当期目录

2023年 第61卷 第3期 刊出日期：2023-03-10

  

专家综述

计算机视觉与腰椎退行性疾病

冯世庆

2023, 61(3):  1-6.  doi:10.6040/j.issn.1671-7554.0.2022.0902

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计算机视觉作为计算机科学的一个重要分支,随着近年人工智能算法的发展,逐渐得到人们的关注。相关算法已经在自动驾驶以及安防摄像头等领域得到工业化的应用,而医学图像分析目前被认为是最有可能实现工业化推广的领域之一,是人工智能研究热点。腰椎退行性疾病方面的计算机视觉研究在近年来随着深度学习技术的发展大量涌现,本文就计算机视觉技术与腰椎退行性疾病相关研究进行综述,以帮助了解计算机视觉技术在腰椎退行性疾病中应用的现状与未来发展趋势。

骨科冲击波治疗的智能化发展现状及趋势分析

刘亚军,郎昭,郭安忆,刘文勇

2023, 61(3):  7-13.  doi:10.6040/j.issn.1671-7554.0.2022.1331

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体外冲击波治疗以其安全无创的临床优势在骨科得到了广泛应用,但传统治疗手段普遍存在的主观经验决策和手动长时操作等问题限制了该方法的推广和进一步发展。智能技术已经开始进入骨科冲击波治疗领域,并发展迅速。本文总结了计算机导航、机器学习和机器人三类智能技术在骨科冲击波治疗中的研究现状及应用特点,表明:现阶段,计算机导航可以有效辅助医生完成冲击波探头的准确定位,机器学习方法能够辅助实现冲击波治疗能量参数的自动预测;机器人已经表现出了显著的潜在临床效能,尤其是能够大幅降低医师操作强度;三类技术分别从“眼”“脑”“手”的角度,为提升骨科冲击波治疗智能化水平提供全面支持。在此基础上,本文从临床治疗机制与量效关系、方案规划智能化与临床适宜性、治疗操作自动化与机器人辅助等方面,展望了未来发展趋势。

人工智能在脊柱畸形诊疗中的应用

吴南,仉建国,朱源棚,陈癸霖,陈泽夫

2023, 61(3):  14-20.  doi:10.6040/j.issn.1671-7554.0.2022.0956

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脊柱畸形是一种高致畸致残性疾病,其发病年龄可覆盖全生命周期。随着计算机技术的快速发展,人工智能有了显著的进步。目前人工智能在疾病的诊疗方面有着巨大的应用潜能,也逐渐被应用于脊柱畸形的筛查、诊治、手术决策、术中操作和并发症预测等多个方面。近年来,许多研究对此方向进行了探索,提出了很多具有优秀表现和广阔应用前景的方案与模型,本文就此做一综述。

机器人/导航辅助下椎弓根螺钉植入在脊柱畸形矫正中的应用

刘新宇,李冬来,赵文龙,王政,李超,王连雷,原所茂,田永昊

2023, 61(3):  21-28.  doi:10.6040/j.issn.1671-7554.0.2022.1125

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手术机器人和导航系统是技术进步的成果,为脊柱外科的精准置钉带来了新的机遇。脊柱区解剖复杂,与许多重要的血管、神经毗邻,椎体旋转和变异、椎弓根狭窄、脊柱侧后凸等一系列的脊柱畸形对脊柱手术操作的精确度提出了更高的要求。传统脊柱手术十分依赖于术者的经验和术中判断,不能监测螺钉植入过程,所以螺钉误置率较高;机器人和导航系统在手术过程中可以提供实时的三维影像,协助脊柱外科医生及时调整螺钉位置和方向,提高了置钉的安全性和准确性,减小手术创伤和辐射暴露。然而,前期设备投入成本高昂、外科医生的学习曲线漫长以及患者的辐射暴露较多等问题仍然不可忽视。尽管远期矫形效果缺乏研究以及术中辐射暴露水平的不确定性,但机器人和导航系统已经影响了脊柱畸形矫治手术的方式和发展进程。

