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本课题将数字化三维重建技术、逆向工程技术及3D打印技术应用到退行性脊柱侧弯畸形患者手术治疗的个体化术前规划及手术模拟中,应用Mimics软件进行了计算机模拟置钉与椎弓根钉道导板设计,并运用3D打印技术,打印1:1实物模型,并在3D打印椎弓根钉道导板的辅助下模拟手术置钉,验证计算机模拟术前置钉的可行性与精确性,最终成功完成1例退行性脊柱侧弯患者数字化、个体化、精准化术前规划,并运用3D打印技术进行了实物模型置钉模拟,有效性的验证了术前钉道设计的准确性以及3D打印椎弓根钉道导板辅助椎弓根置钉的可行性。 第一部分 退行性脊柱侧弯患者数字化、个体化术前规划及椎弓根钉道导板设计。 目的:探讨数字化三维重建技术及逆向工程技术在治疗退行性脊柱侧弯患者手术治疗中的个体化、精准化术前规划中的应用。 方法:选择住院手术治疗的退行性脊柱侧弯患者1例(病例来源于内蒙古医科大学第二附属医院胸腰椎脊柱外科)作为志愿者,仰卧位16排螺旋CT扫描,从T9上缘至骶骨,获得分割后层厚为1.25mm的Dicom格式CT图像309张。基于志愿者CT资料,应用Mimics软件重建退行性脊柱侧弯患者的三维立体模型,在模型上测量各个椎体的数据,并模拟置钉、设计椎弓根钉道导板,进行个体化、精准化的术前规划。通过模拟置钉获得的更加精确的椎弓根螺钉的规格、进钉点、进钉角度。运用逆向工程技术[1-2],设计贴合良好的椎弓根钉道导板,辅助椎弓根置钉。 1、顺利完成退行性脊柱侧弯患者的三维模型的建立及椎弓根置钉的相关参数的测量。 2、成功设计椎弓根钉道导板。 结论:数字化三维重建技术及逆向工程技术应用于退行性脊柱侧弯畸形矫形治疗的个体化术前规划及手术模拟,是一种新颖的、有效的、准确的、可行的方法,可用于手术术前规划设计,制定个体化手术方案,并设计椎弓根钉道导板。 第二部分 退行性脊柱侧弯患者3D打印实物模型的建立及3D打印椎弓根钉道导板辅助下的模拟置钉。 目的:打印退行性脊柱侧弯模型及椎弓根钉道导板,按照之前的术前规划在椎弓根钉道导板的辅助下在3D打印退行性脊柱侧弯模型上进行模拟置钉,检验术前规划的可行性及准确性。 方法:将Mimics建立的退行性脊柱侧弯三维模型及椎弓根钉道导板输入3D打印机,打印1:1模型,在椎弓根钉道导板辅助下确定进钉点及进钉角度,根据所测得的螺钉规格数据,选用合适器械,扩展钉道,最后模拟置钉,观察螺钉有无破出椎弓根及有无破入椎管,验证数字化技术术前规划置钉的可行性及准确性。 结果:成功打印了退行性脊柱侧弯患者的3D打印1:1实物模型,及椎弓根钉道导板,并在导板的辅助下模拟手术置钉,最后无一螺钉破出椎弓根及破入椎管。 结论:数字化术前规划及3D打印椎弓根钉道导板,可以辅助术者在3D打印退行性基础侧弯模型上精确置钉,增加置钉的准确性。