快速成型技術(shù)在脊柱外科的應(yīng)用進(jìn)展

白宇哲 朱加亮 楊林 楊潤(rùn)功

作者單位：100048 北京，解放軍總醫(yī)院第一附屬醫(yī)院骨科、北京市骨科植入醫(yī)療器械工程技術(shù)研究中心

快速成型 ( rapid prototyping，RP ) 起源于 20 世紀(jì)80 年代后期，是一種快速生成模型或者零件的制造技術(shù)。在計(jì)算機(jī)控制與管理下，依靠已有的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)( computer aided design，CAD ) 數(shù)據(jù)，采用材料精確堆積的方式，即由點(diǎn)堆積成面，由面堆積成三維，最終生成實(shí)體[1]。依靠此技術(shù)可以生成非常復(fù)雜的實(shí)體，而且成型的過(guò)程中不需要模具的輔助[2]。該技術(shù)一經(jīng)問(wèn)世，就很快被應(yīng)用于航天、汽車(chē)、模具、電子、五金等工業(yè)領(lǐng)域，并于20 世紀(jì) 90 年代應(yīng)用于醫(yī)學(xué)領(lǐng)域[3-5]。

一、RP 技術(shù)

1. RP 技術(shù)原理：RP 技術(shù)可以根據(jù)零件的形狀，每次制作一個(gè)具有一定微小厚度和特定形狀的截面，然后再把它們逐層黏結(jié)起來(lái)，就得到了所需制造的立體的零件。整個(gè)過(guò)程在計(jì)算機(jī)的控制下，是由 RP 系統(tǒng)自動(dòng)完成的。雖然不同工藝技術(shù)的 RP 系統(tǒng)所用的成型材料、系統(tǒng)的工作原理不同，但其基本原理都是一樣的，那就是“分層制造、逐層疊加”。這種工藝可以形象地稱(chēng)為“增長(zhǎng)法”或“加法”。每個(gè)截面數(shù)據(jù)相當(dāng)于醫(yī)學(xué)上的一張 CT 像片；整個(gè)制造過(guò)程可以比喻為一個(gè)“積分”的過(guò)程。

2. RP 技術(shù)分類(lèi)：在 1986 年，Charles W. Hull 在美國(guó)獲得了光固化立體造型設(shè)備 ( SLA ) 的專(zhuān)利，標(biāo)志著 RP 技術(shù)即開(kāi)始進(jìn)入實(shí)用階段[6]，目前已有 10 余種不同方法，如光固化立體造型 ( stereolithography，SLA )、層片疊加制造 ( laminated object manufacturing，LOM )、選擇性激光燒結(jié) ( selected laser sintering，SLS )、熔融沉積造型 ( fused deposition modeling，F(xiàn)DM )、掩模固化法 ( solid ground curing，SGC )、三維印刷法 ( three dimensional printing，TDP )、噴粒法 ( ballistic particle manufacturing，BPM )等[7]。其中，SLA 技術(shù)最為成熟，在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域應(yīng)用最為廣泛，該技術(shù)以光敏樹(shù)脂的聚合反應(yīng)為基礎(chǔ)，在計(jì)算機(jī)控制下的紫外激光，按設(shè)計(jì)的掃描路徑照射到液態(tài)光敏樹(shù)脂表面，使表面特定的區(qū)域一層樹(shù)脂固化，逐層疊加直到整個(gè)零件原型制造完畢。