膝关节置换手术机器人应用现状与研究进展

乔桦,李慧武

2023, 61(3):  29-36.  doi:10.6040/j.issn.1671-7554.0.2022.1470

摘要 ( 30 )   PDF (1355KB) ( 1 )   收藏

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手术机器人作为一种新兴技术,能够有效地提高膝关节置换术的精准性、高效性及安全性。然而由于市场上用于膝关节置换术的手术机器人种类繁多,目前仍缺乏对于膝关节置换手术机器人应用现状及研究进展的综合评估。本文从膝关节置换手术机器人的不同应用领域展开,首先介绍了应用于单髁膝关节置换术、髌股关节置换术和全膝关节置换术中的手术机器人,随后分析了目前膝关节置换手术机器人在临床应用方面的优势与不足,最后,针对膝关节置换手术机器人现有不足之处进行分析并提出可能的解决方案,以期为膝关节置换手术机器人的未来发展提供参考。

人工智能在骨科疾病诊治中的研究进展

黄霖,车圳,李明,李玉希,宁庆

2023, 61(3):  37-45.  doi:10.6040/j.issn.1671-7554.0.2022.1426

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人工智能是一门新的技术科学,它深入研究开发用于模拟延展和扩充人脑智能的理论、方式、核心技术及应用软件与控制系统。其专业领域内容涵盖了机器人、图像识别和专家系统等。人工智能技术在众多医学学科领域内都有着重要的应用价值。特别在骨科领域中,人工智能不仅提升了影像科医师与骨科医师的工作效率、降低了工作负荷,与此同时也为患者提供了更多安全可靠、有力的临床技术保障,给临床骨科疾病的诊断、治疗带来了极大推动。本文回顾了近几年来人工智能技术在骨科疾病中的最新研究成果,旨在综述人工智能技术在骨科诊断、治疗领域的最新进展和尚存局限,为促进人工智能技术和骨科领域新的深度融合提供文献参考。

脊柱手术机器人研究进展

杜付鑫,张体冲,李倩倩,宋锐

2023, 61(3):  46-56.  doi:10.6040/j.issn.1671-7554.0.2023.0018

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脊柱手术机器人具有定位精准、操作稳定、减少辐射暴露等优势,具有极大的临床应用价值,近年来已成为机器人研究和应用的热点领域。论文根据不同应用场景将脊柱手术机器人按引导式和主动操作式两种进行分类,并对应介绍国内外研究机构和公司研发的脊柱机器人及最新成果,同时结合研究和应用现状,对脊柱机器人应用的关键技术和未来机器人发展趋势进行简要阐述和总结。

基础医学

基于支持向量机的脊柱离体组织电阻抗识别

陈炳荣,施勇旺,李嘉浩,翟吉良,刘梁,刘文勇,胡磊,赵宇

2023, 61(3):  57-62.  doi:10.6040/j.issn.1671-7554.0.2022.1299

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目的 测量不同脊柱组织的电阻抗,基于支持向量机建立电阻抗数据的组织分类算法并验证算法的准确性,寻找不同组织电阻抗分类阈值。 方法 取离体脊柱组织,应用电化学分析仪采集10~100 kHz频率范围内皮质骨、松质骨、脊髓、肌肉、髓核的电阻抗。将两只猪采集的数据集分别作为训练集和测试集,应用主成分分析降维至二维数据,训练和验证基于支持向量机(SVM)建立的分类算法,应用集成学习的方法计算不同组织分类的电阻抗阈值。 结果 5种组织在10~100 kHz的测量频率内,电阻抗值差异有统计学意义(P<0.001)。应用主成分分析降维的数据集建立的支持向量机分类算法识别不同组织的准确率为100%。应用集成学习建立的多个分类器计算出了不同组织的电阻抗分类阈值。 结论 基于支持向量机可以实现脊柱术区组织电阻抗的准确识别,有望应用于临床协助医生提升组织识别准确率。

