数字化骨科理念辅助椎弓根置钉在寰枢椎不稳中的临床应用

目的:探讨3D打印辅助置钉技术用于寰枢椎不稳椎弓根置钉的安全性及准确性。方法:收集2013年1月到2015年1月西安交通大学第一附属医院收治的寰枢椎不稳病例,术前采用3D打印技术构建个体化3D打印模型,在模型上模拟置钉,获取最佳置钉点、置钉角度等个体化置钉数据,并于术中辅助椎弓根螺钉置入。通过CT扫描评价置钉准确性,测量术前、术后患者寰齿间隙判断寰枢椎复位情况,测量颈延角评价脊髓压迫改善情况,并采用日本骨科学会(JOA)评分判断患者脊髓功能改善情况。术后定期随访观察固定效果、稳定性、神经损伤等手术并发症的发生情况。结果:13例患者均采用3D打印辅助置钉技术进行内固定治疗,手术顺利,术中及术后无血管、神经损伤等并发症,复位及内固定效果满意。共置入椎弓根螺钉31枚,其中29枚完全在椎弓根内,置钉准确率为93.5%。寰枢椎较术前明显复位,术后寰齿间隙、颈延角和JOA评分较术前明显改善,差异具有统计学意义(P0.05)。结论:3D打印技术辅助上颈椎椎弓根置钉的准确性及安全性均较高。     

自体髂骨移植用于后路椎弓根钉棒系统矫形内固定术治疗脊柱侧凸的临床效果及对预后的影响

目的:探讨自体髂骨移植用于后路椎弓根钉棒系统矫形内固定术治疗脊柱侧凸的临床效果及对患者预后的影响。方法:选取2014年4月至2017年4月90例在我院及山西医科大学进行手术治疗的退行性脊柱侧凸患者作为研究对象,按照随机法将患者分为两组,各组45例患者。对照组采用后路椎弓根钉棒系统矫形内固定术,观察组采用后路椎弓根钉棒系统矫形内固定结合自体髂骨移植术。比较两组患者围手术期情况,术前、术后7天及术后12个月腰椎后凸角度、Cobb角、JOA评分、ODI评分的变化及术后并发症发生情况。结果:两组患者手术时间、术中出血量、体温恢复时间、WBC恢复正常时间、引流管置管时间比较差异无统计学意义(P0.05)。两组患者术后腰椎前凸角度、Cobb角较手术前明显改善(P0.05);术后12个月,观察组患者腰椎前凸角度高于对照组,Cobb角显著低于对照组(P0.05)。两组患者术后JOA评分高于手术前,ODI评分低于手术前(P0.05);观察组患者术后12个月JOA评分高于对照组,ODI评分低于对照组(P0.05)。观察组患者并发症发生率显著低于对照组(P0.05)。结论:自体髂骨移植应用于后路椎弓根钉棒系统矫形内固定术治疗退行性脊柱侧弯效果较好,不仅可纠正脊柱侧弯,同时可减轻患者疼痛感及不适感,安全性较高。     

3D数字打印技术在重度脊柱侧弯中的临床分析研究

目的:评估和比较3D数字打印技术在重度脊柱侧弯患者手术中的临床疗效及安全性。方法:按照已经设定的纳入及排除标准,对2017年1月至2019年1月诊断为重度脊柱侧弯并在我科行手术治疗的22名患者进行前瞻性分析。根据是否采用3D打印技术辅助,将其通过随机数字表分为3D辅助组(实验组)与对照组。实验组(共11例)通过Minics软件进行3D模拟设计及打印,术中进行技术辅助。对照组(11例)则通过常规的徒手置钉办法进行手术。通过CT比较两组患者的置钉准确性,并比较两组患者的其他影像学检查和相关手术指标,包括:手术时间,输血量,透视次数等。结果:本研究纳入的患者(22例)均得到至少6个月的完整随访。两组患者在术前的影像学测评,Cobb角,年龄、性别构成等指标的比较中未见显著统计学差异(P>0.05)。实验组CT评价置钉准确率为83.6%(0级及1级),对照组的置钉准确率为72.3%。两组比较有统计学差异(P<0.05)。实验组在手术时间,术中输血量及透视次数等手术指标的比较中均显著优于对照组(P<0.05)。实验组的入院后待手术时间显著高于对照组(P<0.05)。实验组在术后3天的VAS指标显著优于对照组(P<0.05),但在术后6月的比较中无显著性差异(P>0.05)。两组患者的ODI指数较术前均有显著改善(P<0.05),且两组间无显著性差异(P>0.05)。两组患者均未出现严重并发症(P>0.05)。结论:与常规的徒手置钉相比,针对重度脊柱侧弯患者,3D数字打印辅助技术能够显著的提高置钉的准确性,减少手术时间和术中输血量,大幅度减少透视危害,且降低操作难度,值得临床进一步推广使用。     

