个体化导航模板辅助腰椎椎弓根螺钉置钉准确性实验研究

目的:探讨个体化导航模板辅助腰椎椎弓根螺钉置入的准确性.方法:根据10具尸体腰椎(L1～L4)标本术前CT资料,利用逆向工程原理及快速成型技术设计制造出个体化导航模板,在尸体标本上进行个体化导航模板辅助腰椎椎弓根螺钉的置入手术,术后行CT断层扫描评价螺钉在椎弓根及椎体内的位置.结果:共应用40个个体化导航模板,辅助置入腰椎椎弓根螺钉80枚.CT扫描发现所有螺钉进钉点准确,进钉方向适当:全部螺钉均准确置入相应椎弓根及椎体内,无穿破椎弓根皮质及椎体前方的螺钉.结论:个体化导航模板辅助腰椎椎弓根螺钉置钉准确性高,操作简单,为腰椎椎弓根螺钉的准确置入提供了一种新的可供选择的方法.     

个体化导航模板在胸椎椎弓根螺钉置入中的初步临床应用

目的:通过临床应用评价个体化导航模板辅助胸椎椎弓根螺钉置入的准确性和安全性。方法:2008年7月～2009年9月,对11例需要行胸椎椎弓根螺钉置入手术的患者(青少年特发性脊柱侧凸7例,先天性脊柱侧凸2例,胸椎结核后凸畸形1例,多发性胸椎骨折1例)术前根据CT三维重建图像利用计算机辅助设计及快速成型技术设计制作46个胸椎个体化导航模板,术中应用个体化导航模板辅助在T2～T12置入椎弓根螺钉92枚,术后CT扫描评价螺钉位置,记录有无与螺钉置入相关的并发症。结果:通过个体化导航模板辅助置入的92枚胸椎椎弓根螺钉中,83枚完全在椎弓根内,9枚穿破椎弓根壁(其中椎弓根内侧壁穿破2枚、椎弓根外侧壁穿破7枚),其中5枚螺钉因椎弓根宽度小于4mm(3.0～3.8mm)而采用椎弓根旁固定方法(椎弓根螺钉轻度穿破椎弓根外侧壁经胸肋关节内侧进入椎体),椎弓根壁非故意穿破率为4.3%,置钉准确率为95.7%,所有穿破椎弓根壁的螺钉的穿出距离均小于2mm,螺钉位置可接受率为100%。无与螺钉置入有关的神经、血管、内脏损伤等并发症的发生。结论:个体化导航模板辅助胸椎椎弓根螺钉置入的置钉准确率高,安全、可行。     

快速成型个体化导航模板辅助胸椎椎弓根螺钉置入可行性研究

[目的]通过尸体标本实验的方法探讨个体化导航模板辅助胸椎椎弓根螺钉置入的准确性及可行性.[方法]对6具胸椎尸体标本进行CT扫描,根据CT扫描资料,利用逆向工程原理及快速成型技术设计制造出个体化导航模板,利用个体化导航模板在尸体标本上辅助置入胸椎椎弓根螺钉,所有螺钉的置入由同一位具有腰椎椎弓根螺钉置钉经验但无胸椎椎弓根螺钉置钉经验的骨科医师进行操作,随后采用大体解剖的方法肉眼观察置钉的准确性;并根据螺钉是否穿破椎弓根、穿出距离及穿破方向进行分级.[结果]共设计制作了72个个体化导航模板辅助置入胸椎椎弓根螺钉144枚,132枚(91.7%)螺钉完全在椎弓根内;12(8.3%)枚螺钉穿破椎弓根,其中2枚螺钉穿破椎弓根内侧壁(穿破距离分别为0.6、0.8 mm),10枚螺钉穿破椎弓根外侧壁(9枚螺钉穿出距离<2 mm,1枚螺钉穿出距离为2.5 mm);没有椎弓根上方、下方及椎体前方穿破的螺钉.所有穿破椎弓根壁的螺钉均在安全可接受的范围内.[结论]快速成型个体化导航模板辅助胸椎椎弓根螺钉置入准确率高,对术者无特别的经验要求,手术操作简单、安全,可避免术中放射性损伤,为胸椎椎弓根螺钉的置入提供了一种新的可行方法,尤其适用于初学者.     

