計算機輔助結合3D打印技術對脊柱畸形矯正術安全性及遠期隨訪效果影響

高學明　宋玉鑫　王展

【摘要】目的：探究計算機輔助結合3D打印技術對脊柱畸形矯正術安全性及遠期隨訪效果影響。方法：選擇脊柱畸形患者64例作研究對象病，接受常規矯正手術32例患者為對照組，接受計算機輔助結合3D打印技術矯正手術32例患者為實驗組，比較手術前后側凸Cobb角、后凸Cobb角，手術并發癥發生率，生活質量。結果：術后1個月，兩組患者側凸Cobb角、后凸Cobb角均明顯減小，且實驗組顯著小于對照組，P<0.05;實驗組術后并發癥發生率小于對照組，P<0.05。術后隨訪1年兩組SF-36評分均提高，且實驗組明顯高于對照組，P<0.05。結論：在脊柱畸形矯正手術中應用計算機輔助結合3D打印技術具有良好的遠期隨訪效果，手術安全性提升，值得應用。

【關鍵詞】脊柱畸形;計算機輔助技術;3D打印;手術安全性;遠期隨訪效果

[Abstract]Objective：To explore the effect of computer-assisted 3D printing technology on the safety and long-term follow-up effect of spinal deformity correction.Methods：choose 64 patients with spinal deformity for study disease，32 patients for conventional correction surgery，computer with 3D printing technology correction surgery 32 patients for experimental group，compare before and after convex Cobb horn，convex Cobb angle，surgical complications，quality of life.Results：Cobb Cobb and convex Cobb were P>0.05.One month later，convex Cobb and convex C o b b were significantly less than the control group，P<0.05;3.13%less than 18.75%，P<0.05.QoL SF-36 scores were not significant，P>0.05，improved SF-36 scores after 1-year follow-up，and significantly higher in the experimental group，with significant differences and P<0.05.Conclusion：Computer-assisted combination with 3D printing technology in spinal deformity correction surgery has good long-term follow-up effect and improved surgical safety.

[Key words]spinal deformity;computer-assisted technology;3D printing;surgical safety;long-term follow-up effect

【中圖分類號】R681.5? ?【文獻標識碼】A? ?【文章編號】2026-5328（2021）11--02

“脊柱畸形”是一種可由特發性、先天性、創傷性等原因引起的疾病，導致人體脊柱冠狀位、軸向位、矢狀位偏離正常位置，形態上發生異常改變。有研究指出，脊柱畸形手術過程中進行組織結構解剖時，容易損傷鄰近神經、脊髓、血管等，有較高風險，易失敗[1]。以往手術需在CT或MRI輔助下進行，將脊柱畸形實際情況反映出來，為手術提供幫助。但是受到CT與MRI設備及技術限制，無法為手術提供精準定位，手術效果仍然不夠理想。計算機輔助結合3D打印技術是近些年出現的新型手術輔助模式，可以利用全新數字骨科技術制作3D打印模板，并且可以利用人工智能技術，得到豐富、準確的脊柱畸形參數，指導手術取得良好效果[2-3]。本研究探究計算機輔助結合3D打印技術對脊柱畸形矯正術安全性及遠期隨訪效果影響。報道如下。

1資料與方法

1.1一般資料

選擇2019年1月至2021年5月在我院進行脊柱畸形手術患者進行研究，病例數64例，根據手術方式差異分組，每組各32例。對照組男、女分別17例、15例，年齡21-66歲，均值（45.78±6.15）歲。實驗組男16例，女16例，年齡22-67歲，均值（44.96±6.57）歲。患者性別比例、年齡構成進行差異性比較，P>0.05，無統計學意義。

納入標準：（1）均進行脊柱畸形手術;（2）對研究知情，自愿參加;（3）經醫學倫理委員會批準;排除標準：（1）合并惡性腫瘤;（2）精神疾病;（3）手術禁忌、麻醉過敏。

1.2方法

1.2.1對照組

接受常規脊柱畸形手術，術前對患者進行CT檢查，對脊柱病變相關數據進行采集，進行三維圖像重建，確定脊柱畸形手術糾正讀數，范圍。手術操作：指導患者俯臥位在脊柱正中進行手術切口，將脊柱充分暴露，安裝椎弓根定位模板，嵌合好雙側椎板與棘突，根據模板位置對椎弓根進釘點、方向進行明確，完成定位。使用開路器進行開顱，鉆出釘道后將椎弓根螺釘在側凸兩側置入，將雙側矯形模板進行比較，預彎金屬棒后進行安裝、旋轉，撐開螺釘固定良好、擰緊。