椎旁肌间隙入路结合伤椎置钉技术治疗胸腰段骨折的近期临床疗效评估

目的:讨论椎旁肌间隙入路结合伤椎置钉技术治疗胸腰段骨折的近期临床疗效。方法:选取2013年4月至2014年9月我院确诊的胸腰段骨折患者95例,应用椎旁肌间隙入路结合伤椎置钉技术治疗。分别在手术前、术后1个月、3个月、6个月、1年,采用视觉模拟评分法(VAS)、腰背痛日本骨科协会评分(JOA)对患者手术前后腰背疼痛进行评估,另外对手术前后伤椎前后缘高度比及胸腰段后凸畸形Cobb角进行测定分析。结果:患者术后的VAS评分、JOA评分随术后1个月、3个月、6个月、1年时间不断下降,且均低于手术前,差异均具有统计学意义(P0.05);术后患者不同时间点的伤椎前后缘高度比不断下降,且胸腰段后凸畸形Cobb角较术前均明显减小,差异均具有统计学意义(P0.05)。结论:采用椎旁肌间隙入路结合伤椎置钉技术治疗胸腰段骨折患者,可缓解其腰背疼痛,术后脊柱矫形效果明显,短期预后好,值得在临床上广泛应用。     

重度脊柱侧凸后路一期小切口矫形对肺功能的影响

目的:探讨采用脊柱后路分期矫形策略治疗重度脊柱侧后凸,一期小切口矫形术对患者肺功能的影响。方法:自2007年05月-2010年12月采用脊柱后路分期矫形策略中一期小切口矫形术治疗重度脊柱侧凸患者32例,其中男12例,女20例,年龄5～25(13.5±6.12)岁。一期小切口矫形术前侧凸主弯冠状面Cobb’s角为108°～150°(128.75°±13.51°),胸腰段矢状位后凸角60°～140°(97.78°±27.88°)。测量一期矫形术前及术后2周、3月、6月肺功能,包括肺活量(VC)、用力肺活量(FVC)、第一秒时间肺活量(FEV1)、最大呼气中段流速(MMEF)、最大通气量(MVV),计算其占预计值的百分比[VC%、FVC%、FEV1%、MMEF%、MVV%]。观察患者术前与术后不同时期肺功能的变化。结果:术后3月时肺功能较术前有明显提高(P<0.05),术后6月较术后3个月无显著提高(P>0.05)。结论:对于严重的脊柱侧凸患者,后路一期小切口矫形术后3月肺功能即可获得明显改善,可行二期手术治疗。     

3D打印技术在颈椎后路寰枢椎椎弓根置钉中的对比分析研究

目的:探讨和比较通过3D打印技术制作的标杆型导板在颈椎后路手术寰枢椎椎弓根置钉中的优势和安全性。方法:回顾性分析我院我科自2016.09至2018.09因颈椎病入院并行颈后路手术且行寰枢椎椎弓根置钉的共计58例。按照是否使用3D打印技术制作的标杆性导板而将其分为实验组及对照组。实验组(28例)在导板辅助下进行置钉,而对照组(30例)则采用常规的徒手置钉。比较两组患者的置钉手术时间,透视次数,出血量,置钉的准确性,两组患者的术后及术后半年的疼痛评分(VAS)及日本骨科协会颈椎功能评分(JOA)评分。结果:所有患者均随访半年以上。两组患者在出血量指标的比较中未发现统计学差异(P0.05)。实验组的透视次数及手术时间均显著少于对照组,其准确度在显著优于对照组(P0.05)。两组患者在疼痛评分及功能评分的比较中均未发现显著性差异(P0.05)。结论:与传统常规手术技术相比,使用3D打印技术标杆性导板能有效的降低透视次数和手术时间,提高置钉的准确性,且不增加风险,具有很好的安全性。在临床中可进一步的进行推广。     

