推荐理由

随着采用全椎体切除术治疗椎体结核、肿瘤、囊肿、创伤所致椎体严重破坏病例的增加，凡是行全椎体切除术者，无一例外需要重建脊柱的结构与生物力学的稳定性。传统的替代材料并非针对患者的个性化设计，需要临床医师根据术中情况临时塑形，在手术时间、术中出血、并发症的控制方面难以把握。本研究采用3D打印技术制作猪的脊柱，探讨了个性化人工椎体在脊柱外科应用的可行性。

研究过程

深圳市第二人民医院夏晓龙等人应用3D打印技术制作猪脊柱个性化椎体，为进一步进行人工椎体的生物相容性与生物力学性能测试提供依据。他们通过对20头紫金蓝塘草猪的腰椎进行连续断层CT影像采集，获得猪腰椎DICOM影像数据，将所获得的影响数据导入MIMICS软件进行处理，得到满意的3D图像。应用SolidWorks软件，优化设计具有不同孔隙大小、孔隙率等特征的复杂多孔结构，再通过选择性激光熔化（SLM）技术打印出最终的人工椎体。然后，手术取出猪的整个7节腰椎，并将对应节段置换成人工椎体。术后，观察人工椎体与猪脊柱椎体形态差异及椎体置换后整个腰椎形态变化。结果发现通过3D打印的人工椎体与手术取出的猪的相应节段椎体形态结构完全相符，置换术后猪脊柱形态与术前未发生明显变化。

研究特点

由于脊柱的解剖结构相对复杂，普通二维CT、MRI及X线片等医学影像资料难以显示椎体形态变化的连续性与完整性，很难为复杂的脊柱外科手术提供全面的解剖信息，对于严重脊柱畸形、脊柱创伤所致的病理形态改变更是如此。而应用3D打印技术，不仅可在术前准确地对椎弓根钉的进钉点、进钉方向与角度等方面进行设计，模拟手术过程，还可以在术中复杂术野下准确判断病变部位，在复杂的脊柱结构上精确定位内固定装置，使复杂的手术简单化，缩短手术时间，减少术中出血，从而提高了手术的安全性，达到了改善患者预后的目的。

相关研究

D'Urso等人应用3D打印技术为1例侵犯枕骨大孔的枢椎椎体骨母细胞肿瘤患者打印了3D模型，通过术前观察与手术规划，顺利为该患者完整切除肿瘤。Van Dijk等人对4例脊椎肿瘤患者的脊柱实体模型进行术前规划，模拟肿瘤切除和椎体重建手术，并为患者定制了置入假体及椎弓根钉等内固定装置。结果证明，所有模型都为手术提供了必要的信息，部分细节内容甚至影响了术前手术决策的制定，使手术得以顺利完成，术中所见与模拟手术十分吻合，置入物与内固定装置也相当精确。Guarino等人的研究也得出类似结论，即通过对脊柱实物模型的观察与模拟手术，为手术决策的制定与术中操作提供可靠的信息。儿童脊柱实物模型的应用能够明显提高小儿脊柱手术的安全性，同时缩短手术时间，从而最大限度地减少手术创伤，为术后恢复创造了条件。Yang等人应用3D打印技术顺利完成了1例枢椎肿瘤破坏的切除与术后重建手术。

本项研究为3D打印技术在脊柱外科的广泛应用提供了更为准确直观的证据支持。

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