二、RP 技術(shù)在脊柱外科領(lǐng)域的應(yīng)用

1. RP 技術(shù)制作脊柱三維仿真實(shí)物模型：骨科學(xué)是使用 RP 技術(shù)較早在醫(yī)學(xué)應(yīng)用的領(lǐng)域，復(fù)雜的脊柱手術(shù)如骨腫瘤、脊柱畸形可以利用 CT 數(shù)據(jù)進(jìn)行三維立體重建，再利用 RP 技術(shù)制作重建的三維立體模型，并可將不同部位、組織用不同的顏色加以區(qū)分，使骨科醫(yī)師能夠從不同角度全面地了解手術(shù)區(qū)域的解剖結(jié)構(gòu)，讓術(shù)者及時(shí)發(fā)現(xiàn)可能出現(xiàn)的困難，從而制訂更加合理的手術(shù)方案，熟練掌握手術(shù)方式。RP 制作脊柱仿真模型首先是由 D’Urso 等[8]于1999 年提出，他們通過(guò)術(shù)前觀察三維仿真脊柱實(shí)物模型成功對(duì) 5 例 ( 2 例復(fù)雜的先天性頸椎及頸胸椎畸形患者、1 例成骨細(xì)胞瘤患者、1 例脊柱成骨細(xì)胞瘤伴顱底凹陷的患者、1 例失敗的腰椎融合術(shù)患者 ) 患者進(jìn)行了畸形矯正手術(shù)，運(yùn)用 SLA 法制作的生物模型在形態(tài)學(xué)評(píng)估十分有效，可對(duì)術(shù)前規(guī)劃、手術(shù)模擬、術(shù)中導(dǎo)航起到指導(dǎo)作用。Yamazaki 等[9]對(duì) 1 例陳舊性 C4～5骨折脫位患者脊柱實(shí)物模型進(jìn)行的術(shù)前觀察和手術(shù)模擬，從而制訂了前后路聯(lián)合的手術(shù)方案，使手術(shù)得以順利實(shí)施，同時(shí)脊柱實(shí)物模型也為椎弓根螺釘?shù)闹萌胩峁┝藴?zhǔn)確的解剖標(biāo)志。盧世璧等[10]術(shù)前通過(guò) 6 例復(fù)雜脊柱側(cè)后凸畸形患者的脊柱實(shí)物模型及影像學(xué)資料制訂手術(shù)方案、選擇適合的內(nèi)固定方式，術(shù)中通過(guò)模型指導(dǎo)手術(shù)操作，根據(jù)模型判斷畸形椎體椎弓根的位置和方向，指導(dǎo)椎弓根螺釘?shù)葍?nèi)固定器械置入，6 例均按計(jì)劃順利完成手術(shù)，未出現(xiàn)神經(jīng)、血管損傷等并發(fā)癥。術(shù)后 X 線和 CT 復(fù)查顯示矯形效果滿(mǎn)意。張強(qiáng)等[11]對(duì) 8 例( 嚴(yán)重先天性脊柱側(cè)凸 4 例，退變性腰椎術(shù)后翻修 3 例，腰椎峽部裂 1 例 ) 術(shù)前通過(guò)脊柱模型進(jìn)行了手術(shù)規(guī)劃及模擬手術(shù)，對(duì)其中 4 例嚴(yán)重先天性脊柱側(cè)凸患者與隨機(jī)抽取未做脊柱模型的 4 例嚴(yán)重脊柱側(cè)凸患者作病例對(duì)照研究，結(jié)果應(yīng)用脊柱模型組平均手術(shù)時(shí)間短、術(shù)中出血少。桑宏勛等[12]對(duì) 34 例重度先天性脊柱畸形患者 ( 其中半椎體畸形 22 例、腰椎嚴(yán)重后凸 6 例、半椎體合并分節(jié)不全等混合畸形 6 例 ) 術(shù)前觀察脊柱實(shí)物模型進(jìn)行脊柱畸形情況評(píng)估、手術(shù)規(guī)劃，術(shù)中在脊柱模型指導(dǎo)下進(jìn)行手術(shù)操作，結(jié)果顯示術(shù)中所見(jiàn)與術(shù)前三維重建和脊柱模型顯示結(jié)果一致，椎弓根螺釘位置良好，未出現(xiàn)脊髓、神經(jīng)及血管損傷等并發(fā)癥，側(cè)凸畸形矯正率為 80%～98%；后凸畸形矯正率為 100%。