增材制造NiTi合金支架组织性能研究

张博,高娜,席瑞,王协彬

2023, 61(3):  63-70.  doi:10.6040/j.issn.1671-7554.0.2022.1421

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目的 揭示工艺参数以及结构特征对激光粉末床熔融(L-PBF)制备的NiTi合金多孔支架组织性能的影响规律及机制,为制备高性能NiTi合金骨植入体提供基础。 方法 采用L-PBF工艺制备两组体心立方结构的多孔支架:(1)保持支架杆径200 μm不变,改变激光扫描速度500~1 000 mm/s,以研究激光扫描速度的影响;(2)保持L-PBF工艺参数不变,改变支架杆径150~500 μm,以研究结构特征的影响。采用扫描电子显微镜、差示扫描量热仪、力学试验机等方法研究NiTi合金多孔支架的显微组织、相变行为及力学性能。 结果 随激光扫描速度增加,支架的实际杆径减小,马氏体相变温度降低,压缩应力下降,循环压缩过程中可回复应变增加;随支架杆径增大,马氏体相变温度升高,循环压缩过程中的可回复应变减小,表现出明显的尺寸效应。 结论 L-PBF工艺参数及尺寸效应均会影响NiTi合金支架的组织与性能,为了制备符合预期性能的复杂NiTi合金骨植入体,需要根据不同部位的特征尺寸,优化L-PBF工艺参数。

临床医学

MRI诊断140例腰椎智能网络自动检测分型MCs方法的比较

王磊,张帅,刘钢,由胜男,王植,朱珊,陈超,马信龙,杨强

2023, 61(3):  71-79.  doi:10.6040/j.issn.1671-7554.0.2022.1238

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目的 探究使用Yolov5网络检测分类Modic改变(MCs)的性能,与基于Yolov5和Resnet34网络自动检测分类MCs方法进行比较。 方法 回顾性分析2020年6月至2021年6月接受MRI诊断且符合纳入和排除标准的MCs患者140例,其中男55例,女85例,25~89岁,平均(59.0±13.7)岁。在完成MRI影像的标注工作后,将标注后的MRI影像导入深度学习模型训练,使用医学数据常规增强和Mosaic数据增强进行数据扩充,降低训练数据集过少的因素;利用迁移学习的方法,解决网络在小数据集上过拟合的问题。采用平均精度(AP)、平均精度均值(mAP)、召回率、精确率、F1值等性能指标对两种方法诊断MCs进行评估并比较。 结果 Yolov5网络检测分类MCs时,mAP、召回率、精确率和F1值分别达到87.56%、82.05%、89.44%和0.845;Yolov5和Resnet34网络自动检测分类MCs时,召回率、精确率和F1值分别达到88.41%、88.68%和0.885。 结论 Yolov5网络可以帮助诊断腰椎MCs,使用Yolov5和Resnet34网络检测分类MCs时,模型诊断MCs的性能提升,进而表明Yolo系列网络可以为智能辅助诊断技术在脊柱领域的应用提供可能性。