根据退行性脊柱侧凸患者症状选择不同手术方案的临床研究

目的:探究根据退行性脊柱侧凸患者症状选择不同手术方案的治疗效果。方法:随机选取我院2007年9月到2015年10月收治的退行性脊柱侧凸患者124例,根据症状不同分A组和B组。A组62例患者腰背痛,接受长节段矫形内固定术;B组62例患者下肢症状明显,接受责任节段减压内固术。治疗期间记录两组手术时间、术中出血量、固定节段数及腰前凸角度,于治疗前、治疗后1个月以及末次随访时腰椎侧凸处的Cobb角,并采用视觉模拟评分法(VAS)和Oswestry功能障碍指数(ODI)评价患者疗效。结果:A组手术时间、出血量、固定节段数及腰前凸角度显著高于B组(P0.05);治疗后和末次随访两组患者VAS评分、ODI指数及Cobb角均有明显好转(P0.05),两组治疗后和末次随访之间的差异无统计学意义(P0.05)。结论:退行性脊柱侧凸在治疗时需根据患者具体症状选择不同的手术方案,长节段矫形内固定术耗时长、术中出血量多,在治疗时应谨慎,预防相关并发症的发生。     

脊柱矫形手术在改善成人脊柱畸形患者站立平衡中的作用

为了探讨脊柱矫形手术在改善成人脊柱畸形患者站立平衡中的作用,2011年1月至2016年3月,本研究选择了68例成人脊柱畸形患者作为研究对象,所有患者均采用后路脊柱融合术治疗。通过测量患者手术前后的冠状面(Cobb角,冠状面垂直轴和躯干偏移)和矢状面平衡参数(C7SVA,胸椎后凸,重力线,骨盆倾斜,骨盆入射角和骨盆入射角-腰椎前凸角),并考察患者的脊柱侧凸研究学会患者问卷(SRS22)和Oswestry功能障碍指数问卷表(ODI)评分,本研究发现术后2年随访时患者的Cobb角和躯干偏移显著小于术前(p0.05),然而冠状面垂直轴在手术前后无显著差异(p0.05)。术后2年随访时的C7SVA、重力线、骨盆倾斜、骨盆入射角-腰椎前凸角显著小于术前(p0.05),然而,胸椎后凸和骨盆入射角在手术前后无显著变化(p0.05)。术后2年随访时的SRS22量表总均分(4.0±0.6)显著高于术前(3.3±0.7)。并且,除了心理健康在手术前后无显著差异之外,SRS22评分的其他4个维度(疼痛,功能,自我形象和满意度)在术后2年随访时均显著升高(p0.05)。患者术后2年随访时的ODI评分(32.0±9.8)%显著低于术前(60.5±11.4)%,差异有统计学意义(t=7.868,p=0.001)。患者术后2年随访时的ODI评分(13.28±1.21)显著高于术前(7.65±0.81),差异有统计学意义(t=11.225,p=0.001)。后路脊柱融合术可显著改善成人脊柱畸形患者的冠状面平衡和矢状面平衡,并降低患者的疼痛程度、改善患者的脊柱功能和神经功能。     

LenkeⅡ型青少年特发性脊柱侧凸患者内固定冠状面失衡的相关因素分析

目的:探讨Lenke II型青少年特发性脊柱侧凸患者内固定冠状面失衡相关因素分析。方法:选取我院骨科已确诊为Lenke II青少年特发性脊柱侧凸患者60例,根据术前脊柱柔韧度、risser分级水平、支具支持治疗、椎体融合数、内固定系统选择等多方面影响因素对内固定后冠状面失平衡情况发生率进行分析评估,其数据结果应用统计学软件SPSS 17.0处理。结果:对术后患者评估比较,多种因素均可影响内固定后冠状面失平衡情况发生,表现为:脊柱柔韧度低、risser分级高、长时间支具佩戴、延长融合椎体范围、先进钉棒系统方案选择均可明显提高术后疗效,降低内固定后冠状面失平衡情况发生率(P0.05),其结果均有统计学意义。结论:临床上通过对患者脊柱柔韧度、risser分级情况评估来判断脊柱成熟度,并在术后积极支具辅助治疗,选用钉棒固定系统并延长融合椎体节段,可明显降低内固定后冠状面失平衡情况发生,提高远期随访疗效。     

