3D打印技術(shù)在頸椎椎弓根手術(shù)中的應(yīng)用.pdf

1、研究背景:頸椎椎弓根螺釘內(nèi)固定系統(tǒng)因其良好的生物力學(xué)性能已成為最有效的頸椎脊柱內(nèi)固定方法之一，頸椎椎弓根螺釘?shù)膱?jiān)強(qiáng)穩(wěn)定作用是基于三柱固定，顯著優(yōu)于包括側(cè)塊螺釘在內(nèi)的其他內(nèi)固定系統(tǒng)。頸椎椎弓根螺釘?shù)墓签\螺釘界面的松動(dòng)率很低，且具有極大的把持力，是一種具有優(yōu)越生物力學(xué)性能的后路內(nèi)固定系統(tǒng)。因頸椎椎弓根毗鄰結(jié)構(gòu)解剖復(fù)雜而重要，變異性大，置釘過(guò)程中容易損傷脊髓和椎動(dòng)脈，手術(shù)置釘難度較大，與之相關(guān)的手術(shù)并發(fā)癥時(shí)有發(fā)生。即使是具有一定經(jīng)驗(yàn)的醫(yī)生也難

2、以完全避免并發(fā)癥的發(fā)生。如果螺釘植入位置不佳，不僅引起內(nèi)固定系統(tǒng)強(qiáng)度下降甚至失效，更影響手術(shù)療效甚至危及生命。West JL等通過(guò)統(tǒng)計(jì)證實(shí)直視手術(shù)時(shí)椎弓根螺釘置釘術(shù)中對(duì)神經(jīng)、血管的損傷或術(shù)后螺釘對(duì)神經(jīng)的刺激危險(xiǎn)率為2％‐7%。因此，目前絕大多數(shù)臨床醫(yī)師選擇頸椎側(cè)塊固定方法并不能進(jìn)行有效固定及融合，手術(shù)成功的關(guān)鍵在于植入螺釘必須按照椎弓根長(zhǎng)軸軸線通過(guò)這一狹小骨性管道。結(jié)合三維重建技術(shù)，利用三維重建軟件，使椎弓根螺釘釘?shù)揽梢暬?。目前遇到的?/p>

3、難是不同的個(gè)體的頸椎存在差異，難以做到統(tǒng)一化置釘。最近幾年快速成型技術(shù)的快速發(fā)展，為脊柱外科的發(fā)展開(kāi)辟了新的道路。
　　目的:探討3D打印個(gè)體化導(dǎo)板是否能提高頸椎后路椎弓根置釘?shù)臏?zhǔn)確性及導(dǎo)板在制作過(guò)程中和手術(shù)操作中減少誤差的方法。
　　方法:
　　1、2014年9月至2015年12月，對(duì)6例需要行頸椎后路椎弓根螺釘內(nèi)固定患者術(shù)前行64排螺旋CT連續(xù)掃描，計(jì)算機(jī)重建頸椎三維模型、設(shè)計(jì)頸椎椎弓根的最佳進(jìn)釘通道，獲取每個(gè)頸椎

4、椎板的解剖形態(tài)，設(shè)計(jì)與頸椎椎板吻合的反向模板，并模擬螺釘?shù)淖罴堰M(jìn)釘通道，形成定位導(dǎo)向孔的導(dǎo)航模板。利用3D打印技術(shù)打印頸椎模型與導(dǎo)航模板，通過(guò)術(shù)前模擬置釘測(cè)量出每個(gè)椎弓根的螺釘通道長(zhǎng)度及椎弓根寬度，術(shù)中采用導(dǎo)航模板輔助置入椎弓根螺釘，術(shù)后行 X線或CT掃描評(píng)價(jià)螺釘位置，記錄有無(wú)與螺釘置入相關(guān)的并發(fā)癥。
　　2、統(tǒng)計(jì)置入26枚椎弓根螺釘術(shù)前設(shè)計(jì)置釘點(diǎn)與術(shù)后實(shí)際置釘點(diǎn)至椎板中線的距離，運(yùn)用配對(duì)樣本t檢驗(yàn)方法，得到p值，得出術(shù)前與術(shù)后置

5、釘點(diǎn)是否相同的結(jié)論。
　　結(jié)果:
　　1、利用3D打印個(gè)體化導(dǎo)板輔助置入頸椎椎弓根螺釘,術(shù)后常規(guī)拍攝頸椎正側(cè)位X線片和CT檢查評(píng)估頸椎椎弓根螺釘位置，根據(jù)頸椎椎弓根螺釘位置分為4級(jí)[6]：Ⅰ級(jí)，椎弓根螺釘未突破椎弓根皮質(zhì)；Ⅱ級(jí)，椎弓根螺釘突破椎弓根皮質(zhì)小于1mm；Ⅲ級(jí)，椎弓根螺釘突破椎弓根皮質(zhì)1-2mm；Ⅳ級(jí)，椎弓根螺釘突破椎弓根皮質(zhì)大于2mm。以上6例患者椎弓根螺釘置入均使用雙側(cè)雙邊單個(gè)導(dǎo)航模板協(xié)助完成，總共置入26枚椎弓

6、根螺釘，術(shù)后CT釘?shù)罀呙杞Y(jié)果顯示25枚完全在椎弓根內(nèi)，1枚穿破椎弓根上壁，進(jìn)入椎間盤內(nèi)，穿出距離小于1.2mm，椎弓根穿破率（Ⅱ級(jí)）為3.8%，置入準(zhǔn)確率（Ⅰ級(jí)）為96.2%，螺釘位置可接受率為100%，無(wú)一例出現(xiàn)螺釘植入有關(guān)的神經(jīng)、血管損傷等并發(fā)癥，經(jīng)隨訪未發(fā)現(xiàn)螺釘松動(dòng)、斷釘現(xiàn)象。
　　2、數(shù)據(jù)如表（2）所示，運(yùn)用配對(duì)樣本t檢驗(yàn)方法，算得t=0.268，P>0.5。按α=0.05水準(zhǔn)，差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，不能說(shuō)明術(shù)前與術(shù)后置釘點(diǎn)不

7、相同，可認(rèn)為術(shù)前與術(shù)后置釘點(diǎn)相同。
　　結(jié)論:
　　1、3D打印技術(shù)可在脊柱外科手術(shù)中廣泛應(yīng)用，設(shè)計(jì)出頸椎后路個(gè)體化手術(shù)導(dǎo)向模板，為頸椎后路椎弓根內(nèi)固定置釘術(shù)，提供新的研究路線和手術(shù)方案。在3D打印出的導(dǎo)向模板引導(dǎo)下置入頸椎后路椎弓根螺釘，能顯著提高置釘?shù)臏?zhǔn)確性及安全性。
　　2、頸椎椎弓根個(gè)體化3D打印導(dǎo)板設(shè)計(jì)中增加“飛橋”裝置，并在手術(shù)導(dǎo)板的導(dǎo)向凸臺(tái)外徑的內(nèi)側(cè)緣兩側(cè)對(duì)稱設(shè)計(jì)一個(gè)直徑約0.6mm直徑的小孔，術(shù)中用10