数字化导航模板在颈椎椎弓根螺钉置入中的应用

目的 :评价个体化导航模板辅助颈椎椎弓根螺钉置入的准确性和安全性。方法 :2010年8月~2013年8月,对25例需要行颈椎椎弓根螺钉内固定的患者术前行64排螺旋CT连续扫描,计算机重建颈椎三维模型、设计颈椎椎弓根的最佳进钉通道,获取每个颈椎椎板的解剖形态,设计与颈椎椎板吻合的反向模板,并模拟螺钉的最佳进钉通道,形成单侧定位导向孔的导航模板。利用3D打印技术打印颈椎模型和导航模块,通过术前模拟置钉测量出每个椎弓根的螺钉通道长度及椎弓根宽度,术中采用导航模板辅助置入椎弓根螺钉,术后行CT扫描评价螺钉位置,记录有无与螺钉置入相关的并发症。结果:利用导航模板辅助置入颈椎椎弓根螺钉共164枚,其中152枚完全在椎弓根内,4枚螺钉穿破椎弓根内侧皮质,8枚螺钉穿破椎弓根外侧皮质,无椎弓根上方、下方穿破的螺钉,未发现与置钉相关的椎动脉、神经根和颈髓等损伤的症状。结论:个体化导航模板辅助颈椎椎弓根螺钉置入可以提高置钉的准确率,增加颈椎手术的安全性。     

个体化三维打印导航模板辅助下颈椎椎弓根置钉的实验研究

[目的]探讨一种基于三维打印成型技术制备个体化下颈椎椎弓根螺钉导航模板的可行性,并对该方法辅助置钉的准确性进行评估。[方法]选取10具成人尸体的颈椎标本,行CT扫描后将原始数据导入Mimics软件,对C3⁷节段行选择性重建,设计与其椎板和棘突相贴合的阴模,利用三维打印技术成型。基于目标椎体三维模型,直视下徒手将阴模制成具有双侧椎弓根螺钉钉道的导航模板,并在其辅助下于各椎体标本置入双侧椎弓根螺钉。术后再次行CT扫描评估螺钉位置。[结果]剔除骨性结构不完整的标本后,共制作62个下颈椎导航模板,辅助置入椎弓根螺钉124枚。CT扫描轴位图像显示121枚螺钉完全位于椎弓根内,3枚部分穿破椎弓根壁;矢状位图像提示除1枚螺钉误入椎间孔外,余钉位准确。[结论]本研究结果表明,基于CT图像,使用Mimics软件能够精确重建下颈椎各节段椎体及其附属结构,并建立其对应阴模。利用三维打印模型所设计的个体化导航模板,辅助置钉准确性高、操作简单,为下颈椎椎弓根螺钉的精确置入提供了一种可供选择的新方法。     

3D打印导航模板在辅助寰枢椎椎弓根螺钉置入中的应用价值

目的:探讨三维(3D)打印导航模板辅助寰枢椎椎弓根螺钉置钉的价值。方法:回顾性分析2013年1月~2015年10月我院收治的43例寰枢椎骨折和/或脱位患者,均行后路寰枢椎切开复位内固定术。按手术方式不同分为3D打印导航模板组(19例)和传统置钉组(24例)。3D打印导航模板组术前将患者的颈椎CT数据导入Mimics 17.0软件,行3D重建并设计带钉道的导航模板后打印、消毒;术中将导航模板与置钉椎体贴合紧密后,通过定位孔钻孔、置钉。传统置钉组在C型臂X线机透视下徒手置钉。统计并对比两种置钉方法的准确率,通过测量并比较术前预设钉道角度与术后实际钉道角度差异评估进针角度的精确性。比较两组的置钉时间、手术时间、透视次数、术中出血量及患者颈肩部疼痛视觉模拟评分(visual analogue scale,VAS)和日本骨科协会(Japanese Orthopaedic Association,JOA)颈椎神经功能评分的差异情况。结果:两组患者在性别、年龄、临床诊断、病变节段、合并症及术前是否牵引复位方面均无统计学差异(P0.05)。19例3D打印导航模板辅助置入椎弓根螺钉68枚,置钉准确率94.1%,置钉时间2.2±0.4min/枚,透视次数4.6±1.1次,手术时间197±41min,术中出血量395±64ml;传统徒手置钉组置入椎弓根螺钉76枚,置钉准确率76.3%,置钉时间3.4±0.7min/枚,透视次数9.4±2.7次,手术时间245±67min,术中出血量552±79ml。两组置钉准确率、置钉时间、透视次数、手术时间及术中出血量均有统计学差异(P0.05)。3D打印导航模板组的内倾角及头倾角与预设值无统计学差异0.05),置钉角度的精确性明显优于徒手置钉组(P0.05)。术后3d、6个月及12个月患者颈肩部VAS及颈椎JOA评分较术前明显好转(P0.05),而术后6个月及12个月两组间颈肩部VAS及颈椎JOA评分无统计学差异(P0.05)。结论:3D打印导航模板辅助寰枢椎椎弓根置钉可提高置钉准确率,同时还可缩短置钉时间、手术时间,减少透视次数和术中出血量。     

