應用3D 快速成形技術在胸腰椎骨折手術中的臨床應用研究

吳碧濤，李新華，陳振華，劉德謙，劉國榮，羅偉彬，甘盛勇

（廣東省東莞市樟木頭醫(yī)院 外一科，廣東 東莞 523633）

0 引言

胸腰椎骨折在骨科較為常見，如不能及時得到治療，可嚴重影響身體健康及日常生活[1]。以往臨床上多采用手術治療，在手術設計的過程中，多采用二維圖像，并結合經驗進行螺釘植入，在手術中可能無法與手術器械契合。而三維圖像，則可精準顯示骨折結構數據，確保手術的順利實施。近年來，隨著計算機技術的應用、數字醫(yī)學的蓬勃發(fā)展，3D技術被逐漸應用于醫(yī)學領域中。精確的術前設計技術更是實現了從虛擬模擬到現實模擬的跨越[2-4]。本研究中，將3D 快速成形技術應用于胸腰椎骨折術前設計中，保證了手術的順利實施，以保證較好的的臨床手術置釘效果，減少手術時間，術中出血量及術中X 線照射次數，為胸腰椎骨折治療提供依據。

1 資料與方法

1.1 一般資料

搜集胸腰椎骨折手術患者42 例作為研究對象，時間為2018 年3 月至2020 年12 月。按照隨機數字表法分為觀察組和對照組，每組21 例。對照組男10例，女11 例，年齡在26～55 歲，平均（39.53±3.21）歲；骨折部位：胸椎骨折8 例、腰椎骨折13 例。對照組男12 例，女9 例，年齡在24～57 歲，平均（38.74±3.18）歲；骨折部位：胸椎骨折9 例、腰椎骨折12 例。兩組數據比較，差異具有同質性（P＞0.05），具有可比性。

納入標準：①經影像學檢查確診為胸腰椎骨折；②年齡18～60 歲；③新鮮閉合性骨折，累及1 個椎體，受傷至手術時間＜2 周；④保守治療不佳，自愿接受手術治療，術后可按時復查；⑤自愿參與研究，并簽署知情同意書。

排除標準：①存在手術禁忌癥者；②合并椎弓根骨折、脊髓損傷；③合并嚴重心、腦肝腎等嚴重器官疾病者；④合并內分泌疾病者；⑤合并惡性腫瘤者；⑥中途退出者。

1.2 方法

所有患者均行傳統后路手術。患者全身麻醉成功后取俯臥位，術區(qū)常規(guī)消毒鋪巾，采用胸腰椎后側正中入路，充分顯露胸腰椎骨折節(jié)段關節(jié)突關節(jié)及周圍組織，咬除進釘點皮質骨，緩緩轉入（恒力穩(wěn)持開路器），探測釘道四壁（探針），確定明顯骨質感后進釘，以保證釘道處于椎弓根內，將椎弓根螺釘植入（兩組分別采用如下方式進行椎弓根螺釘植入），并C 臂透視確定位置，進而裝上連接桿，撐開壓縮椎體，使胸腰椎壓縮椎體復位，擰緊螺帽固定。手術記錄手術時間，術中出血，術中C 臂投射次數，術畢置引流管，關節(jié)切口，術后行胸腰椎正側位片檢查，檢查螺釘位置。

對照組：根據經驗及術前影像學資料進行椎弓根螺釘植入。

觀察組：在對照組的基礎上運用3D 快速成形技術進行術前模擬操作。向患者及家屬進行手術相關健康宣教，告知運用3D 模型模擬，可使其能夠更加立體的了解治療方案。具體操作如下：（1）CT 掃描參數：CT 機型：TOSHIBA-Activion16 TSX-031A,掃描部位：胸椎及腰，掃描螺距0.5～1.0MM,掃描電流260～300mA,掃描電壓：120kV～135Kv,掃描數據以DVD 光盤形式輸出。（2）主要硬件和軟件：Windows10 專業(yè)版操作系統，Mimics Research 17醫(yī)學三維重建軟件，Cura-willbooxV1.3.1,Wiiboox Company 2 3D 打印機（江蘇威寶仕智能科技有限公司）。（3）三維重建和3D 打印：①CT 平掃加重建：采集患者的薄層CT 掃描數據（格式：DICOM），將其數據導入Mimics Research 17 軟件中進行三維重建，獲得三維模型，多角度，多方向觀察骨折情況。②3D 打印骨折模型：將數據轉化為STL 格式，導入3D 打印軟件Willboox 中，打印出1:1 模型。③1.5模型上模擬手術：在進行模擬手術上，測量椎弓釘的最佳置入位置、方向、角度及長度。術前，對模型評測入針點、螺釘（頭或尾）傾斜角度（f 角）及內斜角度（e 角）。

1.3 觀察指標

觀察兩組患者的手術相關指標（手術時間、術中出血量、術中X 線照射次數）及椎弓根置釘準確率。

1.4 統計學處理

運用統計學軟件SPSS 18.0 處理數據，計數資料以（n，%）描述，χ2檢驗；計量資料以均數±標準差描述，t檢驗。統計學有差異以（P＜0.05）描述。

2 結果

2.1 兩組手術相關結果比較

觀察組手術時間短于對照組，出血量及術中照射X 線次數均少于對照組（P＜0.05），見表1。

表1 兩組手術相關結果比較

2.2 兩組椎弓根置釘準確率比較

觀察組共置入螺釘126 枚，椎弓根置釘準確率為96.83%（122 枚）；對照組共植入130 例螺釘，椎弓根置釘準確率為83.08%（108 枚），2 組比較差異有統計學（χ2=13.254，P＜0.05）。

3 討論

椎弓根螺釘內固定是胸腰椎骨折的常用治療方案，能夠有效矯正胸腰椎畸形，恢復脊柱三柱穩(wěn)定性，為機體提供堅固的內固定，最大限度保留運動節(jié)段[5]。椎弓根螺釘的準確轉入顯得尤為重要。以往多根據經驗及術前影像學資料進行椎弓根螺釘植入，但無法與手術器械契合，影響手術效果。而3D快速成形技術又稱三維打印、增材制造等，誕生于20 世紀80 年代后期，是基于材料累加原理進行快速成形操作，運用可粘合材料（粉未狀金屬或塑料等）進行三維制作技術。通過3D 打印出1:1 骨骼模型方面有明顯的臨床優(yōu)勢[6]。術前制定手術方案，模擬手術操作，保證手術的順利進行，增加手術準確性，減少因手術操作而導致的并發(fā)癥[7]，提升施術醫(yī)師水平[8-10]。

在本次研究中，在實施胸腰椎骨折手術前運用3D 快速成形技術，可確定螺釘角度、長度，縮短手術時間，減少術中出血及術中X 線照射次數。而本次研究結果數據也證實了這一觀點，表明了3D 快速成形技術提高手術效率及準確率方面有顯著優(yōu)勢，臨床醫(yī)師在嘗試應用于其他骨折或外傷治療中，也可以發(fā)揮更大臨床優(yōu)勢，具體如下：①根據模式制定手術方案。②為臨床醫(yī)師提供清晰的骨折部位實際情況，提高診斷準確率；③也能夠幫助醫(yī)師制定準確的個性化置釘方案，對提高手術效率、減少輻射傷害，提高置釘準確率有積極意義[11-13]。

綜上所述，本研究采用3D 快速成形技術應用于胸腰椎骨折患者行椎弓根螺釘置入術中，效果顯著，值得推廣。