脊柱外科中快速成型技术的应用分析
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【摘要】 目的 探究快速成型技术在脊椎外科中的应用及其意义。方法 从我院2009年4月到2010年4月入医院的患者中随机抽取8例患者,其中4例严重先天性脊柱侧弯,3例退变性腰椎术后返修,1例腰椎峡部裂。应用三维断层扫描脊柱,将数据输入微机进行合理处理,进行脊椎病变区域的数字化三维重建及其快速成型,且将此技术用于临床。结果 按计划完成手术的病患有8例,术后无并发症,效果良好,术前术后的数字化三维重建模型从形状到测量结果均完全一致,术后X线复查显示椎弓根螺钉位置正确。结论 快速成型脊柱模型这种新型技术可使外科医生术前精确且之光的了解脊柱畸形的情况,更加有利于手术的成功操作。
快速成型(Rapid Prototyping)技术是九十年展起来的一项先进制造技术,自该技术问世以来,已经在发达国家的制造业中得到了广泛应用,并由此产生一个新兴的技术领域[1]。此技术在骨盆骨折。髋关节发育异常、头颅整形、头颅和面部肿瘤、鼻修复、脊柱损伤及多种整形外科和假肢工程领域中有着广泛的应用,为临床医学的手术策划提供了有效的解决方法。
1 资料与方法
1.1 一般资料 从我院2009年4月到2010年4月入医院的患者中随机抽取8例患者,男5例,女3例,年龄在18~65岁之间,平均35岁,其中4例严重先天性脊柱侧弯,3例退变性腰椎术后返修,1例腰椎峡部裂。随机抽取其中4例未作脊柱模型的严重脊柱弯曲患者作为对照组进行临床研究。
1.2 脊柱模型重建方法 本研究中8例进行脊柱增强CT断层扫描,层厚1 mm,采集原始数据以DICOM格式录入微机中,采用CAD、Mimics6.3和3D View3.5软件进行数字化三维重建显示和测量脊柱相关数据,并根据结果进行手术计划模拟及病变区域的重建构建。此过程应注意确保椎弓根螺钉等内固定器械的植入直观且准确。
2 结果
本研究通过快速成型脊柱模型进行手术设计,手术过程中所见与术前三维重建结果完全一致,随机选取的8例患者全部按计划完成了手术并且过程顺利,没有出现任何手术并发症,效果良好,手术过程中所见与术前数字化三维重建模型的一场发现与测量结果完全一致,术后X线复查显示椎弓根螺钉位置正确。术前脊柱模型的严重先天性脊柱侧弯病患手术时间为186 min,手术过程中平均失血量为460 ml,未作模型患者平均手术用时为215 min,平均失血量为500 ml。
3 讨论
脊柱实物模型能够清晰显示畸形椎体的形态、异常生长的终板、脊柱裂等现象,手术之前需通过观察实物模型发现CT、MRI及X线片等影像学资料无法显示的解剖信息,以此对脊柱畸形的解剖学形态获取正确的理解,此乃手术方案的必要参考,不可或缺[2]。同时可通过脊柱实物模型成功对复杂先天性脊椎及经胸椎急性病患各1例进行了畸形矫正手术,对严重胸腰椎脊柱后突畸形病患的脊柱实物模型进行术前规划及手术模拟,成功实施了骨切除、截骨矫形和内固定植入手术[3]。
通过应用脊柱实物模型能够和患者本人及家属进行更好的交流沟通,便于手术团队之间的交流沟通,最大限度地减少分歧和失误。脊柱实物模型对术前规划、术中提供参考十分有用,通过应用脊柱实物模型能够增加小儿脊柱外科手术的安全性,减少手术操作时间,能够和患者家属进行更好地交流沟通。术前利用脊柱实物模型有助于选择内固定种类;确定螺钉直径、长度、角度、预弯内固定棒:判断脊髓和神经走行;确定截骨角度和范围;明确椎弓根缺失及椎体复杂畸形形状;能够最大限度地减少手术创伤,增加螺钉置人的准确性与稳定性,降低手术风险。
据此进行术前和术中规划,优化手术方案,定制置人假体和内固定装置,并在脊柱实物模型上进行手术模拟,确保手术能够安全、高质量的完成,缩短手术时间,提高手术成功率,脊柱实物模型在脊柱外科尤其是在复杂脊柱外科的临床应用中具有广阔的发展前景。快速成型个体化模板为椎弓根螺钉或关节突螺钉的植入提供了新的置钉方法,具有较高的置钉准确率,操作方法简单,不需要特别的技术要求,能减少术申放射线暴露时间,但目前尚处于研究阶段,模板设计方案有待进一步优化,其置钉准确性需要更多的实验和临床验证。
参考文献
[1] 王臻,腾勇,李涤尘,等.基于快速成型的个体化人工半膝关节的研制.中国修复重建外科杂志,2004,18(1):18-25.
[2] 王征,王岩,毛克亚,等.脊柱数字化重建与快速成型对复杂脊柱畸形矫治的意义.中国脊柱脊髓杂志,2006,16(3):212-214.
[3] 常敏,郭英,邓东巧,等.快速成形技术在骨科中的临床应用.中国矫形外科杂志,2006,17:1297-1298.