Izatt 等[13]對(duì)脊柱實(shí)物模型在復(fù)雜脊柱手術(shù)中的應(yīng)用價(jià)值進(jìn)行了量化研究，課題組在 26 例 ( 脊柱畸形 21 例，脊柱腫瘤 5 例 ) 中應(yīng)用了 SLA 制作的 28 個(gè)脊柱實(shí)物模型，術(shù)前通過(guò)脊柱實(shí)物模型進(jìn)行手術(shù)規(guī)劃與模擬；結(jié)果顯示，65.4% 的病例 (n＝11 ) 通過(guò)脊柱實(shí)物模型可獲得比影像學(xué)檢查更加詳細(xì)的解剖學(xué)信息，11.5% 的病例 (n＝3 )只能通過(guò)脊柱實(shí)物模型上才能獲得手術(shù)所需要的解剖學(xué)信息。應(yīng)用脊柱實(shí)物模型比常規(guī)方法可平均減少 17% 的手術(shù)操作時(shí)間，其中脊柱腫瘤可減少手術(shù)操作時(shí)間的 8%，脊柱畸形可減少手術(shù)操作時(shí)間的 22%。手術(shù)證實(shí) 58% 的脊柱實(shí)物模型 (n＝15 ) 結(jié)構(gòu)和術(shù)中所見(jiàn)解剖幾乎一致，39% 的脊柱實(shí)物 (n＝10 ) 模型解剖和術(shù)中解剖完全一致，只有 1 例 ( 3% ) 脊柱實(shí)物模型和術(shù)中解剖稍有差異。

脊柱實(shí)物模型是 PR 技術(shù)在脊柱骨科應(yīng)用最多、最廣泛的，由于其具有 CT、MRI、X 線等 2D、3D 圖像無(wú)法比擬的優(yōu)勢(shì)，受到中外學(xué)者的廣泛關(guān)注?？偨Y(jié)其特點(diǎn)，有以下優(yōu)勢(shì)：( 1 ) 可對(duì)脊柱病變的進(jìn)行術(shù)前診斷和評(píng)估；( 2 )進(jìn)行術(shù)前手術(shù)規(guī)劃，模擬手術(shù)，挑選合適的現(xiàn)成的可植入裝置或者訂制個(gè)性化體內(nèi)植入裝置；( 3 ) 可以用脊柱實(shí)物模型作為教學(xué)工具來(lái)給年輕醫(yī)生講解手術(shù)方式；( 4 ) 脊柱實(shí)物模型能夠和患者本人及家屬進(jìn)行更好地交流溝通；( 5 ) 模型可在術(shù)中通過(guò)視覺(jué)和觸覺(jué)辨認(rèn)實(shí)體與模型的解剖結(jié)構(gòu)，指導(dǎo)手術(shù)進(jìn)行[10,13-14]。然而，脊柱實(shí)物模型也有其不足，首先，脊柱三維模型和實(shí)體之間還存在一定的誤差；其次，RP 機(jī)設(shè)備較昂貴，脊柱實(shí)物模型制作成本較高，不易普及；最后，并且脊制作時(shí)間較長(zhǎng)，不適宜急診手術(shù)時(shí)使用。這些在一定程度上限制了其應(yīng)用。

2. RP 技術(shù)制作椎弓根導(dǎo)向模板：脊柱經(jīng)椎弓根內(nèi)固定是目前脊柱手術(shù)常用的方法，其具有生物力學(xué)強(qiáng)度高、固定和融合階段少，脊柱畸形矯正效果好等優(yōu)點(diǎn)[15-16]，但由于從腰椎到頸椎的椎弓根的直徑逐漸減小，手術(shù)難度和危險(xiǎn)性也逐漸增加，椎體解剖結(jié)構(gòu)復(fù)雜、變異率高，且周?chē)嬖谥匾纳窠?jīng)、血管，椎弓根釘穿破皮質(zhì)不僅可導(dǎo)致脊髓、神經(jīng)根、周?chē)笱艿膿p傷，螺釘位置不當(dāng)同樣會(huì)減弱椎弓根釘?shù)墓潭ㄗ饔?，增加椎體融合術(shù)的返修率[17-21]?，F(xiàn)在臨床較常用的置釘法的置釘準(zhǔn)確率較低，有較高的椎弓根皮質(zhì)穿破率，Ludwig 等[22]比較了臨床常用的三類(lèi)下頸椎置釘方法的精確性，根據(jù)解剖學(xué)標(biāo)志法的置釘精確性是 12.5%；椎弓根開(kāi)窗法置入下頸椎椎弓根螺釘?shù)氖?45.0%；而計(jì)算機(jī)輔助導(dǎo)航技術(shù)的是 76.0%。Silbermann 等[23]研究顯示在腰骶椎融合手術(shù)腰骶椎椎弓根螺釘?shù)闹冕敎?zhǔn)確率是 94.1%。施新革等[24]研究顯示，在重度脊柱側(cè)凸患者胸腰椎椎弓根內(nèi)固定手術(shù)中，椎弓根置釘誤置率達(dá) 7.3%，在中胸椎高達(dá) 11.1%，在腰椎為 4.3%。徐宏兵等[25]對(duì)徒手法和計(jì)算機(jī)導(dǎo)航法的置釘做了對(duì)比，研究顯示，計(jì)算機(jī)導(dǎo)航法的準(zhǔn)確率為 80.4%，徒手法的準(zhǔn)確率為 84.4%，兩者準(zhǔn)確率沒(méi)有顯著差異。

