外科理论与实践

技术之光|山一大二附院脊柱外科应用3D打印助力 

来源:外科理论与实践 【在线投稿】 栏目:综合新闻 时间:2021-05-12

我们的第一颈椎又叫寰椎(Atlas),在中文寰代表广袤的地域,之所以用寰称呼第一颈椎,是因为其上方顶着的头颅就像巨大的天球,而这个故事来自希腊神话。Atlas是希腊神话里的擎天神,他被宙斯降罪用双肩支撑苍天,医学家发现第一颈椎上顶着头颅就像Atlas肩扛天球的样子,于是就把第一颈椎称为Atlas。上颈椎(C0-C3)不但位置位于脊柱顶端,因周围毗邻复杂的血管、脊髓神经等重要结构,该部位手术在脊柱外科领域也是难度最大、风险最高的手术之一,失之毫厘差之千里。在山东第一医科大学第二附属医院脊柱外科,3D打印技术在医学领域的广泛应用,为精准医疗保驾护航,助力脊柱外科向数字化、精准化、个体化、快速化方向发展。

上颈椎手术的复杂性
3D打印技术又称增材制造,是将复杂的三维物体转换为简单的二维切片,再通过计算机辅助设计创建出模型,继而采用逐层制造的方法将材料结合起来的一种新型工艺。这种快速成形技术可以把复杂的设计迅速转换为三维模型,便于技术人员和非技术人员沟通,从而能够快速准确地完成设计方案。其数字化和精确性能够使想法成为现实的技术,已经成熟的运用在医疗器械、医疗模型、康复器械等方面。山东第一医科大学第二附属医院3D打印技术临床转化中心自建立以来,已成功将该技术广泛应用于骨科、小儿外科、胸外科、血管外科等临床科室的手术整体规划、术前最佳方案制定、术中精准指导等各个方面。

山一大二附院3D打印技术临床转化中心开展的部分项目

目前3D打印技术在脊柱外科的广泛应用和迅猛发展已显示出诸多优势,使很多脊柱复杂病例的治疗取得了突破性进展。对于复杂的脊柱肿瘤、畸形等病例,3D打印病变模型为手术医生策划手术提供了形象生动的参照物,对肿瘤及结核病变切除的病例尤其具有实用性价值。脊柱常见疾病手术治疗的效果获得显著提高,比如脊柱手术导向模板的应用在一定程度上提高了椎弓根螺钉置入或某些穿刺诊疗操作的精准性和安全性,对于脊柱侧弯患者而言,这一技术尤其适用,因为这类患者往往伴随有椎体的旋转或畸形,置钉位置多变,操作难度高。而根据术前建立的钉道辅助板,则可以有效避免这些问题。

3D打印技术在脊柱肿瘤术前规划、术中指导手术中的应用

脊柱畸形病例的手术方案制定(借助3D打印模型)
对于颅椎和上颈椎高难度手术而言,详细的术前手术方案是必不可少的。既往脊柱外科医生仅能根据术前影像学资料制定手术方案,但3D打印技术的出现,可以客观、立体、快速地复制出患者目标脊柱的1∶1实物模型,并可根据需要建立不同的剖面打印图,利于术者更直观地观察特定区域的骨、血管、脊髓神经等毗邻关系和个体化解剖特点,制定精细化、个体化的手术方案,从而减少术中的潜在并发症。与此同时,术前模型的建立,还有利于年轻医生的学习和领悟,并可以在3D打印模型上进行预定手术的模拟操作,增加手术的熟练度,加速年轻医生的成长,具有显而易见的教学优势。
复杂脊柱外科手术,如颅椎和上颈椎手术,如何安全有效地植入椎弓根螺钉,避免对脊髓神经、血管的损伤,是临床医生最为关心的问题之一。随着我院3D打印技术的广泛开展,脊柱手术钉道导板辅助下的椎弓根螺钉植入技术可以使手术并发症显著降低。该方法通过术前采集患者目标椎体的三维信息,运用3D打印技术重建脊柱三维模型,设计椎弓根螺钉的置入钉道,有效控制置钉的位置、方向及角度,从而提高置钉的准确性和成功率。

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