3D组平均每枚螺钉置钉时间、透视次数均较传统组有优势，说明3D打印技术用于模拟胸腰椎结核模型及导板指导手术是安全的，详见表4。

两组平均手术时间、置钉时间、透视次数、术中出血量相比，差异有显著性意义(P < 0.05)；手术治疗中3D组比传统组更具优势，详见表5。



2.5   预后情况   两组术后均未出现血管、神经损伤并发症，传统组2例患者术后伤口不愈合，经换药后好转出院，见表6。两组术后住院时间、术后引流量相比，差异无显著性意义(P > 0.05)，详见表5。

3D组术后1周Cobb角显著低于术前(t=17.400，P < 0.05)，传统组术后1周Cobb角也显著低于术前(t=45.200，P < 0.05)，差异有显著性意义，说明两种方案均有一定的矫形能力，详见图7。



2.6   典型病例   

病例1：男性患者，61岁，诊断为L4，5脊柱结核。接受“四联”抗结核治疗2周，红细胞沉降率< 60 mm/h，血红蛋白> 100 g/L，体温低于37.5 ℃，排除手术禁忌证后行后路手术治疗，见图8。

病例2：女性患者，39岁，诊断为胸、腰椎脊柱结核，接受“四联”抗结核治疗4周，红细胞沉降率< 60 mm/h，血红蛋白> 100 g/L，体温低于37.5 ℃，排除手术禁忌证后行前后路联合手术治疗，见图9。



2.7   植入物与宿主的生物相容性   置入的椎弓根螺钉、钛网生物相容性良好，所有患者均未出现植入物周围感染、过敏反应、免疫反应及排斥反应。

根据世界卫生组织的数据，全球活动性结核病新增病例每年约1 040万，中国结核病发病率较高，是世界第二[1]。肺外结核患者越来越多，其中脊柱结核约占骨与关节结核患者的1/2[2]。胸、腰椎结核属于继发性结核感染，发病率较高，如果不进行及时有效的治疗则会引起骨质破坏、畸形甚至瘫痪等严重后果；尤其是随着耐药菌的出现，显著增加了胸腰椎结核的致残率与病死率[3-4]。规律抗结核治疗对胸腰椎结核至关重要；但是神经功能受损、脊柱不稳定或脓肿、死骨等往往需要手术治疗[5]。手术清除局部病灶可以解除脊髓神经压迫、挽救神经功能；减轻全身结核中毒症状，缓解局部疼痛，增加病灶部位的药物输送；而且可以矫正畸形、重建脊柱稳定性和正常序列[6-9]。多种手术方法可用于治疗胸腰椎结核，包括后路、前路和前后联合手术。目前，绝大多数胸腰椎结核手术需要椎弓根螺钉固定，大多数脊柱外科医生是根据解剖标志、术前 X射线、CT影像学资料及术中C型臂X射线透视观察定位进行椎弓根螺钉置入；由于主观因素较大，造成一定的误置率。由于不同医生操作方式、技巧及经验的区别，不同文献报道的置钉误置率差别很大[10-12]，据有关文献报道，即使对于熟练的脊柱外科医生，其螺钉置入不良发生率仍大于10%[13]。大量文献指出传统的徒手置钉方法椎弓根壁穿破率为12.5%-72.4%[14-16]。胸腰椎结核解剖复杂，累及椎体多，节段长、后突成角畸形重、脊髓压迫、脓肿广泛，导致进行结核病灶清除、畸形矫形、钉棒系统螺钉固定困难，手术时间长、危险性增大[17-18]，反复修正螺钉位置、螺钉位置偏差会使螺钉把持力减弱，可能造成一些远期并发症。另外，随着精准医疗的发展与要求，人们对胸腰椎结核的认识越来越深刻，对手术治疗要求越来越精确，手术精准度是外科手术成功的一项保证；以往凭借术者经验的病灶清除和椎弓根置钉过程存在较大的主观性，手术和置钉的稳定性难以保证。