改良金属个性化导航模板辅助颈椎椎弓根置钉的准确性

目的探讨利用激光选区熔化成型技术制作金属材质手术导航模板的可行性及准确性。方法选取新鲜成人正常颈椎标本(C_(1～6))8具,随机分为金属导航模板组(金属组)和树脂导航模板组(树脂组),每组4具。所有标本均通过CT扫描获取dicom格式数据,将数据导入计算机后,根据分组设计并制作金属或树脂颈椎椎弓根螺钉导航模板。2组分别在相应导航模板辅助下置入椎弓根螺钉,行CT钉道扫描,对2种模板的准确性和安全性进行评价。结果8具标本分别于C1～6的每个节段置入2枚螺钉,每组48枚,共计96枚。金属组置钉准确率为87.5%(42/48),树脂组为70.8%(34/48),2组比较差异有统计学意义(P 0.05)。金属组置钉安全率为97.9%(47/48),树脂组为93.8%(45/48),2组比较差异无统计学意义(P 0.05)。结论利用激光选区熔化成型技术制作的改良金属个性化导航模板具有良好的置钉准确性和安全性,为颈椎椎弓根螺钉的精确置入提供了一种新的方法。     

后路辅助寰椎椎弓根螺钉置钉技术的研究进展

近年来,后路寰枢椎椎弓根螺钉内固定术已成为手术治疗寰枢椎脱位的"金标准"。但寰椎的特殊结构和变异使得徒手椎弓根螺钉置钉具有极高的难度。随着计算机导航辅助系统、个性化导航模板的应用,使得寰椎椎弓根螺钉置钉的安全性、精确性不断提高。本文就后路辅助寰椎椎弓根螺钉置钉技术作一综述。     

胸椎椎弓根置钉技术研究进展

胸椎椎弓根螺钉固定系统具有良好的三柱固定效果,近年在脊柱矫形及重建方面得到广泛运用。胸椎椎弓根解剖结构特殊,且毗邻重要血管神经,其置钉安全性一直备受关注。最早由Roy-Camille提出的徒手法置钉技术及后来出现的经椎弓根-肋骨间置钉技术、漏斗置钉技术,都存在不同程度的椎弓根壁穿透率。随着近年计算机辅助导航技术的发展,提高置钉准确性显得尤为重要。该文就胸椎椎弓根解剖特点及置钉技术方法,作一综述。     

