应用3D 快速成形技术在胸腰椎骨折手术中的临床应用研究

吴碧涛，李新华，陈振华，刘德谦，刘国荣，罗伟彬，甘盛勇

（广东省东莞市樟木头医院 外一科，广东 东莞 523633）

0 引言

胸腰椎骨折在骨科较为常见，如不能及时得到治疗，可严重影响身体健康及日常生活[1]。以往临床上多采用手术治疗，在手术设计的过程中，多采用二维图像，并结合经验进行螺钉植入，在手术中可能无法与手术器械契合。而三维图像，则可精准显示骨折结构数据，确保手术的顺利实施。近年来，随着计算机技术的应用、数字医学的蓬勃发展，3D技术被逐渐应用于医学领域中。精确的术前设计技术更是实现了从虚拟模拟到现实模拟的跨越[2-4]。本研究中，将3D 快速成形技术应用于胸腰椎骨折术前设计中，保证了手术的顺利实施，以保证较好的的临床手术置钉效果，减少手术时间，术中出血量及术中X 线照射次数，为胸腰椎骨折治疗提供依据。

1 资料与方法

1.1 一般资料

搜集胸腰椎骨折手术患者42 例作为研究对象，时间为2018 年3 月至2020 年12 月。按照随机数字表法分为观察组和对照组，每组21 例。对照组男10例，女11 例，年龄在26～55 岁，平均（39.53±3.21）岁；骨折部位：胸椎骨折8 例、腰椎骨折13 例。对照组男12 例，女9 例，年龄在24～57 岁，平均（38.74±3.18）岁；骨折部位：胸椎骨折9 例、腰椎骨折12 例。两组数据比较，差异具有同质性（P＞0.05），具有可比性。

纳入标准：①经影像学检查确诊为胸腰椎骨折；②年龄18～60 岁；③新鲜闭合性骨折，累及1 个椎体，受伤至手术时间＜2 周；④保守治疗不佳，自愿接受手术治疗，术后可按时复查；⑤自愿参与研究，并签署知情同意书。

排除标准：①存在手术禁忌症者；②合并椎弓根骨折、脊髓损伤；③合并严重心、脑肝肾等严重器官疾病者；④合并内分泌疾病者；⑤合并恶性肿瘤者；⑥中途退出者。

1.2 方法

所有患者均行传统后路手术。患者全身麻醉成功后取俯卧位，术区常规消毒铺巾，采用胸腰椎后侧正中入路，充分显露胸腰椎骨折节段关节突关节及周围组织，咬除进钉点皮质骨，缓缓转入（恒力稳持开路器），探测钉道四壁（探针），确定明显骨质感后进钉，以保证钉道处于椎弓根内，将椎弓根螺钉植入（两组分别采用如下方式进行椎弓根螺钉植入），并C 臂透视确定位置，进而装上连接杆，撑开压缩椎体，使胸腰椎压缩椎体复位，拧紧螺帽固定。手术记录手术时间，术中出血，术中C 臂投射次数，术毕置引流管，关节切口，术后行胸腰椎正侧位片检查，检查螺钉位置。

对照组：根据经验及术前影像学资料进行椎弓根螺钉植入。

观察组：在对照组的基础上运用3D 快速成形技术进行术前模拟操作。向患者及家属进行手术相关健康宣教，告知运用3D 模型模拟，可使其能够更加立体的了解治疗方案。具体操作如下：（1）CT 扫描参数：CT 机型：TOSHIBA-Activion16 TSX-031A,扫描部位：胸椎及腰，扫描螺距0.5～1.0MM,扫描电流260～300mA,扫描电压：120kV～135Kv,扫描数据以DVD 光盘形式输出。（2）主要硬件和软件：Windows10 专业版操作系统，Mimics Research 17医学三维重建软件，Cura-willbooxV1.3.1,Wiiboox Company 2 3D 打印机（江苏威宝仕智能科技有限公司）。（3）三维重建和3D 打印：①CT 平扫加重建：采集患者的薄层CT 扫描数据（格式：DICOM），将其数据导入Mimics Research 17 软件中进行三维重建，获得三维模型，多角度，多方向观察骨折情况。②3D 打印骨折模型：将数据转化为STL 格式，导入3D 打印软件Willboox 中，打印出1:1 模型。③1.5模型上模拟手术：在进行模拟手术上，测量椎弓钉的最佳置入位置、方向、角度及长度。术前，对模型评测入针点、螺钉（头或尾）倾斜角度（f 角）及内斜角度（e 角）。

1.3 观察指标

观察两组患者的手术相关指标（手术时间、术中出血量、术中X 线照射次数）及椎弓根置钉准确率。

1.4 统计学处理

运用统计学软件SPSS 18.0 处理数据，计数资料以（n，%）描述，χ2检验；计量资料以均数±标准差描述，t检验。统计学有差异以（P＜0.05）描述。

2 结果

2.1 两组手术相关结果比较

观察组手术时间短于对照组，出血量及术中照射X 线次数均少于对照组（P＜0.05），见表1。

表1 两组手术相关结果比较

2.2 两组椎弓根置钉准确率比较

观察组共置入螺钉126 枚，椎弓根置钉准确率为96.83%（122 枚）；对照组共植入130 例螺钉，椎弓根置钉准确率为83.08%（108 枚），2 组比较差异有统计学（χ2=13.254，P＜0.05）。

3 讨论

椎弓根螺钉内固定是胸腰椎骨折的常用治疗方案，能够有效矫正胸腰椎畸形，恢复脊柱三柱稳定性，为机体提供坚固的内固定，最大限度保留运动节段[5]。椎弓根螺钉的准确转入显得尤为重要。以往多根据经验及术前影像学资料进行椎弓根螺钉植入，但无法与手术器械契合，影响手术效果。而3D快速成形技术又称三维打印、增材制造等，诞生于20 世纪80 年代后期，是基于材料累加原理进行快速成形操作，运用可粘合材料（粉未状金属或塑料等）进行三维制作技术。通过3D 打印出1:1 骨骼模型方面有明显的临床优势[6]。术前制定手术方案，模拟手术操作，保证手术的顺利进行，增加手术准确性，减少因手术操作而导致的并发症[7]，提升施术医师水平[8-10]。

在本次研究中，在实施胸腰椎骨折手术前运用3D 快速成形技术，可确定螺钉角度、长度，缩短手术时间，减少术中出血及术中X 线照射次数。而本次研究结果数据也证实了这一观点，表明了3D 快速成形技术提高手术效率及准确率方面有显著优势，临床医师在尝试应用于其他骨折或外伤治疗中，也可以发挥更大临床优势，具体如下：①根据模式制定手术方案。②为临床医师提供清晰的骨折部位实际情况，提高诊断准确率；③也能够帮助医师制定准确的个性化置钉方案，对提高手术效率、减少辐射伤害，提高置钉准确率有积极意义[11-13]。

综上所述，本研究采用3D 快速成形技术应用于胸腰椎骨折患者行椎弓根螺钉置入术中，效果显著，值得推广。