3D打印(3D printing)简称3DP，它是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可黏合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术[19]。21世纪以来，3D打印为医学和脊柱外科领域提供了充满希望的新研究途径。随着3D打印技术和医学成像技术的进步，为其更广泛地融入医疗保健领域铺平了道路[20]。3D打印能够准确反映体内骨骼结构，并个性化生产精准的3D打印模型、导板以协助手术治疗[21-22]。因为手术医师团队事先对患者的解剖结构有更多的信息，并对病灶部位有更好的判断，这对安全、快捷完成一台外科手术打下了坚实的基础[23-24]。利用3D打印胸腰椎结核模型进行术前规划和指导术中病灶清除可以客观真实的构建手术策略；借助3D打印椎弓根螺钉导板辅助置钉可以减少置钉学习曲线，为年轻医师提供良好的术中导航。术前规划完美的手术计划、采取合理的手术治疗方案对提高胸腰椎结核手术治疗的精准性、安全性至关重要。故此次研究将胸腰椎结核患者分为3D组及传统组，对3D组患者实施个性化、快速、精准地打印病段脊柱模型，用于指导个性化手术方案设计，并且制作个性化导板指导术中置钉操作实施；探讨3D打印胸腰椎结核模型及导板指导手术的准确性与安全性，分析应用3D打印椎弓根螺钉导板指导置钉的优势及技术难点。
中国组织工程研究杂志出版内容重点：人工关节；骨植入物；脊柱；骨折；内固定；数字化骨科；组织工程

1.1   设计   前瞻性随机对照试验，组内数据比较使用配对t检验；组间相比使用两个独立样本t检验；百分率比较使用卡方检验；螺钉Grade分级使用Mann-Whitney 秩和检验。
1.2   时间及地点   试验于2017年7月至2019年12月在遵义医科大学附属医院脊柱外科与3D打印临床医学转化中心完成。
1.3   材料
1.3.1   植入物材料   见表1。

1.3.2   主要实验器材   SIMENS/SOMATOM Definition flash 双源 64 排 CT 机；GE Signa HD xt 3.0T 核磁共振仪(GE 公司，美国)；Mimics 17.0 软件(Materialise 公司，比利时)；Magics 19.01 软件(Materialise 公司，比利时)；3D Studio Max 软件(Autodesk 公司，美国)；快速成型机(联泰 Lite 300 DLP 光固化树脂机，中国上海)；椎弓根螺钉及配套工具(厦门大博医疗器械有限公司)；JA21002 电子精密天平(沙鹰科学仪器有限公司，中国上海)；PLX112C  C臂机(北京普朗新技术有限公司，中国北京)。

1.3.3   实验材料   打印材料为高分子光敏树脂；消毒材料为环氧乙烷消毒；采用双源64排CT机对患者脊柱结核沿横断面连续扫描，扫描条件为在骨组织窗下，电压120 kV，电流223 mAs，层厚0.58 mm，扫描后进行三维重建，得到矢状面、横断面及冠状面的断层图像，从CT工作站下载DICOM格式的数据备用。
1.4   对象   
1.4.1   入组标准   ①临床初步诊断为胸腰椎结核的患者(症状、体征、影像学资料)；②同意参加此次研究；③明显骨质破坏、脊柱失稳、神经受损、脓肿或有死骨；④年龄≥18岁；⑤拟行手术治疗的患者。
1.4.2   排除标准   ①伴活动性肺结核；②有麻醉和手术禁忌；③临床诊断为胸椎或者腰椎结核但只行侧方入路手术的患者；④合并其他细菌感染。
1.4.3   一般临床资料   纳入2017年7月至2019年12月在遵义医科大学附属医院脊柱外科接受手术治疗的胸腰椎结核患者61例，所有患者在术前至少接受常规“四联”抗结核(异烟肼 0.3 g/d，上海上药信谊；利福平 0.6 g/d，广东恒建制药；吡嗪酰胺0.75 g/d，上海上药信谊；乙胺丁醇 0.75 g/d，上海上药信谊)治疗2周。血生化检查：红细胞沉降率< 60 mm/h，血红蛋白> 100 g/L，体温低于37.5 ℃。

该临床研究的实施符合《赫尔辛基宣言》和遵义医科大学附属医院对研究的相关伦理要求，伦理审查编号：KLLY-2018024。参与试验的患病个体及其家属为自愿参加，均对试验过程完全知情同意，在充分了解治疗方案的前提下签署了“知情同意书”。
1.4.4   手术医师选择   为确保手术中因不同医师经验、手术技巧、习惯等因素对试验造成误差或偏倚；此次研究所有手术均由同一个主刀医师实施完成。主刀医师参与术前模型规划及手术方案制定，确定手术入路及病灶清除的设计路线，术前模拟使用导板指导置钉。
1.5   方法   
1.5.1   分组   纳入2017年7月至2019年12月遵义医科大学附属医院脊柱外科胸腰椎结核需要手术的患者，按随机数字表法分为2组。