新型单椎单侧椎弓根导向模板辅助下颈椎椎弓根个体化置钉

目的探讨新型单椎单侧椎弓根导向模板辅助下颈椎椎弓根个体化置钉的准确性。方法对需要行颈椎后路椎弓根内固定治疗的22例下颈椎患者术前行CT扫描,根据CT扫描资料,利用逆向工程原理及快速成型技术,采用Mimics 16.0和Imageware 12.0软件,制作颈椎三维模型,并设计出个体化的新型单椎单侧椎弓根导向模板,辅助颈椎椎弓根置钉。术后复查颈椎CT评价椎弓根螺钉的位置,按照Lee et al的评定方法将螺钉在椎弓根内的位置分为4级:0级,螺钉完全位于椎弓根内;1级,穿破椎弓根的部分螺钉直径的25%;2级,螺钉直径的25%~50%穿破椎弓根;3级,穿破椎弓根的部分螺钉直径的50%。0级和1级认为置钉满意,2级和3级认为螺钉误置。结果 22例均获得随访,时间6~36个月。22例患者共置入椎弓根螺钉113枚,改为侧块螺钉固定3枚。术后复查CT提示椎弓根螺钉位置107枚为0级,4枚为1级,2枚为2级。仅2例发生误置,置钉准确率达98.2%。其中1级和2级共6枚椎弓根螺钉均穿破椎弓根外侧壁,无椎弓根内侧壁及上、下壁穿破情况。对螺钉穿破外侧壁的患者行椎动脉MRA检查,未见椎动脉损伤。患者均未出现螺钉误置导致的脊髓、神经损伤并发症。结论新型单椎单侧椎弓根导向模板辅助下颈椎椎弓根个体化置钉准确性高,相关并发症少,为下颈椎椎弓根的置入提供了一种新的方法。     

快速成型模型佐助胸腰椎椎弓根置钉的研究

目的 探讨快速成型技术佐助胸腰椎椎弓根螺钉置入的准确性和可靠性.方法 将患者分成两组,快速成型组26例,传统手法置钉组26例,由同一位医师分别采用快速成型模型佐助置钉法和传统手法置钉进行胸腰椎椎弓根螺钉置入.术后CT扫描比较两种方法的置钉准确性.结果 快速成型模型佐助置钉156枚,其中3枚穿破皮质,成功率98.08％,绝对风险率0.64％;传统手法置钉121枚,11枚穿破皮质,成功率90.91％,绝对风险率4.13％.两组病例均未出现神经血管损伤并发症,快速成型佐助置钉法准确率明显高于传统手法置钉,安全性提高,差异具有统计学意义(P＜0.05).结论 快速成型模型佐助胸腰椎椎弓根置钉,可提高准确率和安全性,操作简单,符合个体化置钉,为胸腰椎椎弓根螺钉置入提供一种新方法.     

Evaluation of a transpedicular drill guide for pedicle screw placement in the thoracic spine

Insertion of pedicle screws in the thoracic spine is technically difficult and may lead to major complications. Although many computer-assisted systems have been developed to optimize pedicle screw insertion, these systems are expensive, not user-friendly and involve significant radiation from pre-operative computed tomographic (CT) scan imaging. This study describes and evaluates a transpedicular drill guide (TDG) designed to assist in the proper placement of pedicle screws in the thoracic spine. Pilot holes were made manually using the TDG in the thoracic spine (T1-T11) of three human cadavers before inserting 4.5-mm-diameter screws. CT scans followed by visual inspection of the spines were performed to evaluate the position of the screws. Five of 66 screws (7.6%) violated the pedicle wall: two (3.0%) medially and three (4.5%) laterally. The medial and lateral perforations were within 1 mm and 2 mm of the pedicle wall, respectively. The medial perforations were not at risk of causing neurological complications. No screw penetrated the superior or inferior pedicle wall. The TDG is easy to use and can decrease the incidence of misplaced thoracic pedicle screws. The TDG could be used as a complement to fluoroscopy in certain applications, especially for training surgeons.     

幼儿胸腰椎置人椎弓根螺钉可行性临床研究

目的 探讨在1～3岁的幼儿下胸椎和腰椎置入椎弓根螺钉的可行性和安全性.方法 2002年1月至2007年1月,对10例1～3岁下胸椎和腰椎疾患患儿应用成人颈椎侧块螺钉进行固定矫形,男7例,女3例;年龄1～3岁,其中1～2岁4例,2～3岁6例.先天性半椎体畸形合并脊柱侧凸7例,均为完全分节的单个游离半椎体,不合并对侧分节不全;椎体肿瘤2例,为合并椎管内占位的嗜酸性肉芽肿;脊柱结核1例,为中心型椎体结核并后凸畸形.病变椎体:L3(1例),L2(3例),L1(4例),T12(2例).病变节段为1～2个.经测量T11～L5椎弓根的上下径为5.2～9.0 mm,平均6.5 mm;左右径为3.5～8.0 mm,平均4.6mm.结果 10例患儿共置入40枚螺钉,未发生大血管和神经损伤.3例患儿CT扫描发现各有1枚螺钉置人偏外,并穿破椎弓根和椎体的外缘皮质,其中1例患儿出现1枚螺钉过长超出椎体前缘,但均未损伤血管及内脏.随访时间2～3年,平均2.6年.1例L3椎体嗜酸性肉芽肿患儿,术后6个月时X线片显示L2～L4局部有轻度后凸畸形,但3年后后凸畸形基本自行矫正.10例内固定物在手术后2～3年取出,在随访期间未见内固定物松动及断裂.结论 在1～3岁幼儿的下胸椎和腰椎置入椎弓根螺钉在技术上可行、安全.     

