上颈椎3D打印模型的精确性验证及在前路枕-寰-枢螺钉内固定术中的可行性

摘要

目的验证上颈椎3D打印模型的精确性,同时在3D打印模型上研究前路枕-寰-枢螺钉内固定的可行性,为手术医师提供一种术前规划方案。方法从医院影像系统导出45例正常成人寰枢椎CT扫描数据,导入Mimics软件中进行三维重建,再导入3D打印机打印出三维实体模型,分别在影像系统内和3D打印模型上测量14个参数,对比验证3D打印上颈椎模型的精确度。取30例上颈椎CT数据,导入Mimics软件中进行三维重建,在三维重建模型中,以半径1.75 mm的圆柱体模拟前路枕-寰-枢螺钉内固定轨迹。在前后视图上分别测量螺钉轨迹最小外偏角,记为α1,最大外偏角,记为α2;在侧位视图上,测量螺钉轨迹最小后倾角,记为β1,最大后倾角记为β2。计算α1和α2、β1和β2的平均值,分别记为α3和β3。同时打印相应上颈椎三维模型,以α3和β3为参考,在角度导向器的辅助下,指导前路枕-寰-枢螺钉在3D打印模型上的实验置钉,并测量相应的螺钉外偏角（α4）和后倾角（β4）,对比验证三维数字重建螺钉轨迹角度参数和3D打印模型螺钉角度的异同。结果寰枢椎14项影像参数测量数据和3D打印模型测量数据对比差异均无统计学意义（P＞0.05）,内相关系数（ICC）统计发现,13项参数＞0.800。30例上颈椎模拟螺钉轨迹测量计算结果:左右α3分别为（12.6±3.7）°和（12.0±4.2）°,左右β3分别为（23.9±4.8）°和（23.4±4.9）°。相应的3D打印模型的螺钉角度左右α4分别为（12.0±4.1）°和（12.3±4.1）°,左右β4分别为（23.4±4.2）°和（22.8±4.4）°。对比三维数字重建螺钉轨迹角度参数和3D打印模型螺钉角度差异无统计学意义（P＞0.05）。结论3D打印技术可以提供精确的上颈椎模型,同时在三维重建模拟置钉技术和角度导向器的辅助下,可以成功实现准确的前路枕-寰-枢螺钉内固定。