3D打印技术在周围型肺癌手术规划中的应用

目的:通过比较计算机断层扫描,三维重建图像和3D打印在手术中显示肺动脉分支的能力,探讨3D打印技术在周围型肺癌手术规划中的应用价值。方法:2018年1月-2018年12月,同一胸外科治疗组中接受电视胸腔镜择期右肺上叶切除手术的周围型肺癌患者30例。随机分为3组,每组10例,分别通过计算机断层扫描,三维重建图像和3D打印进行术前手术规划。分别记录每组手术规划中的右肺上叶动脉分支数目,然后将这些记录与术中实际所见进行比较。结果:各组间患者一般资料无统计学差异。所有患者均有完整的CT扫描、三维重建、3D打印和术中动脉分支数据,且都接受了VATS解剖性右肺上叶切除术,术中进行顺利,无中转开胸,无术中大出血,术后无明显并发症和围手术期死亡,皆顺利出院。CT组的右肺上叶动脉分支数量为1.5±0.52,3DI组为2.1±0.57,3DP组为2.2±0.63。CT组、3DI组和3DP组分别与手术中所见比较,CT组存在统计学差异(P=0.025),其他两组无统计学意义。结论:3D打印技术在周围型肺癌手术规划中的效果优于计算机断层扫描,比三维重建图像更加直观,建议推广。     

3D打印技术辅助前侧微创入路手术治疗不稳定型骨盆骨折的临床疗效分析

目的:探讨3D打印技术辅助前侧微创入路手术治疗不稳定型骨盆骨折的临床疗效及安全性。方法:选择2014年8月到2017年2月在我院诊治的骨盆骨折患者78例作为研究对象,按照随机信封抽签原则分为观察组与对照组,每组各39例。对照组采用常规X线与CT进行手术设计,观察组采用3D打印技术进行手术设计,两组都给予前侧微创入路手术治疗,比较两组的手术时间、切口长度、骨折愈合时间、术中出血量、术中和术后并发症的发生情况及术后3个月的骨盆功能优良率。结果:所有患者都完成手术,无术中严重并发症发生,两组手术时间及切口长度对比差异无统计学意义(P0.05)。对照组的骨折愈合时间、术中出血量显著高于观察组(P0.05)。观察组术后并发症的发生率(5.1%)显著低于对照组(25.6%)(P0.05),术后3个月的骨盆功能优良率(97.4%)显著高于对照组(74.4%)(P0.05)。结论:与常规X线与CT前侧微创入路手术治疗比较,3D打印技术辅助前侧微创入路手术治疗不稳定型骨盆骨折可为患者提供安全、有效、个性化的治疗,减少术后并发症的发生,改善患者的骨盆功能。     

Finite element simulation of spinal deformities correction by in situ contouring technique

Biomechanical models have been proposed in order to simulate the surgical correction of spinal deformities. With these models, different surgical correction techniques have been examined: distraction and rod rotation. The purpose of this study was to simulate another surgical correction technique: the in situ contouring technique. In this way, a comprehensive three-dimensional Finite Element (FE) model with patient-specific geometry and patient-specific mechanical properties was used. The simulation of the surgery took into account elasto–plastic behavior of the rod and multiple moments loading and unloading representing the surgical maneuvers. The simulations of two clinical cases of hyperkyphosis and scoliosis were coherent with the surgeon's experience. Moreover, the results of simulation were compared to post-operative 3D measurements. The mean differences were under 5° for vertebral rotations and 5 mm for spinal lines. These simulations open the way for future predictive tools for surgical planning.     

复杂性结石患者术前应用3D数字打印肾脏仿真技术及手术过程模拟的效果分析

摘要 目的：探讨复杂性结石患者术前应用3D数字打印肾脏仿真技术及手术过程模拟的效果。方法：选入2020年9月至2021年5月在本院就诊的复杂性肾结石患者60例,分为对照组与研究组,各30例。对照组行经皮肾镜碎石术（PCNL）联合输尿管软镜手术,研究组在对照组基础上应用3D打印技术。评价并比较两组的围术期情况、肾功能指标、结石清石率、术后并发症情况等。结果：研究组总手术时间等围手术期指标较对照组低（P＜0.05）;研究组术后血清Scr水平明显低于对照组,BUN显著高于对照组（P＜0.05）,两组术后血清Cys-C水平无明显差异（P＞0.05）;研究组残留结石直径明显小于对照组,结石清除率显著高于对照组（P＜0.05）;两组并发症发生率无明显差异（P>0.05）。结论：术前应用3D数字打印肾脏仿真技术及手术过程模拟可帮助术者快速、准确定位结石位置,提高手术效率及一次性结石清除率,减轻肾脏损伤,降低手术风险。     

Application of 3-Dimensional Printing Technology to Construct an Eye Model for Fundus Viewing Study

Objective

To construct a life-sized eye model using the three-dimensional (3D) printing technology for fundus viewing study of the viewing system.