Radiographic verification of pedicle screw pilot hole placement in thoracic spine using Kirschner wires versus spiral wires

To evaluate the feasibility of the pedicle screw pilot holes placement in thoracic spine using the spiral wires as the guide pin.     

改良二维X线导航模拟椎体三维影像引导胸腰段椎弓根钉内固定的临床应用

目的探讨改良二维X线导航模拟椎体三维影像的方式在引导胸腰段椎弓根钉内固定的应用效果。方法对66例胸腰段骨折和腰椎疾病患者行后路椎弓根钉固定撑开复位手术,采用改良二维导航的方法获取手术椎节的正侧位及斜位片,虚拟成椎体的正侧位及椎弓根轴位片,引导椎弓根钉植入术。结果术中共植入280枚椎弓根钉,导航虚拟路径与实际椎弓根钉影像之间的平均位置差为1.5mm,角度平均偏差1.0°。术后CT显示,全部椎弓根钉均位于椎弓根内,未出现涉及或突破皮质的现象;椎弓根钉与椎体纵轴角度平均偏差2.0°。结论采用改良二维X线导航模拟椎体三维影像的方法引导胸腰段椎弓根内固定,提高了置钉的准确性和安全性,简便可行,临床效果显著。     

胸椎椎弓根进钉通道随外偏角变化的数字解剖学研究

目的应用数字技术探讨胸椎椎弓根进钉通道不同外偏角方向的变化规律。方法健康成人胸椎CT连续扫描数据集,应用Mimics 10.01三维重建胸椎数字解剖模型,将模型导入UG Imageware12.0,确定椎骨正中矢状切面和经椎弓根中部水平面为0o正交平面,0o水平面为头尾偏角参考平面,正中矢状切面为水平面角参考平面,确定左右椎弓根各个方向进钉通道的正投影,获得椎弓根进钉通道的正投影内边界和内边界内切圆,以及内切圆在正投影方向经椎板、椎弓根与椎体的进钉通道长度和各内切圆半径,对获取的相关数据进行统计学分析和可视化显示。结果 (1)T2～T12内切圆半径:在节段之间T7最小,内切圆半径2.3～4.5mm;在角度之间,内切圆半径2.3～3.5mm,其中0o～20o内切圆半径分别为:左3.4～3.5mm,右3.3～3.5mm,相差0.1～0.2mm。进钉通道长度:在节段之间,通道长度26.9～47.8mm,T2最小,T9最大;在角度之间,通道长度23.1～53.2mm,其中0o～20o通道长度分别为:左23.1～39.7mm,右24.8～41.6mm。(2)胸椎椎弓根通道长度随着角度的增大而增大,内切圆半径的大小随着角度的增大先逐渐增大而后又逐渐减小。胸椎不同节段、不同水平面角的内切圆半径和通道长度各不相同,部分节段的内切圆半径和通道长度在左右侧别之间存在差异。结论 (1)椎弓根进钉通道是任意方向椎弓根内部三维空间正投影内边界在椎体与椎板之间的通道。它是一个动态的变化空间,一定范围内任意一个三维空间方向对应着一个椎弓根进钉通道,该椎弓根进钉通道对应着一个最大螺钉通道,该最大螺钉通道对应着最佳轴线和进钉点。(2)T2～T12左右侧0o～20o水平面角之间是内切圆半径相对较大而通道长度相对较短的区域,25o～40o则相反。