3D打印个体化人工椎体在胸腰椎肿瘤整块切除后脊柱稳定性重建中的应用

目的探索3D打印个体化人工椎体在胸腰椎肿瘤整块切除后脊柱稳定性重建中的临床疗效。方法回顾性分析华中科技大学同济医学院附属同济医院2015年7月至2020年6月收治的接受一期后路全脊椎整块切除术的胸腰椎肿瘤患者28例,分为2组,每组14例。其中3D组使用3D打印个体化人工椎体重建,常规组使用钛笼重建。对比两组的住院时间、手术时间、术中出血量,记录术前、术后7 d及末次随访时视觉模拟评分(VAS),Frankel分级情况,测量节段高度及角度,评估临床疗效。结果两组患者住院时间、手术时间、术中出血量和VAS评分比较,差异无统计学意义。共8例患者Frankel评分获得一个等级的改善(28.6%)。3D组椎间高度丢失(1.9±2.2)mm,内植物沉降2例,沉降率14.3%;常规组椎间高度丢失(6.6±5.5)mm,内植物沉降8例,沉降率57.1%;两组比较差异有统计学意义(<0.05)。在节段角度丢失方面组间差异无统计学意义(=0.571)。3D组所有患者内固定良好,常规组1例患者发生断棒情况。结论 3D打印人工椎体可以更好地维持节段高度,降低椎间隙塌陷和内固定失败的风险。

骨水泥弥散类型对治疗骨质疏松性椎体压缩骨折的影响

目的:观察PVP、PKP及手法复位PVP术后不同骨水泥弥散类型构成及其对老年骨质疏松性椎体压缩骨折治疗效果和骨水泥渗漏率的影响。方法:对2012年1月至2015年1月采用单侧经皮椎体成形术治疗的老年骨质疏松性椎体压缩骨折病例进行回顾性分析,其中PVP术式56例,男22例,女34例,年龄60~78岁;PKP术式48例,男17例,女31例,年龄61~79岁;手法复位PVP术式43例,男15例,女28例,年龄60~76岁。术后摄正侧位DR片,以Auto CAD图形处理软件计算椎体内骨水泥弥散区面积和团块区面积,然后计算正侧位DR片平均弥散区与平均团块区面积的比值(K),定义K<50%为团块型,50%≤K≤100%为混合型,K>100%为弥散型。分析不同椎体成形术式骨水泥弥散类型构成,然后按骨水泥弥散类型分为弥散型、混合型和团块型3组,观察各类型组的视觉模拟评分(VAS)、椎体压缩率、JOA评分以及骨水泥渗漏率等并进行统计学分析。结果:所有患者获得随访,时间为12~24个月,平均17.2个月。PVP及PKP和手法复位PVP 3种术式的骨水泥弥散类型构成不同(P<0.05),PVP术式弥散型、混合型、团块型构成比分别为46.43%、35.71%和17.86%,PKP术式为16.67%、37.50%和45.83%,手法复位PVP术式为37.21%、44.19%和18.60%。PVP术式以及手法复位PVP术式以弥散型和混合型构成为主,而PKP术式以团块型和混合型构成为主。VAS评分及JOA评分以及骨水泥渗漏率3种弥散类型术后组间比较差异均无统计学意义。椎体压缩率:3种弥散类型术后比较差异有统计学意义(P<0.05),弥散型组术后24 h和末次随访时分别为(17.31±5.06)%和(18.58±4.91)%,混合型组为(14.21±5.15)%和(14.59±5.07)%,团块型组为(13.89±5.02)%和(14.28±4.94)%。结论 :PVP及PKP和手法复位PVP 3种不同术式骨水泥弥散类型构成不同,且团块型与混合型弥散方式较弥散型能更好地恢复压缩椎体的高度,而不同骨水泥弥散方式的中早期疗效差异不明显。