Methods

We devised our schematic model eye based on Navarro''s eye and redesigned some parameters because of the change of the corneal material and the implantation of intraocular lenses (IOLs). Optical performance of our schematic model eye was compared with Navarro''s schematic eye and other two reported physical model eyes using the ZEMAX optical design software. With computer aided design (CAD) software, we designed the 3D digital model of the main structure of the physical model eye, which was used for three-dimensional (3D) printing. Together with the main printed structure, polymethyl methacrylate(PMMA) aspherical cornea, variable iris, and IOLs were assembled to a physical eye model. Angle scale bars were glued from posterior to periphery of the retina. Then we fabricated other three physical models with different states of ammetropia. Optical parameters of these physical eye models were measured to verify the 3D printing accuracy.

Results

In on-axis calculations, our schematic model eye possessed similar size of spot diagram compared with Navarro''s and Bakaraju''s model eye, much smaller than Arianpour''s model eye. Moreover, the spherical aberration of our schematic eye was much less than other three model eyes. While in off- axis simulation, it possessed a bit higher coma and similar astigmatism, field curvature and distortion. The MTF curves showed that all the model eyes diminished in resolution with increasing field of view, and the diminished tendency of resolution of our physical eye model was similar to the Navarro''s eye. The measured parameters of our eye models with different status of ametropia were in line with the theoretical value.

Conclusions

The schematic eye model we designed can well simulate the optical performance of the human eye, and the fabricated physical one can be used as a tool in fundus range viewing research.     

基于三维CT的模拟手术在大龄DDH患儿外科治疗中的应用研究

目的:通过对大龄发育性髋关节脱位(developmental dysplasia of the hip,DDH)患儿进行术前模拟手术,实现术中精确截骨及旋转角度,从而达到个体化治疗,改善患儿预后的目的。方法:本研究按照术前规划方式分为两组,一组为传统手术组;另一组为模拟手术组。共20例患儿均采用骨盆三联截骨术+股骨截骨术治疗,传统手术组10例,模拟手术组10例,手术时平均年龄为11.3岁,平均随访时间24.2个月。所有患儿均于术前行骨盆三维重建CT检查,测量CE角、股骨前倾角及髋臼指数,在mimics软件中,模拟手术方案,确定术中股骨截骨需要旋转的角度及骨盆截骨的位置,术中按照模拟手术的结果进行操作。术前评价指标使用Tonnis分级,术后评价指标使用改进的Trevor评分系统。结果:模拟手术组Tonnis分级3级4髋,Tonnis分级4级8髋;传统手术组Tonnis分级3级4髋,Tonnis分级4级9髋,两组患儿术前严重程度无显著性差异。依据Trevor评分,模拟手术组8髋(67%)优秀,3髋(25%)良好,1髋(8%)一般。传统手术组5髋(38%)优秀,5髋(38%)良好,3髋(23%)一般。两组有显著性差异。并发症:术后传统手术组3例患儿有不同程度的股骨头坏死。结论:大龄DDH患儿术前模拟手术,可以达到术中精确截骨及旋转角度,可改善患儿预后,实现该类患者的个体化治疗。     

The use of three-dimensional model construction of virtual technology in orthopedic treatment

ObjectiveThe objective of this study is to explore the construction of a digital three-dimensional model of virtual technology that plays an auxiliary role in orthopedic treatment.MethodsThree fracture patients were selected, with no abnormality was observed in bone examination, no musculoskeletal disease in the past; and spiral CT scan of the spine and pelvis, upper limbs, and lower limbs was performed. The virtual technology was used to build a digital 3D model, mainly using the editing software Mimics10.0 software. In addition, the virtual three-dimensional model was verified by virtual surgery, data storage security, work efficiency of the model, model validity, three-dimensional characteristics of the model, the interaction mode of the model, and the data accuracy of the model were studied.ResultsThe digital 3D model was successfully established by Mimics10.0 software. The data fitting efficiency was very high. The data storage security of the 3D model was greatly improved compared with the 2D model, and the work efficiency was improved by at least 50%. There was also a significant change in the accuracy and interaction of data acquisition. Therefore, the detection of digital 3D model work through virtual surgery simulation fully demonstrated the positive auxiliary role of 3D model in orthopedic treatment.ConclusionThe digital 3D model based on Mimics10.0 software is efficient and accurate in obtaining data. It is very effective for subsequent adjuvant therapy in the field of orthopedics, reducing the probability of misdiagnosis by doctors, saving time and improving efficiency, reducing patient's physical pain and unnecessary economic expenses.