3D打印技術在頸椎椎弓根手術中的應用.pdf

1、研究背景:頸椎椎弓根螺釘內固定系統(tǒng)因其良好的生物力學性能已成為最有效的頸椎脊柱內固定方法之一，頸椎椎弓根螺釘?shù)膱詮姺€(wěn)定作用是基于三柱固定，顯著優(yōu)于包括側塊螺釘在內的其他內固定系統(tǒng)。頸椎椎弓根螺釘?shù)墓签\螺釘界面的松動率很低，且具有極大的把持力，是一種具有優(yōu)越生物力學性能的后路內固定系統(tǒng)。因頸椎椎弓根毗鄰結構解剖復雜而重要，變異性大，置釘過程中容易損傷脊髓和椎動脈，手術置釘難度較大，與之相關的手術并發(fā)癥時有發(fā)生。即使是具有一定經驗的醫(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，不僅引起內固定系統(tǒng)強度下降甚至失效，更影響手術療效甚至危及生命。West JL等通過統(tǒng)計證實直視手術時椎弓根螺釘置釘術中對神經、血管的損傷或術后螺釘對神經的刺激危險率為2％‐7%。因此，目前絕大多數(shù)臨床醫(yī)師選擇頸椎側塊固定方法并不能進行有效固定及融合，手術成功的關鍵在于植入螺釘必須按照椎弓根長軸軸線通過這一狹小骨性管道。結合三維重建技術，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的快速發(fā)展，為脊柱外科的發(fā)展開辟了新的道路。
　　目的:探討3D打印個體化導板是否能提高頸椎后路椎弓根置釘?shù)臏蚀_性及導板在制作過程中和手術操作中減少誤差的方法。
　　方法:
　　1、2014年9月至2015年12月，對6例需要行頸椎后路椎弓根螺釘內固定患者術前行64排螺旋CT連續(xù)掃描，計算機重建頸椎三維模型、設計頸椎椎弓根的最佳進釘通道，獲取每個頸椎

4、椎板的解剖形態(tài)，設計與頸椎椎板吻合的反向模板，并模擬螺釘?shù)淖罴堰M釘通道，形成定位導向孔的導航模板。利用3D打印技術打印頸椎模型與導航模板，通過術前模擬置釘測量出每個椎弓根的螺釘通道長度及椎弓根寬度，術中采用導航模板輔助置入椎弓根螺釘，術后行 X線或CT掃描評價螺釘位置，記錄有無與螺釘置入相關的并發(fā)癥。
　　2、統(tǒng)計置入26枚椎弓根螺釘術前設計置釘點與術后實際置釘點至椎板中線的距離，運用配對樣本t檢驗方法，得到p值，得出術前與術后置

5、釘點是否相同的結論。
　　結果:
　　1、利用3D打印個體化導板輔助置入頸椎椎弓根螺釘,術后常規(guī)拍攝頸椎正側位X線片和CT檢查評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[6]：Ⅰ級，椎弓根螺釘未突破椎弓根皮質；Ⅱ級，椎弓根螺釘突破椎弓根皮質小于1mm；Ⅲ級，椎弓根螺釘突破椎弓根皮質1-2mm；Ⅳ級，椎弓根螺釘突破椎弓根皮質大于2mm。以上6例患者椎弓根螺釘置入均使用雙側雙邊單個導航模板協(xié)助完成，總共置入26枚椎弓

6、根螺釘，術后CT釘?shù)罀呙杞Y果顯示25枚完全在椎弓根內，1枚穿破椎弓根上壁，進入椎間盤內，穿出距離小于1.2mm，椎弓根穿破率（Ⅱ級）為3.8%，置入準確率（Ⅰ級）為96.2%，螺釘位置可接受率為100%，無一例出現(xiàn)螺釘植入有關的神經、血管損傷等并發(fā)癥，經隨訪未發(fā)現(xiàn)螺釘松動、斷釘現(xiàn)象。
　　2、數(shù)據(jù)如表（2）所示，運用配對樣本t檢驗方法，算得t=0.268，P>0.5。按α=0.05水準，差異無統(tǒng)計學意義，不能說明術前與術后置釘點不

7、相同，可認為術前與術后置釘點相同。
　　結論:
　　1、3D打印技術可在脊柱外科手術中廣泛應用，設計出頸椎后路個體化手術導向模板，為頸椎后路椎弓根內固定置釘術，提供新的研究路線和手術方案。在3D打印出的導向模板引導下置入頸椎后路椎弓根螺釘，能顯著提高置釘?shù)臏蚀_性及安全性。
　　2、頸椎椎弓根個體化3D打印導板設計中增加“飛橋”裝置，并在手術導板的導向凸臺外徑的內側緣兩側對稱設計一個直徑約0.6mm直徑的小孔，術中用10