样本量估计：以疗效差异的显著水平为P < 0.05，随着组间样本量比例的差距增大，则检验效能也随之降低，因此应当选择合适比例以保证统计学的检验效能和正确的结论，通常可按照2∶1或3∶2的样本量比例，随机分配于试验组和对照组，以保证非均衡比例对于检验效能的影响可以接受。

3D组24例通过薄层CT扫描胸腰椎结核病变节段，提取扫描数据DICOM格式，导入MIMIC软件，得出MIMIS图像STL文件，经软件处理后得到CAD模型，通过3D打印机打印模型，进行术前规划、测量相关参数，包括进钉深度、椎弓根横直径、椎弓根矢状直径、椎弓根后缘到椎体前缘距离，并制作置钉导板指导实施手术治疗，见图1，2。通过CT测量3D打印组术后椎体相关参数，见图3，比较3D打印组模型参数与CT参数的差异。

传统组37例通过CT扫描胸腰椎结核病变节段得出影像学图片，按传统手术规划方式进行手术。

基于钉道的实际偏差和临床安全性2个角度考虑；分别设定2个评价指标：①螺钉的准确度评分；②可接受置钉的百分比。螺钉准确度评估方法：参考相关文献中的螺钉准确度分级方法及评分体系[11，25-28]，结合此次试验的研究内容，制定评分标准如下：

(1)螺钉的准确度：Grade Ⅰ，螺钉完全位于椎弓根内；Grade Ⅱ，螺钉穿破椎弓根皮质，穿出部分小于螺钉直径的50%；Grade Ⅲ，螺钉明显侵犯了椎管，超过螺钉直径的50%穿出了椎弓根皮质。分别在矢状位和轴位图像对钉道进行评估。

(2)可接受置钉的百分比：有研究结果显示，因椎弓根钉误置导致出现并发症的情况多见于螺钉穿出椎弓根皮质4 mm以上，而在螺钉稍穿出椎弓根皮质(不超过2 mm)的情况下，极少引起神经血管的并发症[11，25]，而且其初始稳定性和抗拔出力也基本不受影响[29]，因此认为临床上可以接受一定范围内的钉道偏差。因此在此次试验中，将所有评定为Grade Ⅲ级的螺钉(不论矢状位还是轴位)定义为不可接受置钉，其余情况均认为是可接受置钉。分别统计两组可接受置钉和不可接受置钉的百分率，进行临床安全性的对比。
1.5.2   术前准备   试验数据收集于遵义医科大学附属医院影像科，纳入61例患有胸腰椎结核的患者，椎体经64排螺旋CT连续断层扫描，扫描参数：电压 120 kV，电流150 mA，层厚0.58 mm，螺距0.58 mm，512×512矩阵，将CT连续断层图像数据以DICOM格式保存，获得的DICOM格式连续断层图像数据经3D Studio Max软件处理后通过3D打印机打印出胸腰椎结核模型用于术前规划。DICOM格式为医学影像信息学国际标准格式，此格式便于数据的采集、储存、传输，具有图像洁净、不易损害、精确、便于计算机远程传输等优点。
1.5.3   手术方法

(1)3D组：在建立好的胸腰椎结核三维模型上对手术入路及具体操作的相关骨性参数(进钉点与后正中线的距离、进钉方向、置钉通道与矢状位的角度)进行三维测量，见图4，分析术中胸腰椎结核的解剖学特点，得出理想的手术方案。然后利用3D打印技术制作导板，按照手术方案的数据提前将需要用的椎弓根螺钉、连接棒选好并进行生理曲度的调整；术中根据术前的相关数据及规划路线进行手术，使用定制导板辅助指导置钉，见图5。

(2)传统组：根据CT及X射线片等二维图像参考，然后按照传统手术方式进行病灶清除，椎弓根螺钉内固定。
1.6   主要观察指标   观察指标采用盲法评估。
1.6.1   术中记录

①置钉时间：以显露后柱骨性结构完成后开始计时，至所有椎弓根螺钉置入后结束计时，记录该段时间及椎弓根螺钉数量。最后以各组的总时间除以各组置入椎弓根螺钉数量即为相应组平均椎弓根螺钉置入时间。②术中出血量：术中使用纱布前后的质量差值(换算标准：1 g血质量=1 mL血体积)加上吸引器瓶里面的血液量减去冲洗水量估算。③手术过程中C臂机透视的次数。④手术时间：以切开皮肤到缝合完毕之间的时间为准。
1.6.2   术后处理