130例锥形束CT影像腰椎椎弓根螺钉自动规划的初步分析

刘亚军,袁强,吴静晔,韩晓光,郎昭,张勇

2023, 61(3):  80-89.  doi:10.6040/j.issn.1671-7554.0.2022.1280

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目的 利用深度学习技术开发一种基于锥形束CT(CBCT)影像的椎弓根螺钉自动规划系统,验证和评估其在腰椎椎弓根螺钉规划中的有效性和效率。 方法 回顾性分析2017年1月至2019年12月行单中心机器人辅助腰椎椎弓根螺钉内固定术中所用CBCT引导影像和椎弓根螺钉规划信息患者130例,其中脊椎分割和椎弓根螺钉自动规划训练100例,算法验证30例。通过Dice系数和定性评估来评价分割结果;基于Ravi分级和 Zdichavsky分级评价椎弓根螺钉自动规划结果;基于Babu方法评估椎弓根螺钉上关节突侵犯情况;利用Kappa分析评估观察者间一致性。 结果 10例分割定量评估中,Dice值为0.99。30例分割定性评估中,专家对于分割结果的平均可接受率为94.9%,平均满意率为80.5%。共计自动规划了300枚椎弓根螺钉,298枚(99%)为Ravi 1级,300枚(100%)为Zdichavsky IA级。2枚(1%)为Ravi 2级(突破皮质<2 mm),均为向外侧偏出皮质。评估椎弓根螺钉侵犯关节突的情况,300枚螺钉中,294枚(98%)为0级,共计6枚侵犯上关节突,其中3枚(1%)为1级,2枚(0.67%)为2级,1枚(0.33%)为3级。Kappa分析显示,观察者间具有良好一致性(K=0.71~0.94; 一致率 90%~96%)。运行速度评估时,自动分割完成平均所需时间为3.52 s,特征点提取所需时间为3.81 s,总的平均运行时间为7.33 s。 结论 基于CBCT影像的椎弓根螺钉自动规划系统可实现良好的自动分割和规划效果,对于辅助医生手术规划和改善脊柱外科手术机器人导航流程具有潜在临床应用价值。

中国人适应性腰椎微创通道:基于CT影像学测量下的解剖数据分析

赵赓,买若鹏,赵景才,刘新宇

2023, 61(3):  90-96.  doi:10.6040/j.issn.1671-7554.0.2022.1217

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目的 测量正常中国人群中腰椎相关影像学数据,为国人腰椎经皮置钉微创减压手术通道的设计提供解剖学数据。 方法 回顾性分析2018年至2020年行腰椎CT平扫,既往无腰椎相关疾病的门诊患者88例,其中男40例,女48例,18~38岁,平均(28.6±5.6)岁。于腰椎CT三维重建下测量微创减压手术通道相关参数包括:L1~L5关节突关节宽度、下位上关节突外缘到上位棘突根部的距离、上位椎弓根下缘与下位椎弓根上缘距离、上位椎体下缘至下位椎弓根上缘距离、上位椎弓根上缘至下一椎弓根下缘距离以及上位椎弓根下缘至下一椎弓根下缘距离等。 结果 关节突关节宽度在L4/5和L5/S1最大,为17.6 mm;下位上关节突外缘到上位棘突根部的距离在L5/S1为最大值24.9 mm;上位椎弓根下缘与下位椎弓根上缘距离在L2/3和L3/4为最大值19.5 mm;上位椎体下缘至下位椎弓根上缘距离在L2/3、L3/4为最大值11.1 mm;上位椎弓根上缘至下位椎弓根下缘距离在L1/2与L2/3为最大值48.5 mm;上位椎弓根下缘至下位椎弓根下缘之间距离在L1/2和L2/3为最大值34.0 mm。 结论 目前常用于腰椎微创减压手术的固定通道在各参数上缺乏统计学支持,可能会造成不必要的损伤,对中国青年腰椎解剖学参数的统计和研究对设计更加符合中国人的微创手术通道有重要意义。

