骨科快訊

光固化技術制作新型個體化下頸椎椎弓根置釘鉆孔導板：一項體外研究

近二十年來，隨著釘棒鋼板固定技術的興起，下頸椎（C3～C7）后路固定手術得到了廣泛開展。生物力學研究表明，頸椎椎弓根螺釘（cervical pedicle screw，CPS）固定較側塊螺釘有更強的穩(wěn)定性，但CPS置入仍面臨技術上的挑戰(zhàn)。目前涌現(xiàn)出很多精確置釘方法，包括徒手技術、X線透視引導技術、影像導航手術技術等。其中徒手技術主要基于解剖標志和形態(tài)學角度測量均值來輔助CPS置入，但解剖學變異以及與患者手術位置相關的解剖位移均可造成誤差；X線透視引導技術增加患者和術者放射線暴露的機會，同時限制了術者的操作空間；計算機輔助外科導航可準確引導置釘固定，但儀器昂貴，難以推廣。因此，我們開發(fā)一種新型低成本方法，即運用光固化3D成型技術制作個體化鉆孔導板并輔助CPS置釘，同時評估導板輔助下螺釘置入下頸椎椎弓根的準確性和可行性。

制作步驟：①頸椎模型三維重建：取5具尸體25節(jié)保留關節(jié)的正常下頸椎（C3～C7）椎體標本，采用64-螺旋CT對每具標本進行薄層軸向掃描（層厚0.6 mm），將采集的CT數據轉換為DICOM格式，輸入OsiriX v5.8.5軟件，生成所有標本的三維圖像，同時通過數字減除技術得到僅包括所需椎體節(jié)段的影像，轉換數據并將其輸入光固化文件，以STL格式儲存。②生物模型和鉆孔導板的制作：采用熔融沉積成型技術，材料選擇丙烯腈-丁二烯-苯乙烯（acrylonitrile butadiene styrene，ABS）塑料，用3D打印機精確打印出1∶1比例尸體脊柱標本實物模型，根據實際需要進行鉆孔、鋸骨、截骨等操作；咬除模型上的頸椎前結節(jié)，全角度顯示椎弓根，以便精確鉆孔和置入克氏針；將克氏針沿特定方向精確置入每個椎弓根，然后以快速自凝聚甲基丙烯酸甲酯牙科粘合劑，將陰模逐一覆蓋25個3D打印椎體的后側諸元（椎板、棘突和小關節(jié)）表面輪廓，塑型后去除克氏針，完成針對25個頸椎的個體化鉆孔導板制作。③尸體標本經椎弓根螺釘置入：去除頸椎標本后側殘余軟組織，以模擬后路頸椎外科手術顯露過程中的骨膜下剝離狀態(tài)，將導板緊密貼附于相應頸椎的后側表面，依導板提供的釘道位置和方向行克氏針椎弓根鉆孔，通過椎弓根探針擴大攻絲通道，以2.5 mm絲攻準備釘道，采用直徑3.5和4.0 mm頸椎椎弓根螺釘完成置釘。④經椎弓根螺釘置入準確性評估：拍攝5具標本頸椎正側位、雙側斜位X線片，再次行薄層CT掃描；根據軸向CT像對螺釘置入準確性進行分級：0級：正確置入；1級：位置誤差＜1/2螺釘直徑；2級：位置誤差＞1/2螺釘直徑。

結果表明，50枚椎弓根螺釘中47枚準確置入（0級），總準確率達94%；1級誤置率為4%（2/50）；2級誤置率為2%（1/50）。安全置釘率（包括0級和1級置入）高達98%。1級穿透的2枚螺釘分別位于C5和C6椎體（分屬不同尸體標本），均因使用螺釘直徑太大（4 mm）而穿透椎弓根外側壁，但螺釘方向正確，因椎弓根內側壁完整，未傷及椎動脈孔，因此亦被視為“安全置入”。上述結果提示，將光固化技術制作而成的個體化鉆孔導板用于輔助尸體標本下頸椎椎弓根置釘，可提高手術的準確性。

（摘自Bundoc RC,Delgado GG,Grozman SA.A novel patient-specific drill guide template for pedicle screw insertion into the subaxial cervical spine utilizing stereolithographic modelling:an in vitro study[J].Asian Spine J,2017,11(1):4-14.白朝暉摘譯，王建華審校）