评价置钉情况：术后采用CT薄层扫描和三维重建图像来判断，由2名放射科医师独立评价。螺钉位置评估分为螺钉完全在椎弓根内和穿出椎弓根皮质。准确率(%)=完全在椎弓根内螺钉数量/椎弓根螺钉总数量100%；可接受置钉的百分率= Grade Ⅰ + Grade Ⅱ(螺钉数)/ Grade Ⅰ + Grade + Grade Ⅲ(螺钉数)×100%。记录是否引起神经、血管及内脏损伤等并发症；观察Cobb角矫正情况。
1.7   统计学分析   文章统计学方法已经遵义医科大学生物统计学专家审核。统计分析在SPSS 17.0软件中进行，计量资料采用x±s表示，3D组中模型测量值和CT测量值相比较，统计方法使用配对t检验；3D组与传统组相比较，统计方法使用2个独立样本t检验；两组基线资料、螺钉准确率、可接受百分比统计方法使用卡方检验；螺钉Grade分级统计方法使用Mann-Whitney 秩和检验，P < 0.05表示差异有显著性意义。

3D打印技术可以直接、准确地打印出脊柱病变模型[33]，而且成本显著降低，近年来已达到可接受的水平[34]。3D打印模型允许手术医生在术前对患者进行实践，并对病灶清除路线及大概范围进行预手术，这可能会降低手术时间，提高手术效率，减少手术技术的学习曲线。3D打印模型具有一致性的特点，此次研究对24例胸腰椎结核患者的术前CT和3D打印模型的相关参数比较分析，发现在椎弓根横径、椎弓根矢状直径、椎弓根后缘到椎体前缘距离方面两者差异无显著性意义(表3)，说明3D打印模型能基本真实地反映患者的病变情况，实际打印出来的模型和患者CT数据的误差基本可以忽略，通过模型来规划手术是可行的。术前手术经验丰富的医师可以通过打印的个性化模型直观、形象地讲解每个胸腰椎结核患者术中处理的关键点及手术难点，让年轻医师更加容易理解，更加真实地模拟手术的真实环境。这相对传统的通过X射线片、CT片等二维图片发挥空间想象力来规划手术、指导年轻医师更加有优势，具有直观、真实、可触摸性，不需要丰富的空间整合能力；而且有助于外科教学工作者制定标准的培训计划，并能客观评估学员的操作技能。2014年WU等[35]的研究表明，3D打印将是研究脊柱固定螺钉轨迹可行性的较好选择。WU等[36]将62例半椎体患者分为传统术中透视技术组和3D打印模型手术计划组，发现3D打印模型手术计划组中螺钉放置更准确，手术时间较短。GUARINO等[37]对外科医生使用3D打印模型辅助小儿脊柱手术进行前瞻性观察研究，发现3D打印模型在术前规划、术中导航、缩短手术时间等方面具有显著的优势。3D打印模型也应用于类风湿性颈椎病、难复性的寰枢椎脱位、严重脊柱侧凸、畸形和脊柱肿瘤等的手术计划[38]。LU等[39]开发了一种特定于患者的导航模板来引导颈椎椎弓根螺钉的轨迹，该模板具有与椎体后表面相反的面，具有良好的面到面的配合，可以引导螺钉置入及准确调整，25例病例的88颗螺钉中发现71颗螺钉没有偏差，14颗螺钉的偏差小于2 mm，1颗螺钉的偏差在2-4 mm之间。这项技术也被用于脊柱其他复杂的解剖区域手术，以减少并发症[40-41]。 以上研究均表明，3D打印模型有助于脊柱手术计划的制定，导板指导螺钉的放置更为稳定，可缩短手术时间。3D打印模型在外科规划中的好处可能归因于病理部位客观、真实的解剖表现，因此外科医生可以更好、更全面地理解复杂解剖结构、病灶区域、螺钉的运动轨迹。使用3D打印模型和导板的其他好处是减少术中失血，减少患者和外科医生术中辐射暴露，更好地与患者以及外科团队中的其他医生沟通，让复杂的医学问题通俗易懂。
3.1.2   3D打印技术辅助解决胸腰椎结核外科治疗的难题   胸腰椎结核是一种潜伏性疾病，从出现症状到诊断的时间过去是12个月，但现在已经接近3-6个月[42]。由于贵州经济落后，交通不便利、生活条件较差、就诊意识薄弱等原因，当患者就诊时大多已经产生严重骨质破坏、脊柱不稳。胸腰椎结核由于椎体塌陷而出现明显的脊柱畸形，可能导致迟发性神经系统病变[43-44]，早期治疗这种疾病可以预防严重的并发症，药物治疗仍是一线治疗，但是药物和手术治疗的结合产生了最佳结果[9]。一项研究表明，手术治疗与不完全截瘫和神经功能恢复改善相关，大约90%的患者在外科治疗后(疼痛、神经功能和畸形)的临床效果有所改善[45]。结核杆菌具有强有力的骨质破坏力，导致脊柱失去正常的解剖结构，椎体破坏严重，易发生脊髓压迫、不稳定和后凸畸形，另外由于椎管空间有限且血供较差，脊髓对压迫耐受性差。因此，对胸腰椎结核患者进行清创、畸形矫正和稳定性重建，确定一种理想的手术方案具有重要意义。由于个体化的差异，每个人的解剖结构都不一样，而且由于结核杆菌的特殊性，对于不同胸腰椎结核患者其病变和结构变化更是千差万别，针对个性化特点和临床要求，快速、精准地打印胸腰椎结核模型，设计独一无二的个性化手术方案、模拟手术有望解决这一难题。