3.0T磁共振三维容积内插屏气序列在骨骼模型重建中的应用

目的利用3.0T磁共振三维容积内插屏气序列(3D-Vibe)数据进行骨重建并评价其精准性。方法借助计算机辅助设计及增材制造技术制备不同型号的中空树脂模型。预先在1000.00 m L纯水中加入3.75 g NiSO46H2O、5.00 g Na Cl及10 m L碘普罗胺注射液制成灌注液,在扫描开始前注入中空模型中并密封,保证模型内部完全充盈,然后针对同一模型分别进行CT、常规磁共振序列(T1WI-TSE、T2WI-TIRM)、3D-Vibe各向同性序列及3D-Vibe各向异性序列扫描。利用Mimics对不同扫描参数所得的数据进行三维重建,得到对应的数字模型。将所有模型置于同一坐标原点,通过计算重建模型与原始模型间的匹配度评价重建模型的精准性,利用统计学方法进行比较。最后将筛选出的磁共振序列用于制备新西兰大白兔股骨干模型并参照实物对重建模型的外观进行主观及客观评价。结果树脂模型的重建结果提示CT组与T1WI-TSE及T2WI-TIRM组模型间匹配度比较,差异均有统计学意义(P<0.01);3D-Vibe各向同性组与3D-Vibe各向异性组重建模型间匹配度比较,差异有统计学意义(P<0.05);CT组与3D-Vibe各向同性组模型间匹配度比较,差异无统计学意义(P>0.05);T1WI-TSE与T2WI-TIRM组模型间匹配度比较,差异无统计学意义(P>0.05)。股骨模型重建结果提示3D-Vibe各向同性组模型匹配度优于常规序列组,差异有统计学意义(P<0.01)。结论3D-Vibe各向同性磁共振数据可用于股骨3D打印模型的重建。

基于3DMRI与CT建模的3D打印模型在骶骨肿瘤术前规划中的应用

目的探索基于3D MRI与CT建模的3D打印模型在骶骨肿瘤术前规划中的应用价值。方法回顾性分析华中科技大学同济医学院附属同济医院2015年6月至2020年6月收治的接受一期后路肿瘤切除+腰椎-骨盆重建术的骶骨肿瘤患者20例,分为两组,每组10例。其中模型组采用3D MRI与CT建模的3D打印模型辅助术前规划,常规组进行常规手术。对比两组手术时间、出血量、引流量、住院时间,术后视觉模拟评分,评估内固定情况和临床疗效。结果3D打印模型清晰呈现了骶骨肿瘤病灶区的骨骼、肿瘤、神经、血管等组织结构,并进行了体外仿真模拟手术;模型组手术时间[(8.9±3.1) h]与常规组手术时间[(12.6±4.5) h]相比明显缩短(P<0.05),出血量、引流量、住院时间及术后视觉模拟评分无显著性差异(P>0.05);模型组所有病例内固定位置良好常规组1例患者椎弓根螺钉偏移,每组各出现2个伤口感染病例。结论基于3DMRI与CT建模的3D打印模型可以有效辅助骶骨肿瘤术前规划,缩短手术时间,提高手术效率。

3D打印假体与单纯钉棒系统用于全骶骨切除重建的有限元分析比较

目的 比较3D打印假体与单纯钉棒系统用于全骶骨切除后腰椎-骨盆稳定性重建效果的有限元分析差异。方法 创建三种腰椎-骨盆重建的有限元分析模型:模型1为单侧双髂骨钉双棒重建;模型2为单侧双髂骨钉双棒+3D打印假体重建,其中下方髂骨钉穿过假体;模型3为单侧双髂骨钉双棒+3D打印假体重建,髂骨钉不穿过假体。在有限元分析软件中为三组模型施加同样的材料属性和约束条件,假体与髂骨截骨面设定为表面-表面接触,摩擦系数为0.3,其余相互关系均设为绑定。限制双侧髋臼在三维坐标系上任意方向的移动,在L_(3)椎体上终板施加960 N垂直向下的压力。记录内固定钉棒的平均最大应力以及L_(5)椎体的下沉距离。结果 模型1所有髂骨钉、连接棒、L_(3)和L_(5)椎弓根钉平均最大应力及L_(5)下沉距离均显著大于模型2与模型3(P<0.01),L_(4)椎弓根钉平均最大应力显著小于模型3(P<0.01),与模型2无显著差异(P>0.05);模型2上位髂骨钉和L_(3)椎弓根钉平均最大应力显著大于模型3(P<0.01),L_(4)和L_(5)椎弓根钉、锁定钉及内侧连接棒平均最大应力显著小于模型3(P<0.05),下位髂骨钉和外侧连接棒平均最大应力与模型3无显著差异(P>0.05)。模型1和模型2上位髂骨钉平均最大应力均显著大于下位髂骨钉(P<0.05),模型3髂骨钉平均最大应力无显著差异(P>0.05);模型3内侧连接棒平均最大应力显著大于外侧连接棒(P<0.05);在模型1和模型2中,内、外侧连接棒平均最大应力无显著差异(P>0.05)。结论 使用3D打印假体重建全骶骨切除后腰椎-骨盆稳定性可以减少钉棒系统平均最大应力,降低钉棒断裂的风险,是一种值得推广的重建技术,但假体与钉棒的组合方式仍需继续探索。