1.2.2實驗組

本組進行計算機輔助聯合3D打印技術下脊柱畸形手術，術前同對照組一致使用CT掃描采集患者脊柱數據。使用計算機圖像處理軟件進行二維平面處理，創建脊柱模型，并應用CAD軟件完成計算機輔助設計，得到脊柱解剖模型對比正常脊柱解剖模型，對患者脊柱結構進行掌握，準確測量解剖模型，對脊柱側凸Cobb角等進行確定。并得到患者椎體各椎弓根外傾與頭傾角度、截面積等。根據計算機輔助設計圖像結果，對手術進行模擬，并評價矯正效果，效果滿意后利用3D打印技術制作光敏樹脂材料輔助模板，常規消毒后備用，在術中為醫生提供幫助，根據3D模型上椎體解剖結構對椎弓根釘長度、置入方向等進行明確，確保手術精準度。手術操作同對照組一致。

1.3觀察指標

比較手術前后側凸Cobb角、后凸Cobb角，手術并發癥發生率，生活質量

①手術并發癥：切口感染、神經損傷、螺釘松動。

②生活質量：應用SF-36生活質量自評量表，滿分100分，涉及生理功能、社會功能、情感功能、軀體疼痛四個維度。分數越高生活質量越好。

1.4統計學處理

數據比較差異應用SPSS22.0統計學軟件進行檢驗或t檢驗，P<0.05為差異有統計學意義。

2結果

2.1兩組手術前后側凸Cobb角、后凸Cobb角比較

與術前比較，兩組患者術后側凸Cobb角、后凸Cobb角均減小，且實驗組側凸Cobb角、后凸Cobb角均明顯小于對照組，P<0.05，詳細見表1。

2.2兩組手術并發癥發生率比較

實驗組手術并發癥發生率明顯小于對照組，P<0.05，詳細見表2。

2.3兩組手術前后生活質量比較

與術前比較，兩組患者生活質量SF-36評分均提升，且實驗組明顯高于對照組，P<0.05，詳細見表3。

3討論

“脊柱畸形”是一種比較嚴重的疾病類型，手術是目前最理想的治療方案，但是由于人體脊柱解剖結構復發，鄰近大量脊髓神經、血管等，增加手術難度，容易發生手術失敗[4]。以往脊柱畸形手術中通常需要在CT、MRI掃描下對螺釘置入的方向、角度進行明確，螺釘置入準確性對于手術成功率與安全性影響很大。雖然CT三維重建可以為脊柱畸形手術提供一定幫助，指導螺釘置入，但是無法給予手術醫生術中實時指導，遇到手術困難時需要停止手術，重新進行CT掃描進行觀察，導致手術時間延長、出血量大，具有應用限制。計算機斷層掃描血管造影、3D技術的應用對于脊柱畸形手術的術前評估與手術方案明確有很大幫助，在一定程度了提高了手術效率與安全性[5]。吳榮海[6]研究中表明，3D打印技術在后路截骨治療脊柱畸形中具有很多優勢，提高置釘準確率、縮短手術時間、并發癥少。另外，有限元分析在脊柱畸形矯形手術中的應用也逐漸廣泛，取得了很好的應用效果[7]。劉正蓬[8]研究中表明，在脊柱矯形手術中應用計算機設計聯合3D打印模板可提高手術精度，改善矯正效果，與本研究結果相近。因為：計算機輔助結合3D打印技術可以將CT掃描得到的脊柱數據進行三維重建，創造三維脊柱模型，打印出實物，方便醫生對手術進行設計、預演，并且可以在術中為醫生提供準確定位，使得椎弓根釘準確置入，減少手術操作失誤，預防并發癥，提升手術效果，獲得理想預后。

綜上所述，計算機輔助結合3D打印技術脊柱畸形矯正術安全性及遠期隨訪效果有好的影響，值得應用。

參考文獻：

[1]馬驥，王楠，陳曉春，等.不同手術入路方式對胸腰椎骨折合并脊柱畸形患者脊柱畸形矯正及神經功能恢復的影響[J].中國實用醫藥，2020，15（04）：69-71.

[2]陳鍇，蔡騰廣，王晨，等.人工智能在脊柱畸形診療中的應用及展望[J].第二軍醫大學學報，2020，41（03）：243-247.

[3]戎天華.先天性脊柱側凸的臨床系列研究及計算機輔助聚類分型[D].北京協和醫學院，2020.

[4].盧炯炯.數字化三維重建在脊柱畸形矯正手術中的應用[D].青海大學，2020.

[5]魯雪紅，王偉，劉文亞.電子計算機斷層掃描血管造影與脊柱3D重建聯合對脊柱側彎畸形術前評估和手術計劃制定的臨床價值研究[J].實用醫院臨床雜志，2020，17（04）：78-80.

[6]吳榮海，周俊德，陳培友，等.3D打印技術輔助后路截骨治療脊柱畸形的Meta分析[J].中國組織工程研究，2020，24（36）：5880-5885.

[7]周晨，邢文華.3D打印技術與有限元分析在脊柱側凸矯形中的應用優勢[J].中國組織工程研究，2021，25（12）：1898-1903

[8]劉正蓬，王雅輝，明穎，等.計算機設計聯合3D打印模板應用于脊柱矯形可提升手術精度與矯正效果[J].中國組織工程研究，2021，25（12）：1826-1830.