机器人辅助MIS-TLIF与徒手开放TLIF治疗腰椎退行性疾病的比较:2年随访

王政,孙小刚,李超,王连雷,李冬来,原所茂,田永昊,刘新宇

2023, 61(3):  97-106.  doi:10.6040/j.issn.1671-7554.0.2022.1113

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目的 前瞻性比较了机器人辅助微创经椎间孔入路腰椎椎体间融合术(MIS-TLIF)和徒手开放经椎间孔入路腰椎椎体间融合术(TLIF)的临床疗效和影像学改变。 方法 研究包括127例在山东大学齐鲁医院接受手术的腰椎退行性疾病的患者。73例患者接受了机器人辅助下MIS-TLIF(机器人组),54例患者接受了开放徒手TLIF(徒手组)。机器人组进一步分为单节段机器人组(n=52)和双节段机器人组(n=21)。徒手组进一步分为单节段徒手组(n=39)和双节段徒手组(n=15)。临床结果观察指标为视觉模拟量表(VAS)评分、Oswestry残疾指数(ODI)评分、手术时间、术中透视次数、术中出血量、术后住院时间和术后并发症。影像学指标为螺钉放置的准确性、关节突关节侵扰(FJV)、融合状态以及2年随访时近端邻近节段的椎间盘高度变化。 结果 机器人组术后3 d腰痛VAS评分、失血量均低于徒手组(P<0.05)。两组术后2年腰痛及下肢痛VAS和ODI评分、术后住院时间差异无统计学意义(P>0.05)。机器人组的手术时间比徒手组长(P<0.05),单节段机器人组的手术时间比单节段徒手组长(P<0.05),而双节段机器人组和双节段徒手组之间的手术时间差异无统计学意义(P>0.05)。对患者而言,机器人组术中透视次数明显多于徒手组(P<0.05)。对于外科医生来说,机器人组的术中透视次数明显低于徒手组(P<0.05)。在机器人组中,三个导针出现术中漂移,另外一例患者的椎弓根螺钉穿透椎弓根外壁。在徒手组中,两枚椎弓根螺钉穿透了椎弓根内壁。机器人组临床可接受的螺钉置入比例(A级和B级)准确率明显高于徒手组(P<0.05)。徒手组的平均FJV分级明显高于机器人组(P<0.05)。在术后2年的随访中,两组之间的椎间融合状态差异无统计学意义(P>0.05);但机器人组近端邻近节段的椎间高度的下降明显小于徒手组(P<0.05)。 结论 在TLIF手术中,相比于开放徒手椎弓根螺钉置入,机器人辅助经皮椎弓根螺钉置入是一种更安全、更准确的替代方法。

机器人联合三维“C”型臂辅助置钉在44例脊柱侧弯矫形术中的应用价值

李超,孙小刚,李昊,田永昊,原所茂,刘新宇,王连雷

2023, 61(3):  107-114.  doi:10.6040/j.issn.1671-7554.0.2022.1116

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目的 分析评价骨科手术机器人联合三维“C”型臂导航辅助下椎弓根螺钉置入在脊柱侧弯矫形手术中的准确性和安全性,并与徒手置钉进行对比。 方法 回顾性分析2016年9月至2022年4月收治的96例脊柱侧弯患者临床资料。44例采用机器人联合三维“C”型臂导航辅助下椎弓根螺钉置入术(机器人组);52例采用徒手透视辅助下椎弓根螺钉置入术(徒手组)。记录手术时间、术中出血量、术中辐射剂量、术后住院时间和术后并发症。通过X线和计算机断层扫描(CT)评估治疗前后脊柱冠状位和矢状位参数变化、顶椎旋转角、术后旋转分级以及椎弓根螺钉置入准确率。 结果 机器人组和徒手组患者术后Cobb角、SVA及顶椎旋转角均较术前改善(P<0.05),且两组术后顶椎旋转改善率及旋转分级差异无统计学意义(P>0.05)。机器人组置钉准确率高于徒手组(96.5% vs 88.6%, P<0.05)。机器人组患者的术中辐射剂量高于徒手组［(4.85±0.44)μSv vs(15.97±2.35)×10^-5μSv; P<0.05)］。机器人组外科医生术中辐射剂量低于徒手组［(2.96×±0.75)×10^-5μSv vs(6.35×±0.93)×10^-5μSv; P<0.05)］。机器人组手术时间多于徒手组［(7.1±2.2)h vs(5.5±1.6 )h; P<0.05］。机器人组和徒手组出血量及术后住院日差异无统计学意义(P>0.05)。 结论 骨科手术机器人联合三维“C”型臂导航有效地提高了脊柱矫形术中椎弓根螺钉置入的准确性和安全性。

