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3D打印技术在上颈椎椎弓根螺钉置入的应用

交易信息: 合作开发-元     
专利: 技术成熟度:正在研发  

技术领域:生物医药与医疗机械 应用领域:新材料 最后更新时间:2020-01-16 09:42:57
所在地:中国 广西壮族自治区 贵港 港北
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围绕建成西江流域核心港口和新兴工业城市的目标。贵港谋求大发展,离不开高校院所的科技支撑,要通过科技成果和贵港产业的紧密对接,竞夺高校院所前瞻性创新资源,增创贵港发展新优势,实现贵港发展新跨越。为发挥中科院在基层科技成果转移转化平台和机制中的作用,中科院联合地方政府、科技主管部门、高新科技园区、经济开发区、企业、科技服务及投融资机构共同发起创建“中国科学院科技产业化网络联盟”(以下简称“联盟”)。联盟是中科院为促进科技成果产业化,推动科技产品市场化,在全院范围内以市场需求为牵引,通过整合院内外资源构建的交流服务平台。 联盟的成立将极大的集聚中科院内成果、项目、技术及人才资源,联动贵港科技企业、产业园区、科技服务及投融资机构等,促进与贵港的创新链、资本链、产业链进一步有效对接,为贵港的产学研合作注入新的活力。 同时,与中国科学院科技产业化网络联盟在科技合作与转化、载体引进与建设、人才引进与培养等方面建立全面战略合作关系,将有效促进中科院与贵港产业及企业的紧密合作,加速科技成果转化,吸收领军型研发人才,为打造贵港创新基地,以科技创新增创贵港发展新优势。
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    上颈椎解剖变异较大,邻近结构复杂,椎弓根细小,给颈椎椎弓根螺钉的置入带来很大的困难,传统置钉方法(包括进钉点、进钉方向)主要是通过术者的经验来判断,有一定的盲目性,易造成椎弓根螺钉的穿透率增加,容易造成脊髓、血管再次损伤的风险。为了提高上颈椎椎弓根螺钉置入的准确性,通过3D打印技术,制作出一种专门应用于辅助颈椎椎弓根螺钉置入的个体化导航模板,为手术操作提供安全保证。 该项目来源于贵港市科学研究与技术开发计划项目(合同号:贵科技1504003)。二、 项目采用的具体技术措施(如何开展、实施) 1.制作3D打印导航模板对试验组44例患者颈椎双源64排CT扫描,扫描条件:电压 120k V,电流 150m A,层厚 0.5mm,重建间隔0.5mm,512×512 矩 阵 , 扫描后得出的数据用Dicom格式保存并转移至Mimic 14.11 (Materialie公司,比利时) 软件中。将数据导出为目标椎体的三维模型,在MedCAD模式下建立直径为3.0mm的圆柱体模拟椎弓根螺钉置钉,在3D透视模式下通过轴位、冠状位、矢状位观察及调整模拟螺钉的位置及方向,使其位于最佳进钉路径上、钉道不突破骨皮质。 提取各椎板、侧块、棘突背侧的表面解剖形态,并建立与之解剖形状一致厚度为 2.5 mm的反向模板。通过布尔运算将模拟螺钉及此反向模板融合,最后在模拟螺钉的圆柱体中心虚拟出钻孔的孔道,获得最终的导航模板。将导板文件导入Forml+3D打印机(Formlab,美国),打印出颈椎椎弓根置钉导板。 2.手术方法:两组患者均由同一组具有10年以上经验的脊柱外科医师进行手术,术中均应用电生理监护。患者全身麻醉后摆俯卧位,取颈部后正中切口,电刀充分剥离椎板、棘突表面的软组织,显露手术节段的颈椎后部结构。对照组:在进钉点上用打孔器开孔,用手钻钻孔至椎体内,置入定位针后C臂确认位置,置入22 mm~ 24 mm长度和3.5 mm~ 4mm直径的椎弓根螺钉测量长度、预弯、安装连接棒后行撑开、旋棒等操作以复位椎体。固定钉帽后用磨钻打磨侧块及椎板后方并植骨。最后留置引流管,逐层缝合伤口。试验组:术前将个性化3D打印的导板低温等离子消毒。充分显露椎板、棘突后将导航模板紧贴相应椎体的椎板、关节突、棘突表面,助手固定导板,术者使用磨钻在模板导向孔的引导下磨掉进钉点的骨皮质。用电钻通过导向孔引导钻孔,取下导航模板,探针检查孔道,丝攻扩大钉道后再次检查钉道。逐一上钉后,预弯、安装连接棒后行撑开、旋棒等操作以复位椎体。固定钉帽后用磨钻打磨侧块及椎板后方并植骨。最后留置引流管,逐层缝合伤口。三、 项目采用的关键技术及创新点关键技术:为提高颈椎椎弓根螺钉置入的准确性,通过数字化技术,利用计算机辅助设计及3D打印技术,制作一种专门应用于辅助颈椎椎弓根螺钉置入的个体化导航模板,术中应用导航模板辅助螺钉置入以及体感诱发电位进行监测,避免脊髓及椎动脉发生不可逆损伤,为解剖复杂的颈椎提供标准化、规范化的置钉方法。创新点: 1.3D打印技术辅助置钉准确、安全可靠,减少X线辐射,为上颈椎椎弓根螺钉置钉技术提供了一种新的有效方法 2. 结合计算机导航技术,有效解决导航图像漂移问题 3.通过数字化医学与3D打印技术应用于脊柱微创手术,使得脊柱微创技术向前推进一步。四、存在问题:3D打印导航模板可能存在贴附误差,精确度不足。



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