数字化虚拟技术在脊柱椎弓根内固定系统的应用研究

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1、数字化技术在脊柱内固定系统的应用研究梧州市红十字会医院宁金沛吴卫东研究背景研究目的研究内容体会与讨论研究背景脊柱的直立解放了双手，将人类与其他动物区别开来，为人类文明跨越式发展，做出巨大贡献；脊柱相关的各种疾病随之增加，如脊柱畸形、脊柱骨折脱位、脊椎滑脱和退变性椎间盘病变等。研究背景椎弓根是椎骨中最坚强的部分，被称之为“力的核心”，是前柱和后结构的连接部；经椎板关节突传达到椎体的力均通过椎弓根，可经受侧弯、旋转和伸屈力矩。研究背景经椎弓根螺钉内固定技术，可获得满意的生物力学稳定性；1959年Boucherl[1]首先应用椎弓根固定技

2、术，将椎弓根螺钉穿过后关节进行固定。[1]BOUCHERHH.Amethodofspinalfusion[J].JBoneJointSurgBr.1959,41-B(2):248-259.上胸椎和颈椎的椎弓根相对细小，周围毗邻脊髓、神经根、椎动脉、静脉丛等重要组织；椎弓根形态存在个体差异和体位变化等因素，造成上胸椎和颈椎椎弓根螺钉置入的困难和危险性大。研究背景研究背景目前常用徒手置钉方法来完成椎弓根螺钉系统的置入，该种方法主要凭借术者的手术经验，主观性较强；然而该种方法学习曲线较长，且存在精确度较低、反复穿刺、多次透视以及螺钉穿出率

3、较高等缺点。研究背景因而螺钉穿入椎动脉孔、椎管，时有发生：研究背景数字可视化人体技术DigitalVisibleHumanBeingTechnology20世纪末出现的先进技术信息技术与医学的交叉通过计算机重建三维图象应用于航空、设计、制造、电影特技、游戏等医学：诊断、新药开发、手术等许多领域迅速发展研究背景数字化可视人体DigitalVisibleHumanBeing研究背景如何将数字化技术应用于脊柱疾病的研究，尤其是脊柱内固定系统的研究？钟世镇、裴国献、张元智、陆声、尹庆水等人在国内率先开展相关研究，并出版专著《数字骨科学》、《

4、临床数字骨科学》。研究目的利用数字化技术，结合3D打印技术，在脊柱内固定系统进行应用研究；总结并逐渐完善一套应用方案。12研究内容第一阶段：CT三维重建，多平面测量、术前设计（2012年1月-2012年12月）；第二阶段：Mimics软件重建，三维测量、术前设计（2013年1月-2013年12月）；第三阶段：Mimics软件重建、设计，导航模板制作，3D打印技术应用（2014年1月至今）。研究内容-第一阶段我科2012年1月-2012年12月，采用CT术前测量技术，对12例患者进行三维重建及术前设计；共计置入椎弓根钉共计50枚，穿出

5、3枚，置钉准确率为94%[1]。[1]宁金沛等.三维重建技术在上胸椎和颈椎椎弓根螺钉植入的临床应用.实用骨科杂志.2014:20(7).研究内容-第一阶段报告如下：病例详情：共计12例，其中男5例，女7例，年龄25～74岁，平均47岁（表1）；2.利用CT工作站进行三维重建及术前三维测量（椎弓根高、宽、钉道长度、α角、β角）：CT工作站进行参数测量研究内容-第一阶段表1病例性别年龄诊断手术方式椎弓根钉数1女25岁颈7胸1神经鞘瘤颈7胸1神经鞘瘤切除、颈5、6侧块螺钉、胸1、2椎弓根钉内固定术4枚2女36岁胸2、3黄韧带骨化症后入路胸

6、2、3节段减压、胸2、3椎弓根钉内固定术4枚3女46岁胸4转移性腺癌后入路胸4椎板减压、病灶内骨水泥成形、胸3、5椎弓根钉内固定术4枚4男73岁胸3非何杰金氏病后入路胸3病灶清除、钛网植骨、胸2、4椎弓根钉内固定术4枚5男50岁枢椎齿状突骨折寰枢椎椎弓根钉内固定术4枚6女54岁枢椎齿状突骨折寰枢椎椎弓根钉内固定术4枚7男56岁胸3、4椎管内副神经节细胞瘤后入路胸3、4椎管内副神经节细胞瘤切除、胸3、4椎弓根钉内固定术4枚8男41岁枢椎Hangman骨折颈2椎弓根钉、颈3侧块螺钉内固定术2枚9男61岁枢椎Hangman骨折颈2椎弓根钉

7、、颈3侧块螺钉内固定术2枚10女49岁颈1转移性腺癌枕颈钉棒系统固定融合术（颈2椎弓根钉内固定）2枚11女74岁胸3、4椎体结核胸2、3、6、7椎弓根钉内固定术8枚12女62岁胸7椎体转移性腺癌后路胸7、8椎板切除、胸4、5、8、9椎弓根钉内固定，前路胸7椎体切除钛网植骨融合术8枚术前张口位DR研究内容-第一阶段典型病例：病例1：枢椎齿状突骨折术前设计研究内容-第一阶段研究内容-第一阶段术后复查：显示椎弓根钉置入精准，位置满意：典型病例：病例2：胸2、3椎管内肿瘤术前MR研究内容-第一阶段术前设计研究内容-第一阶段研究内容-第一阶段

8、术后复查：显示椎弓根钉置入精准，位置较好：典型病例：病例3：胸4、5椎体结核术前设计研究内容-第一阶段术前MR研究内容-第一阶段术后复查：显示椎弓根钉置入精准，位置较好：术后DR研究内容-第一阶段3.小结：CT三维重建技术辅助椎弓根螺