COQUEUGNIOT等[46]利用3D打印技术成功将骨结核的局灶性微结构变化显示出来，对胸腰椎结核的解剖结构破坏可以清晰地展现出来。GALVEZ等[21]的研究显示3D打印模型的CT图像测量平均误差为0.60 mm，解剖猪的脊柱测量平均误差为0.73 mm，椎弓根高度的平均误差为0.75 mm，不会影响螺钉置入的手术计划。因此，3D打印模型能够准确反映体内骨骼，并提供准确的3D打印模型以协助手术计划[19]。此次研究通过测量术前3D打印模型的相关数据与术后通过CT测的数据相比差异无显著性意义，显示3D打印模型作为术前规划模拟置钉是安全可行的(表3)。脊柱结核术前抗结核治疗期间可以通过患者的3D模型预先规划病灶切除的范围、位置、植入物大小以及椎弓根螺钉的进针方向等，外科医生可以在手术前使用这些模型进行培训，模拟手术；还可以利用模型的真实性对患者做术前宣教，促进患者对疾病的理解，提高患者的医从性。3D打印的生物模型能够准确显示胸腰椎结核的特征，术前对患者特定生物模型的分析使外科医生对解剖和复杂性手术的理解有重大改善。IZATT等[31]报告了在复杂脊柱手术中使用3D解剖模型的经验，发现与传统的二维成像(如CT或MRI)相比，65%病例的解剖特征更清晰；此外，发现11%的解剖细节只能在3D模型上看到，这影响了最终的手术计划；他们还报告脊柱畸形患者手术时间缩短了22%。此次研究发现，3D组手术时间(185.00±22.60)min比传统组(196.00±19.80)min少，两者差异有显著性意义(表5)。MOBBS等[47]最近还报道了除了手术计划外，使用3D打印技术定制脊柱植入物取得良好的效果。此次研究中3D组患者术前进行规划，术中对模型进行研究，与实际脊柱进行比较，确定病变节段，并根据局部解剖按照计划确定合适的椎弓根螺钉进针点和方向，并通过3D打印技术制作导航导板指导手术。作者对术前计划的置钉通道与矢状面夹角、置钉通道与椎体上终板的夹角、进针点与后正中线的距离与术后通过CT测量得出的数据相比较；理论上术后与术前百分之百相同，但是由于实际操作中有多种因素影响存在一定的误差，经统计分析得出的差异无显著性意义(表3)。作者发现导板对严重的脊柱畸形和脊柱结核患者非常有帮助，与LEE等[26]和TAN等[48]的研究相符。传统组患者根据CT和MRI提供的可视图制定术前计划，传统上外科医生必须在心里整合这些信息来制定术前计划，胸腰椎结核经常出现畸形和独特的解剖结构，一些外科医生可能难以完成病灶的清除，很难保证脊柱手术的安全性和准确性。可能由于CT的性质不同于3D打印模型真实，医师的感知受到连续断层扫描的二维图像的限制，这通常导致对现有胸腰椎结核状态的错误评估。
3.2   3D打印技术模拟胸腰椎结核指导手术的安全性分析、优劣势和技术难点   因为胸腰椎结核周围特殊的解剖结构可能导致术后严重的并发症，所以胸腰椎结核手术的安全性成为外科医师所关注的重点。椎弓根螺钉是胸腰椎手术中常用的固定技术，因为它是稳定椎体和降低并发症风险的最有效方法[49-50]。传统的技术与许多因素有关，并且具有突破椎弓根的高风险，有可能导致致命的神经血管损伤[51]。基于表面解剖标志物的人工置钉，严重依赖于外科医生的经验，而且并不能保持稳定的置钉准确率。