近年來(lái)隨著 RP 技術(shù)在醫(yī)學(xué)上的廣泛應(yīng)用，有學(xué)者提出運(yùn)用椎弓根螺釘置入的個(gè)體化原則，制作個(gè)體化導(dǎo)向模板[26-43]，根據(jù)不同椎弓根的解剖結(jié)構(gòu)施以相應(yīng)的特殊置釘入點(diǎn)、方向、深度。個(gè)體化椎弓根導(dǎo)向模板的設(shè)計(jì)與制作，需要借助一些醫(yī)學(xué)圖像處理軟件和逆向工程軟件。醫(yī)學(xué)圖像處理軟件有 3D Slicer、Amira、Mimics 等軟件，其中應(yīng)用最廣泛的是被譽(yù)為醫(yī)學(xué)影像夢(mèng)工廠的 Mimics 軟件。Mimics 用于基于斷層醫(yī)學(xué)影像數(shù)據(jù)的進(jìn)行三維重建，從而方便醫(yī)生從不同角度觀察病變部位；同時(shí) Mimics 含有多種模塊可與 RP 設(shè)備、CAD 等設(shè)備進(jìn)行無(wú)縫銜接，將重建的醫(yī)學(xué)三維圖像導(dǎo)入其它軟件、設(shè)備上。常用在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的逆向工程軟件有 UG Imageware、Pro / Engineer 和Geomagic Studio 等，這些軟件具有強(qiáng)大的三維圖像設(shè)計(jì)功能，可將接收的重建后的醫(yī)學(xué)三維圖像，從而進(jìn)行個(gè)體化的醫(yī)療器械的設(shè)計(jì)。

個(gè)體化椎弓根導(dǎo)向模板的設(shè)計(jì)流程：對(duì)患者需要進(jìn)行手術(shù)的部位進(jìn)行 CT 數(shù)據(jù)掃描，掃描后通過(guò) DICOM ( digital imaging and communications in medicine ) 格式導(dǎo)入到 Mimics軟件中，進(jìn)行椎體圖像分割、提取和三維重建，把重建后的椎體三維模型通過(guò) STL 格式導(dǎo)出 Mimcs 軟件；利用 UG Imageware、Pro / Engineer 和 Geomagic Studio 等三維設(shè)計(jì)軟件打開(kāi)重建的椎體三維模型，依據(jù)反求原理提取椎板解剖學(xué)形態(tài)，并設(shè)計(jì)釘?shù)赖闹萌朦c(diǎn)位置和角度，通過(guò)反求的解剖學(xué)形態(tài)和釘?shù)赖奈恢脤?duì)椎弓根導(dǎo)向模板進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，使其滿(mǎn)足手術(shù)要求；把設(shè)計(jì)的導(dǎo)向模板通過(guò) STL 格式導(dǎo)出，輸入至 RP 設(shè)備自帶的軟件中，進(jìn)而制作實(shí)體的個(gè)體化導(dǎo)向模板。

