医疗和牙科

医生通过3D打印椎板切除术椎弓根螺钉指南简化了脊柱手术

加拿大的临床医生伦敦健康科学中心和澳大利亚韦斯特米德医院已经使用3D打印来创建完整的椎板切除术和椎弓根螺钉引导。

结合CT扫描和a表格二3D打印机,该团队能够制造出统一的患者专用设备,这被证明能够帮助外科医生实施复杂的脊柱截骨手术。使用这些导针,医生安全准确地将30枚螺钉插入15个实验对象的椎骨中,证明了它们在复杂的背侧手术中的有效性和精确性。

该研究小组的3D打印脊柱手术指南之一。
医生们使用3D打印的手术指南(如图)安装椎弓根螺钉,而不会造成任何骨穿孔。照片由《世界神经外科杂志》提供。

外科指导的必要性

椎板切除术本质上是外科医生移除患者椎板的手术,椎板是位于脊柱顶部的一块骨头。这种手术对于治疗椎管狭窄或腰椎滑脱等引起腰痛的疾病是必要的,但即使是一种常见的手术,也并非没有风险。

患者可能会出现硬膜撕裂,损伤脊柱的神经系统,以及血管损伤或感染等其他严重问题。为了避免这种并发症,必须准确安装椎弓根螺钉,但是植入方法从“徒手”过程到机器人辅助技术有很大的不同。

除了这种方法,能够在手术过程中精确导航病人的个体解剖结构也对手术成功至关重要,使量身定制的导航仪成为理想的任务。考虑到现有的设备通常局限于椎弓根螺钉引导,该团队选择开发一种新的工具,专门设计来优化椎板切除术的结果。

医生的3D打印脊柱手术指南的3D模型。
通过使用3D建模软件(如图),医生能够根据每个脊柱的特征定制他们的指南。图片来自《世界神经外科杂志》。

3D打印“二合一”设备

利用CT扫描和3 d切片机CAD软件,医生构建了三个尸体脊髓的3D模型,并使用它们作为其患者特定指南的基础。这些器件最终设计为2.5毫米宽,深度为14毫米,具有特色模块化插槽,允许根据需要附加钻探引导件。

一旦准备好,模板就用一个标准来制作Formlabs3D打印机和Grey Pro树脂,并交给外科医生,他的任务是在没有术前计划的情况下部署它们。为了评估他们设计的有效性,研究小组设置了一个摄像头来记录整个过程,从导尿管固定到骨头的时间开始。

临床医生通过观看录像,并使用术后CT扫描,发现所有30枚螺钉都成功安装,没有皮质穿孔。更重要的是,计划的螺钉位置与实际位置的平均差值仅为1.1mm,平均过程只需4分钟46秒即可完成。

尽管研究小组承认他们的脊柱在测试中不太干净,但他们认为没有骨折代表成功,特别是与其他研究中25-43%的穿孔率相比。因此,通过进一步的研发和动物试验,科学家们相信他们的设备可以在未来应用,作为简化复杂脊柱手术过程的一种手段。

商业3D打印脊柱植入物

虽然3D打印越来越多地被用于制造患者特定的手术指南,该技术也被广泛用于制造最终用途的脊柱植入物。

骨科植入物公司4网络医疗拥有庞大的脊柱移植产品组合,又增添了新的独立的前脊柱桁架系统到去年10月的区间。该设备具有增强的双步锁定系统,可防止手术过程中脊柱螺钉退出。

同样,中国3D打印机和扫描仪制造商闪亮的3 d韩国医疗公司使用过它的技术吗Mantiz脊柱植入物。利用闪亮的金属3D打印机,该公司已经能够提供具有复杂网状结构的PANTHER系列体间融合笼。

其他地方,医疗设备制造商有形的解决方案进行了一项关于3D打印钛脊柱植入物的一致性。从本质上说,该公司发现,尽管存在一些小的转移中心问题,但增材制造的可重复性与其他植入行业类似。

研究人员的研究结果详细发表在他们题为《新型2对1患者特异性3d打印椎板切除术指南与综合椎弓根螺钉钻指南的开发

这项研究是由Andrew Kanawati、Renan Jose Rodrigues Fernandes、Aaron Gee、Jennifer Urquhart、Fawaz Siddiqi、Kevin Gurr、Christopher S. Bailey和Parham Rasoulinejad共同撰写的。

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特色图像显示四张照片的医生的3D打印手术指南。照片由世界神经外科杂志提供。

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