鸿鹄机器人辅助全膝关节置换的早期学习曲线

郭永园,孙厚义,张元凯,颜廷宾,刘培来,贾玉华

2023, 61(3):  115-120.  doi:10.6040/j.issn.1671-7554.0.2022.1398

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目的 回顾性分析鸿鹄骨科机器人辅助人工膝关节置换(TKA)的手术时间和影像学数据,探讨机器人辅助TKA的临床效果和学习曲线。 方法 对同一手术组开展的25例机器人辅助TKA手术进行分析,将手术时间通过累积和分析法(CUSUM)进行分析,绘制机器人辅助TKA的学习曲线,根据学习曲线分为两个不同阶段,比较两个阶段的手术时间、出血量、住院天数、髋-膝-踝角等影像学数据和临床评分。 结果 CUSUM分析结果显示,机器人辅助TKA的学习曲线最大转折点在第13例手术,基于此将学习曲线划分为学习提高阶段和熟练掌握阶段,两个阶段患者的一般资料、术后髋-膝-踝角等影像学数据、美国特种医院(HSS)评分、膝关节活动范围(ROM)和关节置换术后忘记评分(FSJ-12)差异无统计学意义(P>0.05),但熟练掌握阶段与学习提高阶段相比,整体手术时间减少23 min,空间摆位时间下降4.4 min,光学靶标安装下降5.0 min;在手术操作平均耗时上,定位下肢力线和关节面配准的时间分别降低2.9 min和5.2 min,机械臂截骨操作时间降低14.1 min。 结论 利用CUSUM方法准确分析了机器人辅助TKA的学习曲线,显示熟练掌握操作此技术须累积的手术例数为13例。机器人辅助TKA学习曲线短,临床效果满意。

下肢外骨骼机器人康复训练对脑卒中偏瘫患者下肢运动的影响

李希,王秉翔,李娜,曹丽娜,李爱华,冠潇,张志勉

2023, 61(3):  121-126.  doi:10.6040/j.issn.1671-7554.0.2022.1321

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目的 探讨下肢外骨骼机器人康复训练对脑卒中偏瘫患者下肢运动功能的影响。 方法 收集54例发病12个月内的脑卒中偏瘫患者,分为试验组27例和对照组27例。对照组患者进行常规康复训练及步行训练,试验组患者进行常规康复训练及下肢外骨骼机器人步行训练。分别于治疗前、治疗2周后和治疗4周后予以步行功能评估,包括6 min步行试验(6MWT)、10 m步行测试(10MWT)和功能性步行分级(FAC);Fugl-Meyer下肢运动评定量表(FMA-LE)评估下肢运动功能;使用运动捕捉系统采集患者的步态时空参数。通过以上各项指标分析两组患者下肢运动功能的变化情况。 结果 (1) 治疗2周和4周后,试验组和对照组患者6MWT、10MWT组内较治疗前均有明显提高,差异有统计学意义(P均<0.05);治疗4周后,两组患者6MWT与治疗2周组内相比有进一步提高,差异有统计学意义(P均<0.001),仅试验组患者10MWT组内较治疗2周比较,差异有统计学意义(P=0.008 5);(2) 治疗2周和4周后,试验组和对照组FAC评级和FMA-LE评分组内较治疗前相比有明显改善,差异有统计学意义(P均<0.01),两组治疗4周后FMA-LE较2周时有更进一步改善,差异有统计学意义(P均<0.001);(3) 治疗4周后,试验组步行周期较治疗前(P=0.003 5)、2周后(P=0.003 2)相比,差异有统计学意义。 结论 下肢外骨骼机器人可有效改善脑卒中偏瘫患者的下肢运动功能、步行功能和步行周期,其疗效与常规步行训练相当。

