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研究背景后路寰椎椎弓根钉技术已成为手术治疗寰枢椎脱位的“金标准”,相较其他内固定技术如各种钢丝、椎板夹或经寰枢椎双侧关节螺钉技术,其具有短节段三维立体的坚强固定、较高植骨融合率以及最大功能保留了寰枢关节的活动度等优势。由于寰椎解剖结构复杂,与许多重要结构(脊髓、椎动脉、颈神经根等)毗邻,且寰椎变异率极高,使得寰椎椎弓根螺钉置钉风险增大。因此,个性化设计寰椎椎弓根进钉通道对于提高置钉的安全性和准确性有着极为重要的意义。近年来,随着“精准医疗”概念的提出,计算机辅助外科技术(computer assisted surgery,CAS)在骨科,特别是在脊柱外科的研究领域中发挥着越来越重要的作用。CAS涉及医学影像、影像分析、虚拟现实、遥控操作、外科学等学科,是一门多学科交叉的前沿技术。CAS技术能利用CT、MRI等图像数据,用于手术模拟,实现术前手术设计和规划、手术模拟训练、手术方针的制定、手术的预测及评估,实现术中计算机辅助导航,使得外科手术更加精准、安全。随着计算机辅助设计(CAD)、计算机辅助制造(CAM)、快速成型(RP)、3D打印等技术应用于医学临床,丰富了CAS技术的内涵和外延。通过CAS技术,实现了外科手术的个性化治疗。本临床研究根据国内外相关方面研究,将CAS技术、3D打印技术与临床手术相结合,重建出寰椎三维模型,采用个性化置钉方案,设计理想的寰椎椎弓根螺钉进钉点和进钉通道,提取寰椎后弓后部解剖结构,设计个性化导航模板,术中采用个性化导航模板辅助置钉,并与徒手寰椎椎弓根螺钉置钉相比较,探讨其置钉的准确性、安全性及临床运用的可行性。研究目的利用Mimics、3-matic软件,采用个性化治疗原则,设计理想的寰椎椎弓根螺钉进钉点和进钉通道,并根据此设计个性化导航模板,然后运用3D打印技术打印导板,临床应用个性化导航模板辅助寰椎椎弓根置钉,并与徒手此寰椎椎弓根置钉进行对比,探讨其置钉的准确性和临床运用的可行性。研究方法分析我院2012年1月～2015年6月符合纳入标准的41例寰枢椎椎弓根置钉病例的资料。A组采用徒手法置钉,共22例,其中男性13例,女性9例,年龄35-68岁,平均年龄42.5岁,JOA评分：10.74±4.51。B组采用个性化导航模板辅助置钉19例,男性9例,女性10例,年龄33～64岁,平均年龄46.1岁,JOA评分：10.81±5.23。两组患者术前均行螺旋CT扫描,将所得CT数据的DICOM格式导入Mimics软件,通过Mimics软件的分割、编辑、光顺蒙板等功能,得到最终的寰椎三维模型；对所得的寰椎模型采用个性化置钉原则模拟置钉,设计理想进钉点和进钉通道。将所得寰椎三维模型和进钉通道导入3-mati c软件,提取寰椎后弓表面解剖形态,建立与其解剖形态相一致的导航模板,通过布尔运算等操作,将置钉通道与模板拟合成一体,即可形成带有导向孔的导航模板,并以STL格式保存。将设计好的导航模板导入3D打印机,打印出辅助寰椎椎弓根置钉的个性化导航模板。1.分别测量两组寰椎CT和3D打印寰椎模型的相关数值,并行统计学分析,验证Mimics三维重建的精确性及其临床运用的可行性。2.A组运用Mimics软件,设计进钉点及进钉通道,观察3D打印寰椎模型并与术中寰椎结构解剖特点相结合,采用徒手寰椎椎弓根钉置钉；B组根据患者术前寰椎CT三维重建影像学资料,运用Mimics软件,设计出寰椎椎弓根钉个性化导航模板,导入3D打印机打印出导航模板,术中辅助寰椎椎弓根钉置入。两组患者术后CT三维重建,使用Kawaguchi等的方法,评价两组患者置钉优级率。结果1.通过测量,寰椎CT和3D打印寰椎模型相关数值经统计学分析无显著统计学差异(P>0.05),表明本研究采用Mimics软件重建寰椎三维模型,采用3D打印机打印出的寰椎模型具有很高的精准性,能将其应用于临床手术当中。2.A组患者共置入寰椎椎弓根螺钉44枚,其中0级21枚,Ⅰ级17枚,Ⅱ级4枚,Ⅲ级2枚,置钉满意率为86.2%；B组患者共置入螺钉38枚,其中0级35枚,Ⅰ级3枚,置钉满意率为100%。经统计学分析,两组患者之间置钉准确性有显著统计学差异(P<0.01)。两组患者平均出血量分别为(407±116)ml、 (428±104)ml,无显著统计学差异(P>0.05)。两组患者平均手术时间分别为(175±41)、 (168±37)min,无显著统计学差异(P>0.05)。两组患者术前JOA评分分别为(10.74±4.51)、(10.81±5.23),无显著统计学差异(P>0.05)。两组患者术后6个月常规进行随访,并行JOA评分。A组患者术后平均JOA评分(14.31±2.79),较术前(10.74±4.51)明显改善,差异具有统计学意义(P<0.01);B组患者术后平均JOA评分(14.47±2.64),较术前(10.81±5.23)明显改善,差异具有统计学意义(P<0.01)。两组患者术后JOA评分(14.31±2.79)、 (14.47±2.64)无统计学差异(P>0.05)。结论1.个性化导航模板的制作具有很高的精准性,能应用于临床辅助置钉；2.个性化导航模辅助寰椎椎弓根螺钉置钉较徒手置钉具有更高的准确性,符合个性化治疗原则,具有较高的临床运用价值。