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目的:设计胸椎联合导航模板,并在体外模型以及实际手术中应用,评价其辅助放置椎弓根螺钉的准确率、安全性和稳定性。方法:2015年01月至2016年12月,对10例胸椎手术患者(实验组)进行CT扫描,应用Mimics 17.0和3-Matic 9.0软件进行胸椎数字模型重建、模拟放置椎弓根螺钉及设计导航模板;应用激光烧结快速成型机制作出胸椎模型及导板模板,并在体外及体内进行稳定性和准确度试验;将导航模板应用在手术过程中,记录手术时间、出血量、置钉相关不良反应出现情况,术后对患者进行CT扫描,观察螺钉位置并进行螺钉位置分级,评价导航模板置钉准确率,对比同期应用徒手置钉的10例胸椎手术患者(对照组),进行数据分析及讨论。结果:实验组包括脊柱侧弯患者4例胸椎结核患者2例胸椎管狭窄患者4例;男4例,女6例;年龄11-51岁,平均32.7岁。对照组包括脊柱侧弯患者4例胸椎结核患者2例胸椎管狭窄患者4例;男5例,女5例;年龄12-55岁,平均33.9岁。实验组重建并制造手术区域脊柱模型10套,设计并制造导航模板32个,每例患者设计导航模板耗时4.5-15小时,平均耗时7.6小时;脊柱模型及导航模板制造耗时3-5小时,平均4.2小时。通过体外试验验证,导航模板与脊柱模型结合紧实,稳定性好,钻孔通道全部在脊柱模型椎弓根内。实验组共放置椎弓根螺钉103枚其中0级螺钉84枚(81.6%),1级螺钉17枚(16.5%),2级螺钉2枚(1.9%),3级螺钉0枚(0%);突破皮质螺钉(1-3级螺钉总和)19枚(18.4%),可接受螺钉(0-1级螺钉总和)101枚(98.1%),不可接受螺钉(2-3级螺钉总和)2枚(1.9%)。实验组中脊柱侧弯患者放置椎弓根螺钉55枚其中0级螺钉43枚(78.2%),1级螺钉11枚(20.0%),2级螺钉1枚(1.8%),3级螺钉0枚(0%);突破皮质螺钉(1-3级螺钉总和)12枚(21.8%),可接受螺钉(0-1级螺钉总和)54枚(98.2%),不可接受螺钉(2-3级螺钉总和)1枚(1.8%)。实验组中胸椎结核和胸椎管狭窄患者放置椎弓根螺钉48枚其中0级螺钉41枚(85.4%),1级螺钉6枚(12.5%),2级螺钉1枚(2.1%),3级螺钉0枚(0%);突破皮质螺钉(1-3级螺钉总和)7枚(14.6%),可接受螺钉(0-1级螺钉总和)47枚(97.9%),不可接受螺钉(2-3级螺钉总和)1枚(2.1%)。对照组共放置椎弓根螺钉96枚其中0级螺钉60枚(62.5%),1级螺钉22枚(22.9%),2级螺钉9枚(9.4%),3级螺钉5枚(5.2%);突破皮质螺钉(1-3级螺钉总和)36枚(37.5%),可接受螺钉(0-1级螺钉总和)82枚(85.4%),不可接受螺钉(2-3级螺钉总和)14枚(14.6%)。对照组中脊柱侧弯患者放置椎弓根螺钉48枚其中0级螺钉28枚(58.3%),1级螺钉14枚(29.2%),2级螺钉3枚(6.3%),3级螺钉3枚(6.3%);突破皮质螺钉(1-3级螺钉总和)20枚(41.7%),可接受螺钉(0-1级螺钉总和)42枚(87.5%),不可接受螺钉(2-3级螺钉总和)6枚(12.5%)。对照组中胸椎结核和胸椎管狭窄患者放置椎弓根螺钉48枚其中0级螺钉32枚(66.7%),1级螺钉8枚(16.7%),2级螺钉6枚(12.5%),3级螺钉2枚(4.2%);突破皮质螺钉(1-3级螺钉总和)16枚(33.3%),可接受螺钉(0-1级螺钉总和)40枚(83.3%),不可接受螺钉(2-3级螺钉总和)8枚(16.7%)。实验组在螺钉分级,突破椎弓根皮质比率及可接受椎弓根螺钉比率方面与对照组相比有统计学差异(P<0.05)。实验组在脊柱侧弯患者及胸椎结核患者和胸椎管狭窄患者螺钉分级,突破椎弓根皮质比率及可接受椎弓根螺钉比率方面与对照组相比有统计学差异(P<0.05)。实验组手术时间(136.0±26.3分钟)、出血量(400±352毫升)和对照组手术时间(159.0±43.8分钟)、出血量(395±307毫升)均无明显差异(P>0.05)两组病例均未见手术相关并发症出现。结论:胸椎联合导航模板,在辅助置入胸椎椎弓根螺钉方面表现出了稳定性高、精确度好和操作简单的优势,为胸椎椎弓根螺钉置入提供了一种安全有效的方法。