计算机辅助结合3D打印技术对脊柱畸形矫正术安全性及远期随访效果影响

高学明　宋玉鑫　王展

【摘要】目的：探究计算机辅助结合3D打印技术对脊柱畸形矫正术安全性及远期随访效果影响。方法：选择脊柱畸形患者64例作研究对象病，接受常规矫正手术32例患者为对照组，接受计算机辅助结合3D打印技术矫正手术32例患者为实验组，比较手术前后侧凸Cobb角、后凸Cobb角，手术并发症发生率，生活质量。结果：术后1个月，两组患者侧凸Cobb角、后凸Cobb角均明显减小，且实验组显著小于对照组，P<0.05;实验组术后并发症发生率小于对照组，P<0.05。术后随访1年两组SF-36评分均提高，且实验组明显高于对照组，P<0.05。结论：在脊柱畸形矫正手术中应用计算机辅助结合3D打印技术具有良好的远期随访效果，手术安全性提升，值得应用。

【关键词】脊柱畸形;计算机辅助技术;3D打印;手术安全性;远期随访效果

[Abstract]Objective：To explore the effect of computer-assisted 3D printing technology on the safety and long-term follow-up effect of spinal deformity correction.Methods：choose 64 patients with spinal deformity for study disease，32 patients for conventional correction surgery，computer with 3D printing technology correction surgery 32 patients for experimental group，compare before and after convex Cobb horn，convex Cobb angle，surgical complications，quality of life.Results：Cobb Cobb and convex Cobb were P>0.05.One month later，convex Cobb and convex C o b b were significantly less than the control group，P<0.05;3.13%less than 18.75%，P<0.05.QoL SF-36 scores were not significant，P>0.05，improved SF-36 scores after 1-year follow-up，and significantly higher in the experimental group，with significant differences and P<0.05.Conclusion：Computer-assisted combination with 3D printing technology in spinal deformity correction surgery has good long-term follow-up effect and improved surgical safety.

[Key words]spinal deformity;computer-assisted technology;3D printing;surgical safety;long-term follow-up effect

【中图分类号】R681.5   【文献标识码】A   【文章编号】2026-5328（2021）11--02

“脊柱畸形”是一种可由特发性、先天性、创伤性等原因引起的疾病，导致人体脊柱冠状位、轴向位、矢状位偏离正常位置，形态上发生异常改变。有研究指出，脊柱畸形手术过程中进行组织结构解剖时，容易损伤邻近神经、脊髓、血管等，有较高风险，易失败[1]。以往手术需在CT或MRI辅助下进行，將脊柱畸形实际情况反映出来，为手术提供帮助。但是受到CT与MRI设备及技术限制，无法为手术提供精准定位，手术效果仍然不够理想。计算机辅助结合3D打印技术是近些年出现的新型手术辅助模式，可以利用全新数字骨科技术制作3D打印模板，并且可以利用人工智能技术，得到丰富、准确的脊柱畸形参数，指导手术取得良好效果[2-3]。本研究探究计算机辅助结合3D打印技术对脊柱畸形矫正术安全性及远期随访效果影响。报道如下。

1资料与方法

1.1一般资料

选择2019年1月至2021年5月在我院进行脊柱畸形手术患者进行研究，病例数64例，根据手术方式差异分组，每组各32例。对照组男、女分别17例、15例，年龄21-66岁，均值（45.78±6.15）岁。实验组男16例，女16例，年龄22-67岁，均值（44.96±6.57）岁。患者性别比例、年龄构成进行差异性比较，P>0.05，无统计学意义。

纳入标准：（1）均进行脊柱畸形手术;（2）对研究知情，自愿参加;（3）经医学伦理委员会批准;排除标准：（1）合并恶性肿瘤;（2）精神疾病;（3）手术禁忌、麻醉过敏。

1.2方法

1.2.1对照组

接受常规脊柱畸形手术，术前对患者进行CT检查，对脊柱病变相关数据进行采集，进行三维图像重建，确定脊柱畸形手术纠正读数，范围。手术操作：指导患者俯卧位在脊柱正中进行手术切口，将脊柱充分暴露，安装椎弓根定位模板，嵌合好双侧椎板与棘突，根据模板位置对椎弓根进钉点、方向进行明确，完成定位。使用开路器进行开颅，钻出钉道后将椎弓根螺钉在侧凸两侧置入，将双侧矫形模板进行比较，预弯金属棒后进行安装、旋转，撑开螺钉固定良好、拧紧。