椎體的三維重建、數(shù)據(jù)在不同軟件轉(zhuǎn)換使用以及使用 RP 制作椎弓根釘導(dǎo)向模板時(shí)可能會(huì)產(chǎn)生誤差影響導(dǎo)向模板置釘?shù)臏?zhǔn)確性。陸聲等[27]認(rèn)為影響導(dǎo)向模板的準(zhǔn)確性有以下三個(gè)環(huán)節(jié)：首先椎體三維重建的過(guò)程中可能出現(xiàn)誤差；影響脊柱三維重建質(zhì)量的因素主要有 CT 掃描的層厚、層間距、螺距及輪廓的勾勒等。目前臨床應(yīng)用的64 排 CT 完全可以滿(mǎn)足椎體三維重建的要求，其主要的誤差來(lái)自于椎體表面輪廓的勾勒。其次，在 RP 過(guò)程中，須對(duì)椎體三維模型轉(zhuǎn)換成 STL 格式，在進(jìn)行數(shù)據(jù)處理時(shí)會(huì)帶來(lái)誤差；STL 文件的數(shù)據(jù)格式是“棋盤(pán)狀”的，它采用大量小三角形面來(lái)近似逼近實(shí)體模型的表面，小三角形面片不可能完全表達(dá)實(shí)際表面信息，不可避免的產(chǎn)生一定的弦差，導(dǎo)致截面輪廓線誤差，如果小三角形面片過(guò)少，就會(huì)造成模板的形狀、尺寸精度無(wú)法滿(mǎn)足要求。但如果減小弦差值以增加小三角形面片的數(shù)量時(shí)，STL 文件占用的空間量又太大，可能會(huì)超出 RP 系統(tǒng)所能接受的范圍，所以應(yīng)適當(dāng)調(diào)整 STL 格式的轉(zhuǎn)化精度。最后是 RP 的精度；影響 RP 精度主要有成型材料的固化收縮引起的翹曲變形、樹(shù)脂涂層厚度對(duì)精度的影響、光學(xué)系統(tǒng)對(duì)成型精度的影響等。目前 RP 技術(shù)的變形誤差基本在 0.1 mm 左右，可滿(mǎn)足對(duì)于脊柱椎弓根定位的精度要求。

Radermacher 等[28]首次根據(jù)術(shù)前的 CT 圖像，設(shè)計(jì)出與椎體后部結(jié)構(gòu)相匹配的個(gè)性化導(dǎo)向模板。Owen 等[29]取一尸體的 C5椎體 CT 進(jìn)行掃描，依照其右側(cè)椎板、側(cè)塊后方表面結(jié)構(gòu)及椎弓根的走向計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)并 RP 制作了該椎體單側(cè)帶定位導(dǎo)向模板，置釘時(shí)將模板緊密貼椎板，利用模板引導(dǎo)下置入直徑 3.5 mm 椎弓根釘 1 枚，術(shù)后分別通過(guò) CT 和切開(kāi)直視檢查無(wú)椎弓根皮質(zhì)穿破，驗(yàn)證了單節(jié)段頸椎椎弓根釘導(dǎo)向模板的可行性及準(zhǔn)確性。Bozkus 等[30]利用 CT 對(duì) Hangman 骨折患者進(jìn)行連續(xù)掃描，經(jīng) Mimics 軟件對(duì) Hangman 骨折數(shù)據(jù)進(jìn)行三維重建，使用 UG Imageware軟件打開(kāi)重建的三維模型，利用逆向工程原理設(shè)計(jì)椎弓根的最佳進(jìn)釘通道；通過(guò)反求原理提取頸椎椎板表面解剖學(xué)形態(tài)，建立與椎板解剖學(xué)形態(tài)一致的模板，通過(guò)最佳通道和椎板曲面設(shè)計(jì)椎弓根導(dǎo)向模板并利用 RP 技術(shù)將導(dǎo)向模板直接制作出來(lái)。置釘時(shí)，將導(dǎo)向模板與頸椎椎板緊密貼合，利用導(dǎo)向模板的孔引導(dǎo)置入螺釘。將此法運(yùn)用于 4 例患者，共置入 8 枚螺釘，術(shù)后 CT 示螺釘進(jìn)釘部位和方向準(zhǔn)確，長(zhǎng)度和直徑合適。Sugawara 等[31]首次根據(jù)椎弓根置釘過(guò)程設(shè)計(jì)了多級(jí)椎弓根釘導(dǎo)向模板，第一級(jí)模板為位置導(dǎo)向模板，通過(guò)此模板選定螺釘在椎板上置入的切入點(diǎn)；第二級(jí)模板為鉆孔導(dǎo)向模板，通過(guò)此模板對(duì)椎體進(jìn)行鉆孔，以確定椎弓根釘置入的方向；第三級(jí)模板為椎弓根釘導(dǎo)向模板，通過(guò)此模板置入椎弓根釘，作者通過(guò)此多級(jí)導(dǎo)向模板置入胸椎椎弓根釘 58 枚，平均手術(shù)時(shí)間為254.2 min，術(shù)后 CT 檢查螺釘進(jìn)釘部位和方向準(zhǔn)確，無(wú)穿破椎弓根皮質(zhì)。