人工智能辅助设计3D打印手术导板在脊柱侧凸矫形术中的应用

王辉,王连雷,吴天驰,田永昊,原所茂,王霞,吕维加,刘新宇

2023, 61(3):  127-133.  doi:10.6040/j.issn.1671-7554.0.2022.1328

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目的 分析人工智能辅助设计3D打印导板在脊柱侧凸矫形手术中的应用价值。 方法 回顾性分析2018年6月至2022年9月接受脊柱侧凸矫形手术患者66例的临床资料。采用人工智能辅助设计3D打印导板置入椎弓根螺钉患者24例(智能导板组),其中先天性脊柱侧凸10例,特发性脊柱侧凸8例,退变性脊柱侧凸6例。且均在术前应用SurigiPlan V1.0辅助规划螺钉型号及路径。42例采用徒手置入椎弓根螺钉(徒手组),其中先天性脊柱侧凸16例,特发性脊柱侧凸13例,退变性脊柱侧凸13例。对比两组住院时间、手术时间、术中出血量、术中辐射量、术后椎弓根螺钉置入的准确率和安全性、术前规划与实际置入应用螺钉的符合率以及治疗前后脊柱影像学参数变化。 结果 两组共置入1 342枚椎弓根螺钉,其中智能导板组与徒手组分别置入468枚和874枚螺钉。智能导板组置钉安全性高于徒手组(98.29% vs 92.33%,P<0.05),置钉准确性高于徒手组(94.23% vs 82.95%,P<0.05)。智能导板组468枚螺钉中,术前规划螺钉的长度及直径与实际应用螺钉的符合率分别为97.01%(454枚)和95.51%(447枚)。两组术前及术后主弯的Cobb角及顶椎旋转角、手术时间、出血量等指标差异无统计学意义(P>0.05)。智能导板组患者的术中辐射剂量低于徒手组(P<0.05),两组医生的术中辐射剂量差异无统计学意义(P>0.05)。 结论 与徒手置钉相比,人工智能辅助设计制造的3D打印手术导板可显著提高置钉准确性、安全性及置钉效率。

3D打印椎间融合器在37例单节段腰椎手术中的应用

朱超,孙超,刘绪昌,夏大伟,马春骋,丰荣杰

2023, 61(3):  134-140.  doi:10.6040/j.issn.1671-7554.0.2020.1018

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目的 探讨3D打印椎间融合器应用于单节段腰椎后路减压植骨融合内固定术后的优势和早期临床疗效。 方法 回顾性分析2021年5月至2022年1月于山东第一医科大学附属省立医院脊柱外科行单节段腰椎后路减压植骨融合内固定术患者73例,分为3D打印钛合金椎间融合器(3D cage)组(n=37)和聚醚醚酮椎间融合器(PEEK cage)组(n=36)。分别观察两组患者术前及术后随访的疼痛视觉模拟评分(VAS评分)和Oswestry功能障碍指数(ODI评分),评估腰椎功能及术后改善程度,比较两组患者骨密度(BMD)、手术时间、术中出血量、术中同种异体骨植入量、术后引流量、短期并发症发生情况、腰椎前凸角(LL)、椎间隙高度(DH)、LL丢失值、DH丢失值及椎间融合情况等数据。 结果 所有患者均顺利完成手术,术后随访3个月。两组患者手术时间、术中出血量、术后引流量及术后3个月VAS评分和 ODI评分比较,差异均无统计学意义(P>0.05);3D cage组同种异体骨植入量少于PEEK cage组,差异有统计学意义(P<0.05);术后两组患者的LL和DH均较术前增大,差异有统计学意义(P<0.05);两组患者术后3个月LL丢失值和DH丢失值差异均无统计学意义(P>0.05),但对于合并骨质疏松的患者,3D cage组LL丢失值和DH丢失值较PEEK cage组小,差异有统计学意义(P<0.05)。术后3个月3D cage组和PEEK cage组的融合率分别为72.97%和69.44%,差异无统计学意义(P>0.05)。两组患者在术后随访期间均未出现内固定物断裂、松动、移位等情况。 结论 在单节段腰椎固定融合术中使用3D打印椎间融合器具有较好的融合效果,可恢复并维持腰椎矢状位前凸角和椎间高度。尤其是对于合并骨质疏松的患者,3D cage具有良好的抗沉降性,降低椎体塌陷风险,提高腰椎机械结构的整体稳定性。