1.2.2实验组

本组进行计算机辅助联合3D打印技术下脊柱畸形手术，术前同对照组一致使用CT扫描采集患者脊柱数据。使用计算机图像处理软件进行二维平面处理，创建脊柱模型，并应用CAD软件完成计算机辅助设计，得到脊柱解剖模型对比正常脊柱解剖模型，对患者脊柱结构进行掌握，准确测量解剖模型，对脊柱侧凸Cobb角等进行确定。并得到患者椎体各椎弓根外倾与头倾角度、截面积等。根据计算机辅助设计图像结果，对手术进行模拟，并评价矫正效果，效果满意后利用3D打印技术制作光敏树脂材料辅助模板，常规消毒后备用，在术中为医生提供帮助，根据3D模型上椎体解剖结构对椎弓根钉长度、置入方向等进行明确，确保手术精准度。手术操作同对照组一致。

1.3观察指标

比较手术前后侧凸Cobb角、后凸Cobb角，手术并发症发生率，生活质量

①手术并发症：切口感染、神经损伤、螺钉松动。

②生活质量：应用SF-36生活质量自评量表，满分100分，涉及生理功能、社会功能、情感功能、躯体疼痛四个维度。分数越高生活质量越好。

1.4统计学处理

数据比较差异应用SPSS22.0统计学软件进行检验或t检验，P<0.05为差异有统计学意义。

2结果

2.1两组手术前后侧凸Cobb角、后凸Cobb角比较

与术前比较，两组患者术后侧凸Cobb角、后凸Cobb角均减小，且实验组侧凸Cobb角、后凸Cobb角均明显小于对照组，P<0.05，详细见表1。

2.2两组手术并发症发生率比较

实验组手術并发症发生率明显小于对照组，P<0.05，详细见表2。

2.3两组手术前后生活质量比较

与术前比较，两组患者生活质量SF-36评分均提升，且实验组明显高于对照组，P<0.05，详细见表3。

3讨论

“脊柱畸形”是一种比较严重的疾病类型，手术是目前最理想的治疗方案，但是由于人体脊柱解剖结构复发，邻近大量脊髓神经、血管等，增加手术难度，容易发生手术失败[4]。以往脊柱畸形手术中通常需要在CT、MRI扫描下对螺钉置入的方向、角度进行明确，螺钉置入准确性对于手术成功率与安全性影响很大。虽然CT三维重建可以为脊柱畸形手术提供一定帮助，指导螺钉置入，但是无法给予手术医生术中实时指导，遇到手术困难时需要停止手术，重新进行CT扫描进行观察，导致手术时间延长、出血量大，具有应用限制。计算机断层扫描血管造影、3D技术的应用对于脊柱畸形手术的术前评估与手术方案明确有很大帮助，在一定程度了提高了手术效率与安全性[5]。吴荣海[6]研究中表明，3D打印技术在后路截骨治疗脊柱畸形中具有很多优势，提高置钉准确率、缩短手术时间、并发症少。另外，有限元分析在脊柱畸形矫形手术中的应用也逐渐广泛，取得了很好的应用效果[7]。刘正蓬[8]研究中表明，在脊柱矫形手术中应用计算机设计联合3D打印模板可提高手术精度，改善矫正效果，与本研究结果相近。因为：计算机辅助结合3D打印技术可以将CT扫描得到的脊柱数据进行三维重建，创造三维脊柱模型，打印出实物，方便医生对手术进行设计、预演，并且可以在术中为医生提供准确定位，使得椎弓根钉准确置入，减少手术操作失误，预防并发症，提升手术效果，获得理想预后。

综上所述，计算机辅助结合3D打印技术脊柱畸形矫正术安全性及远期随访效果有好的影响，值得应用。

参考文献：

[1]马骥，王楠，陈晓春，等.不同手术入路方式对胸腰椎骨折合并脊柱畸形患者脊柱畸形矫正及神经功能恢复的影响[J].中国实用医药，2020，15（04）：69-71.

[2]陈锴，蔡腾广，王晨，等.人工智能在脊柱畸形诊疗中的应用及展望[J].第二军医大学学报，2020，41（03）：243-247.

[3]戎天华.先天性脊柱侧凸的临床系列研究及计算机辅助聚类分型[D].北京协和医学院，2020.

[4].卢炯炯.数字化三维重建在脊柱畸形矫正手术中的应用[D].青海大学，2020.

[5]鲁雪红，王伟，刘文亚.电子计算机断层扫描血管造影与脊柱3D重建联合对脊柱侧弯畸形术前评估和手术计划制定的临床价值研究[J].实用医院临床杂志，2020，17（04）：78-80.

[6]吴荣海，周俊德，陈培友，等.3D打印技术辅助后路截骨治疗脊柱畸形的Meta分析[J].中国组织工程研究，2020，24（36）：5880-5885.

[7]周晨，邢文华.3D打印技术与有限元分析在脊柱侧凸矫形中的应用优势[J].中国组织工程研究，2021，25（12）：1898-1903

[8]刘正蓬，王雅辉，明颖，等.计算机设计联合3D打印模板应用于脊柱矫形可提升手术精度与矫正效果[J].中国组织工程研究，2021，25（12）：1826-1830.