3D打印脊柱模型对脊柱切除手术计划的影响：一项描述性病例系列研究

《Journal of the Pediatric Orthopaedic Society of North America》：The Impact of 3D Printed Spine Models on Surgical Planning for Vertebral Column Resection: A Descriptive Case Series

脊柱侧弯矫正术前3D打印模型的应用效果分析。通过对比术前、术后模型审查及手术执行阶段的变化，发现模型显著影响了手术计划，包括4例固定策略调整和1例截骨方案修改，并提高了椎体标签一致性，提示3D模型能有效提升复杂脊柱手术的规划精度。

　　椎体柱切除术（VCR）是一种用于矫正严重脊柱畸形的复杂手术，尤其在儿童患者中更为常见，因为他们的脊柱发育尚未完全，且某些先天性脊柱问题如脊柱侧弯或脊柱后凸可能需要更为精细的干预。传统影像学技术，如二维X光和CT扫描，虽然在诊断和初步评估中发挥着重要作用，但在面对多平面、复杂的脊柱畸形时，其提供的信息可能不足以全面反映患者的解剖结构。因此，三维（3D）打印的解剖模型作为一种新的辅助工具，逐渐被引入到术前规划中，以提高手术的精确性和安全性。

这项研究探讨了三维打印模型在VCR手术中的应用，以及其对术前规划的影响。研究团队由七名接受VCR手术的儿童患者组成，年龄范围从1岁到17岁。研究发现，所有七名患者的手术计划在术前使用三维模型后均发生了调整，其中六名患者的手术计划在术前模型评估后进行了修改，而三名患者在手术过程中进一步调整了原计划。这些调整主要集中在固定策略、椎体切除计划以及椎体标记的一致性上。三维模型不仅帮助外科医生更好地理解患者的解剖结构，还提升了团队之间的协作和一致性，从而提高了术前规划的准确性。

在研究方法上，研究团队使用了CT扫描数据，通过图像分割软件生成三维模型。这些模型可以被3D打印机制造出来，使用不同的材料如ABS塑料和石膏粉末。模型完成后，外科医生在三个不同阶段填写了问卷：在未使用模型时的术前评估、在使用模型后的修订计划，以及在手术结束后对实际操作的回顾。通过比较这三个阶段的数据，研究团队能够评估三维模型在手术规划中的具体影响，以及其与实际手术的匹配程度。

研究结果表明，三维模型在VCR手术中的应用显著提升了术前规划的精确性。手术计划的修改包括固定策略的调整和椎体切除计划的优化，这些变化使得外科医生能够更好地应对复杂的解剖结构。此外，三维模型还改善了椎体标记的一致性，这在处理脊柱畸形时尤为重要。研究团队发现，即使在使用了三维模型的情况下，仍有部分手术在实际操作中发生了调整，这说明尽管模型提供了更多的信息，但手术过程中仍然需要医生的灵活性和创造力。

在讨论部分，研究团队指出，三维模型在脊柱手术中的应用与虚拟现实（VR）技术在术前规划中的作用相似，均能显著影响手术决策，减少手术时间和辐射暴露，降低术中出血量。三维模型提供的三维可视化能力使得外科医生能够更直观地理解患者的解剖结构，从而制定更精确的手术计划。同时，三维模型在患者和家属教育中的作用也得到了重视，因为它们有助于提高患者对手术的理解，促进医患之间的沟通和共同决策。

此外，研究团队还提到，尽管这项研究不能直接证明三维模型能够提高手术的安全性和最终效果，但其在术前规划中的应用可能有助于减少术中的不确定性，从而降低并发症的风险。因此，三维模型在复杂脊柱手术中的价值值得进一步研究和推广。研究还指出，未来需要对三维模型在患者教育和家庭沟通中的具体应用进行更多探索，以评估其在提升患者满意度和理解度方面的潜力。

研究团队由多位专家组成，包括外科医生、生物工程师和研究人员，他们分别承担了不同的职责。Christian G. White主要负责撰写和编辑论文，Eun Kim和Jennifer Wagner参与了研究设计和方法学的制定，Gwendolyn McGarry和Tyler Sullivan负责数据的分析和整理，Todd Hankinson和Mark Erickson则参与了研究的策划和资金的申请，Sumeet Garg负责论文的验证和监督。研究得到了来自美国儿科骨科协会（POSNA）的资助，支持了模型的制作和研究的进行。

总体而言，这项研究展示了三维打印模型在复杂脊柱手术中的重要作用。通过提供一个具体的解剖模型，外科医生能够更准确地规划手术，减少术中变化的可能性，从而提高手术的成功率和安全性。同时，三维模型的应用也改善了医患之间的沟通，使得患者和家属能够更好地理解手术过程和预期结果。尽管研究团队指出，三维模型并不能完全取代传统影像学技术，但在处理复杂的脊柱畸形时，它们提供了一个更为直观和互动的平台，使得手术规划更加精确和高效。因此，三维打印模型在未来的脊柱手术中可能成为一项重要的辅助工具，值得进一步推广和应用。