在國(guó)內(nèi)也廣泛的開(kāi)展了 RP 技術(shù)制作椎弓根釘導(dǎo)向模板的研究。李嚴(yán)兵等[32-33]對(duì)數(shù)字技術(shù)在椎弓根通道的設(shè)計(jì)進(jìn)行了定位與定量的研究，利用計(jì)算機(jī)三維重建技術(shù)與計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)，通過(guò)不同三維空間方向獲得椎弓根通道正投影的內(nèi)部邊界，得到正投影內(nèi)部邊界曲線的內(nèi)切圓，內(nèi)切圓所在之處就是椎弓根投影內(nèi)邊界最寬之處，也是容許的最大直徑螺釘之處內(nèi)切圓的中心作為投影區(qū)的中心，該投影方向經(jīng)過(guò)中心的軸為該方向的最佳中心軸。該方法為計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)椎弓根釘?shù)捞峁┝艘粋€(gè)可行的、精確的理論依據(jù)和方法。陳玉兵等[34]依據(jù)逆向工程原理通過(guò) CT 數(shù)據(jù)重建脊柱三維模型，在重建的脊柱模型設(shè)計(jì)最佳置釘通道，通過(guò)反求原理提取椎板表面解剖學(xué)形態(tài)并與釘?shù)罃M合設(shè)計(jì)導(dǎo)向模板，采用 SLA 制作導(dǎo)向模板。該課題組利用此方法先后設(shè)計(jì)頸椎、胸椎、腰椎的椎弓根導(dǎo)向模板并使用導(dǎo)向模板對(duì)尸體標(biāo)本和臨床患者置入椎弓根螺釘，椎弓根螺釘置入順利，術(shù)后 CT 示椎弓根螺釘進(jìn)釘部位和方向準(zhǔn)確[35-40]。王建華等[41]利用 RP 技術(shù)在寰樞椎椎弓根釘?shù)闹萌脒M(jìn)行了研究，通過(guò)提取寰椎后弓及樞椎椎板后部 ( 包括小關(guān)節(jié) ) 的形態(tài)，應(yīng)用逆向工程技術(shù)設(shè)計(jì)與寰椎后弓及樞椎后方結(jié)構(gòu)相匹配的椎弓根導(dǎo)向模版，通過(guò)此方法實(shí)施 30 例共 120 枚椎弓根螺釘固定，術(shù)后 CT 掃描顯示所有椎弓根釘均位于設(shè)計(jì)的釘?shù)纼?nèi)，未出現(xiàn)向外偏斜穿入椎動(dòng)脈孔及向內(nèi)偏斜穿向椎管等問(wèn)題，置釘成功率為100%。劉瑞等[42]研究了個(gè)體化導(dǎo)向模板輔助兒童下頸椎椎弓根螺釘置釘?shù)臏?zhǔn)確性，證實(shí)椎弓根螺釘導(dǎo)向模板同樣適用于兒童的脊柱病變手術(shù)。

