床寰枢椎置钉提供了一种新的方法。     

胫骨干骨折的手术治疗对策

目的：明确不同固定器械在胫骨干不同骨折类型固定中的特点，以指导临床应用。方法：68例胫骨干骨折，行加压钢板螺钉、交锁髓内钉、单侧外固定架固定后，作临床疗效分析。结果：加压钢板固定组42例，感染5例，骨不连1例，平均愈合时间3．8个月；交锁髓内钉固定组13例，无感染及骨不连，平均愈合时间5．4个月；单侧外固定架组13例，骨不连1例，踝关节背伸受限3例，平均愈合时间4．5个月。结论：胫骨骨折交锁髓内钉固定并发症少，功能恢复好，适用范围广，但要注意及时进行动力加压。加压钢板及外固定架固定应选择各自的最佳适应证，以达到理想的疗效。