計算機輔助設計在強直性脊柱炎胸腰椎后凸畸形矯形手術中的應用.pdf

1、研究背景： 強直性脊柱炎(ankylosingspondylitis,AS)是引起脊柱后凸畸形的一種常見疾病。大多數(shù)患者的病情通過規(guī)范的保守治療可以得到較好的控制，但仍有部分病人會引起脊柱嚴重的胸腰椎后凸畸形，此時手術矯形是有效的治療方法。但由于手術難度高、風險大，故一直是矯形外科醫(yī)生關注的領域。1985年，Thomasen報道了經(jīng)椎弓根椎體截骨術(pediclesubtractionosteotomy,PSO)，通過楔形切除的

2、脊椎的三柱后合攏達到矯形目的，不但提高了療效，而且使手術更加安全、可靠，目前這一術式在臨床上被廣泛采用。但目前臨床實施截骨手術時，主要依靠手術者的經(jīng)驗截骨，對截骨部位、截骨范圍以及具體截骨度數(shù)只是大致估計。計算機輔助外科手術(computer-assistedsurgery，CAS)是近年來伴隨著信息技術的發(fā)展而迅速發(fā)展起來的一門綜合學科，它通過計算機輔助圖像數(shù)據(jù)代替外科醫(yī)生進行手術方案的三維構思，能合理、定量地制定手術方案，對于選擇最

3、佳手術路徑、減小手術損傷、減少對鄰近組織損害、提高定位精度、執(zhí)行復雜外科手術和提高手術成功率等具有十分重要的意義，且其信息可供整個手術組成員共享。 本課題引入計算機輔助手術設計來探討目前臨床實施截骨手術中存在的問題，具體包括兩個部分：首先對部分臨床常見的行腰椎單節(jié)段經(jīng)椎弓根椎體截骨術的病例進行了回顧性分析，進一步探討該術式的臨床療效；然后選取部分病例，通過在計算機上三維重建病變脊柱，設計不同手術方案進行虛擬截骨，并測量截骨矯正量

4、數(shù)據(jù)供手術參考，以期實現(xiàn)術前手術計劃的精確制定和預測。 研究目的： 1.評價腰椎單節(jié)段經(jīng)椎弓根椎體截骨術治療強直性脊柱炎后凸畸形的臨床療效。 2.探討計算機輔助設計在強直性脊柱炎后凸畸形矯形術手術方案制定中的應用價值。 研究方法： 1.17例強直性脊柱炎后凸畸形患者，行后路腰2或腰3經(jīng)椎弓根椎體截骨及椎弓根系統(tǒng)內(nèi)固定術。手術前、后均行站立位胸腰椎X線檢查，分別測量矢狀面上不同部位的角度，包括全脊柱

5、后凸角(T4～S1)、胸椎后凸角(T4～T12)、胸腰段后凸角(T11～L2)、腰椎前凸角(L1～S1)和骶骨傾斜角，并比較手術前后的差異。 2.將7例強直性脊柱炎后凸畸形患者在手術前后進行胸腰椎CT掃描，獲得的數(shù)據(jù)導入Mimics10.01軟件進行三維重建。手術前在重建模型上模擬經(jīng)椎弓根椎體截骨術進行虛擬截骨、預測矯形效果，并測量截骨椎體所需截骨角度及相應在椎板及椎體后緣的截骨寬度。手術后在預測模型及術后重建模型上分別測量全脊

6、柱后凸角、頸7椎體中心點與骶骨后上角的水平距離、截骨節(jié)段相鄰上下椎體棘突間及雙側橫突間距離等指標，并進行比較。 結果： 1、17例均順利完成截骨矯形手術，手術時間2～4.5h，平均2.5h。術中出血400～2500ml，平均950ml，無嚴重手術并發(fā)癥發(fā)生。腰椎前凸角由術前11.1±15.8°增加至術后44.1±13.7°，全脊柱后凸角和胸腰段后凸角分別由術前40.2±13.9°和30.2±7.8°減小至術后5.4±14

7、.2°和19.8±12.2°，骶骨傾斜角由術前10.7±11.8°增至術后25.7±10.2°，手術前后均有統(tǒng)計學差異；而胸椎后凸角手術前后改變不明顯。 2、7例手術前后均順利完成三維建模。術前測算出所需截骨角度平均為26.69°，椎板截骨角度平均為27.22mm，椎體后緣截骨寬度平均為14.81mm。在虛擬截骨模型上及術后重建模型上分別測得：全脊柱后凸角術前模擬平均值為15.66°，術后實測平均值為14.21°；頸7椎體中心點

8、與骶骨后上角的水平距離術前模擬平均值為45.23mm，術后實測平均值為44.85mm；截骨節(jié)段上位椎體棘突最上緣與下位椎體棘突最下緣間距離術前模擬平均值為63.43mm，術后實測平均值為63.18mm；截骨節(jié)段相鄰上下椎體雙側橫突尖部距離術前模擬平均值左側51.44mm、右側48.97mm，術后實測平均值左側50.95mm、右側49.56mm。 結論： 1、采用腰椎單節(jié)段經(jīng)椎弓根椎體截骨術治療強直性脊柱炎后凸畸形，腰椎前