導(dǎo)向模板法置釘準(zhǔn)確性較其它置釘法有明顯的提高，而被中外醫(yī)務(wù)工作者所關(guān)注，總結(jié)已發(fā)表的文獻(xiàn)認(rèn)為其有以下優(yōu)點(diǎn)[43-44]：( 1 ) 置釘準(zhǔn)確率及手術(shù)安全性高，導(dǎo)向模板通過(guò)術(shù)前對(duì)釘?shù)赖奈恢谩⒔嵌?、長(zhǎng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)，手術(shù)中只需根據(jù)導(dǎo)向模板的釘?shù)婪较蛑萌肼葆敿纯桑? 2 ) 實(shí)現(xiàn)了螺釘置入的個(gè)體化原則；( 3 ) 手術(shù)中導(dǎo)向模板操作簡(jiǎn)單，只要將模板與椎板緊密貼合即可。年輕醫(yī)生即可完成，醫(yī)生學(xué)習(xí)曲線短；( 4 ) 術(shù)中不需要反復(fù)進(jìn)行 X 線照射，減少患者及醫(yī)生的射線暴露時(shí)間；( 5 ) 導(dǎo)向模板不會(huì)因?yàn)樾g(shù)中體位變化、椎體間相對(duì)移動(dòng)而導(dǎo)致的定位失?。? 6 ) 不需要計(jì)算機(jī)輔助導(dǎo)航系統(tǒng)等特殊設(shè)備，不占用手術(shù)室額外的空間。RP 導(dǎo)向模板也有本身的不足[45-46]：( 1 ) RP 設(shè)備昂貴，制作模板成本較高，但隨著 RP 技術(shù)的發(fā)展，RP 的設(shè)備價(jià)格逐漸下降；( 2 ) RP 制作導(dǎo)向模板常用樹(shù)脂材料，其毒理性質(zhì)不甚明了，對(duì)人體存在危害；樹(shù)脂材料回復(fù)變形性高，從而影響置釘?shù)臏?zhǔn)確性；( 3 ) 雖然手術(shù)中導(dǎo)向模板操作簡(jiǎn)單，無(wú)學(xué)習(xí)曲線，但設(shè)計(jì)導(dǎo)向模板時(shí)需要醫(yī)生熟練掌握不同逆向工程軟件的使用，對(duì)于這些軟件是學(xué)習(xí)同樣存在學(xué)習(xí)曲線；( 4 ) 脊柱三維模型需要在不同軟件進(jìn)行轉(zhuǎn)換，過(guò)于繁瑣，且這些常用的軟件存在版權(quán)問(wèn)題，需要醫(yī)生自行購(gòu)買(mǎi)；( 5 ) 由于依據(jù)三維重建的椎體模型只包含骨性結(jié)構(gòu)，在手術(shù)過(guò)程中需要盡量剔除軟組織結(jié)構(gòu)才能使模板緊密貼合到椎板上。綜合以上原因，RP 制作椎弓根導(dǎo)向模板還未在臨床廣泛開(kāi)展。

三、展望

RP 技術(shù)已被越來(lái)越多脊柱外科醫(yī)生應(yīng)用于臨床，顯示出巨大應(yīng)用前景，但仍存在制作成本高昂、制作程序復(fù)雜，制作材料毒理作用不明確等不足，從而限制其在臨床開(kāi)展用，但隨著 RP 技術(shù)的不斷成熟與發(fā)展，首先，隨著 RP 設(shè)備的不斷成熟及廣泛普及，其制作成本會(huì)不斷下降，從而被更廣泛的醫(yī)生和患者所接受；其次，當(dāng)前三維實(shí)物模型的制作需要在多個(gè)編輯軟件不停轉(zhuǎn)化，操作復(fù)雜，制作周期較長(zhǎng)，在不久的將來(lái)，需要軟件工程師開(kāi)發(fā)出專(zhuān)用的醫(yī)學(xué)模型編輯軟件，使得醫(yī)生只需簡(jiǎn)單的操作，就可以完成從二維影像學(xué)圖像到三維模型的制作，降低制作周期；最后，隨著更多的 RP 材料的不斷面世，相信對(duì)于人體細(xì)胞無(wú)毒的新型制作材料的發(fā)現(xiàn)與使用，會(huì)進(jìn)一步促進(jìn) RP 技術(shù)在臨床更廣泛的應(yīng)用。

綜上所述，相信在不久的將來(lái)，隨著 RP 技術(shù)不斷地發(fā)展，其會(huì)像 X 線及 CT 檢查一樣普遍，在術(shù)前評(píng)估、手術(shù)模擬、手術(shù)導(dǎo)航、個(gè)體化體內(nèi)植入等脊柱外科上有更廣泛、更普及的應(yīng)用。