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正常健康国人腰椎三维结构数据的分析及临床应用

作　者: 孙小虎
导　师: 王以朋
学　校: 北京协和医学院
专　业: 临床医学
关键词: 腰椎 三维测量 形态学研究 椎弓根螺钉 导向模板
分类号: R687.3
类　型: 博士论文
年　份: 2012年
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内容摘要


研究背景椎弓根螺钉内固定系统因其良好的生物力学性能已成为常用的脊柱内固定方法之一,对于脊柱外科的发展和进步起到了不可磨灭的作用。椎弓根内固定技术核心是置入螺钉必须按照椎弓根长轴轴线通过这一狭小骨性管道。因此,该技术的关键在于螺钉的进钉部位、方向及深度。在这之前,定量化测量脊柱上每个椎体节段的解剖结构参数对于认识和了解人群总体的脊柱形态学特征及进一步的研究有着至关重要的作用。目的1.建立科学可靠的定量化测量腰椎椎体及椎弓根峡部相关的解剖结构参数的三维分析模型和测量方法,并探讨该方法的可靠性。2.采集正常健康国人腰椎的CT影像数据资料,利用上述方法进行实际测量和数据分析,总结和探讨国人腰椎形态特征和变化规律。3.利用三维测量和CAD-RE-RP技术设计并制作个性化椎弓根螺钉置入导向模板(PDGT),探讨PDGT在腰椎椎弓根螺钉内固定手术中的临床应用价值和意义。材料和方法材料：1.经过10%福尔马林处理的正常成人离体腰椎干燥骨标本5例。2.研究对象年龄在25-50岁之间,性别、身高体重不限,排除患有使椎骨形态结构发生改变的脊柱疾病及有既往脊柱手术史的患者,总计采集腰椎CT扫描影像数据76例3. SIEMENS/Sensation64层CT机,扫描参数：层厚2mm,层距2mm,球管电压120kV,电流225mAs,分辨率512*512pxl。4.德国WENZEL—LH65三坐标测量机,精度可达0.1μm。5. Objet EDEN250三维重建打印机,精度0.1-0.2mm6. FullCure720:Objet公司医用透明成型材料方法：1.实体接触式测量方法：本研究采用三坐标测量机对离体干燥腰椎骨进行接触式精密测量,其精度可达微米级别,远高于我们所需要的测量精度。2.三维重建测量：通过一系列的三维分析及构造空间辅助点、线、面的方法,对正常健康国人腰椎的13项解剖结构数据进行三维测量,精度同样可达微米级别。3. CAD-RE-RP技术：运用CAD软件设计双侧定位孔和中间连接部分,再进行空间整合,形成PDGT的三维模型,将该模型利用RP技术和三维打印机制作成型。结果1.将腰椎骨三维模型测量值与标本解剖测量值比较,在全部测量数据中两种测量方法均无显著性差异。,2.腰椎各项解剖结构参数与性别差异的关系：除了L1-L3的椎孔矢状径男性<女性以外,其余的男女之间有显著性差异的测量指标均为男性>女性。3.腰椎各项解剖结构参数与年龄差异的关系：我们发现L1-L4的椎弓根间距(DMBP)、L2的右椎弓根钉道长度(RPL)、L4的右椎弓根横断面角(RTSA)、L2和L5的左椎弓根矢状面角(LSSA)、L2的右椎弓根矢状面角(RSSA)等指标在三个年龄组之间存在显著差异,将其均值进行比较,发现三者间的关系大体上满足中龄组>低龄组>高龄组。4.腰椎各项解剖结构参数与体重差异的关系：总体来说,腰椎各项解剖结构参数与体重差异的关系不大,仅有的几个有统计学差异的指标也仅局限在个别椎体节段,缺乏代表性。5.两侧椎弓根解剖结构参数的对比性研究：L4、L5的椎弓根宽度(PW)左右两侧之间存在显著差异,均值比较发现均为左侧>右侧；L2的左右两侧椎弓根钉道长度(PL)的测量值有显著性差异,均值左侧<右侧;L4、L5的左右两侧椎弓根横断面角(TSA)的测量值有显著性差异,均值比较方面,L4左侧<右侧,L5左侧>右侧。6.趋势分析研究发现,腰椎从高位到低位,在椎弓根间距(DMBP)、椎弓根宽度(PW)和椎弓根横断面角(TSA)上呈显著递增趋势,即越靠近低位的腰椎,椎弓根宽度越大,外展角越大；另一方面,椎孔矢状径(SCSD)和椎弓根矢状面角(SSA)随着椎体的下移呈逐渐减小的趋势。7.设计并制作完成一套个性化椎弓根螺钉置入导向模板(PDGT)装置,并将其与实体标本相互匹配,发现可以很好的与后椎板和棘突表面紧密连接并完成螺钉置入导向的目的。结论1.本研究提出的基于CT断层图像重建腰椎骨模型的三维测量方法具有很高的准确性,能真实反映实体解剖学形态,对脊柱的解剖学研究具有重要意义。2.影响因素研究发现,年龄和体重对于腰椎解剖形态结构的影响不大,但男女之间存在着差异,男性腰椎比女性略大,但二者的形态结构比例基本相同,内部结构相似。3.左右侧比较研究认为高位腰椎形态结构较为对称,而低位腰椎则有一定程度的不对称性。4.趋势分析研究发现,腰椎解剖结构的特点与整个脊柱的发育和受力情况以及人类脊髓结构功能和脊柱生理曲度有一定的关系。5.此外,值得关注的是,L5的形态结构与其他腰椎节段明显不同,这对于相关脊柱手术方式和评估有重要意义。6.根据对脊柱形态结构的分析和总结,认为个性化治疗在脊柱疾病领域有重要价值。7.个性化椎弓根螺钉置入导向模板(PDGT)是脊柱个性化治疗的代表,以简单方便、科学可靠、实用性强等特点,在辅助脊柱外科手术方面发挥着重要作用,尽管目前仍存在一些不足,但该领域仍具有很高的临床价值和发展前景。

全文目录


主要英文缩略词表  4-5
摘要  5-8
Abstract  8-11
第一章 绪论  11-19
  1.1 研究背景和意义  11
  1.2 国内外研究现状  11-15
  1.3 本文的研究内容  15
  1.4 本文结构安排  15-16
  参考文献  16-19
第二章 腰椎三维测量分析方法和准确性研究  19-32
  2.1 引言  19
  2.2 研究目的  19
  2.3 材料和方法  19-28
  2.4 结果  28-29
  2.5 讨论  29-30
  参考文献  30-32
第三章 正常健康国人腰椎相关解剖结构参数的三维测量和分析  32-46
  3.1 引言  32
  3.2 研究目的  32
  3.3 材料与方法  32-35
  3.4 结果与讨论  35-45
  参考文献  45-46
第四章 个性化椎弓根螺钉置入导向模板的设计和制作  46-53
  4.1 引言  46
  4.2 研究目的  46
  4.3 材料和方法  46-48
  4.4 结果  48-49
  4.5 讨论  49-51
  参考文献  51-53
文献综述  53-64
  参考文献  59-64
致谢  64-65

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中图分类: > 医药、卫生 > 外科学 > 骨科学（运动系疾病、矫形外科学） > 矫形外科手术学 > 骨骼手术
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