计算机辅助手术可以用来监测螺钉的位置，提高这些手术的安全性，然而该系统非常昂贵，操作复杂、笨重、学习曲线长，并且延长了手术时间[52]，术中成像的使用增加了医生和患者的有害辐射暴露[53-54]。一篇 Meta分析报告了7 533枚椎弓根螺钉的置入准确性，发现CT导航辅助置钉的准确性高达90.76%[55]。但无论是CT导航、O臂导航，还是目前最先进的Renaissance脊柱导航机器人，置钉过程中均存在射线暴露、操作复杂等局限，经济因素也严重限制了其推广和普及[56]。3D打印技术制作导航导板，可以提供一种简单、方便、低成本和无需复杂设备的替代方法；可以提高椎弓根螺钉放置的准确性[49]，保证了螺钉置入的精度，而且有助于缩短置钉时间[40，57]。此次研究结果显示，3D组在置钉时间、透视次数、术中出血量方面优于传统组，而且可以减少与手术时间相关的并发症(如感染)；3D组和传统组的置钉准确率分别是90%及87%；可接受螺钉百分率分别是96%及94%；两组相比差异无显著性意义，考虑原因可能因为手术医师是经验丰富的主任医师，徒手置钉的经验丰富导致了阴性结果。此外术中导板安置稳定性、骨面软组织清理的彻底性、肌肉阻挡等多因素可能导致结果不理想。而对于年轻或者置钉经验欠缺的医师，3D打印导板辅助下的置钉将会提高置钉的精准性和稳定性。与其他技术相比，其他益处包括术中辐射减少、使用简单、消除术者的主观性、增强术前计划的客观性，有人认为，这些在更复杂的解剖结构中可能特别有用。在颈椎中，不对称性、患者间的巨大差异(如椎动脉走行异常)以及周围组织的敏感性使手术成功变得更加困难，这能够从3D打印中获益[40，49，58]。虽然与其他技术相比，设计和制造所花费的时间被视为缺点，限制了该技术的实用性，但是由于胸腰椎结核需要抗结核治疗2-4周，在这期间完全有充足的时间做术前规划、模型及导板设计。LIN等[59]通过定制的截骨工具指导切除巨大的骶神经鞘瘤来预防医源性并发症，由于这些肿瘤局部侵袭的程度和周围解剖结构的复杂性，临床上很难切除，在3D打印的辅助下准确切除了边缘定位允许完全切除的范围，2年随访无并发症。此次研究中3D组通过术前规划，彻底清除了胸腰椎结核的病灶，并安装了适合的钛网；与传统组相比，不需要反复进行前后、侧位透视；两组手术时间、出血量、术中置钉时间、C臂透视次数比较，3D组具有优势，差异有显著性意义(表5)。分析原因可能由于术前规划中对手术的操作做到了心中有数，对病灶的判断比较准确，所以在实际手术时缩短了术中盲目探查、清除病灶的时间；在置钉和透视时由于有术前导航导板相关数据的支持，术中有导板的客观指导，无需根据经验和不同胸腰椎结核患者的结构特点反复调整和透视，缩短了手术时间和透视的次数，因此整体手术时间缩短，出血量也减少了。但是由于实际操作中受导板稳定性和贴附效果等多因素影响，导板在手术中指导置钉的结果未能达到理论的百分百准确率。

有学者报道了9例强直性脊柱炎患者的矫形结果，根据3D打印生物模型规划椎弓根螺钉置入，发现3D打印提高了裸手螺钉放置的准确性[60]。KANEYAMA等[41，61]报道使用导向模板指导的47个C2颈椎螺钉均精确放置，术后整体外观和脊柱序列与术前计算机辅助设计的一致。此次研究结果提示，3D打印技术不仅提高了手术的准确性，而且还提高了手术的可靠性，具有客观性，特别是针对经验欠缺的年轻医师具有显著优势；在手术中由于患者安全和手术效率相关的问题，在手术室培训椎弓根螺钉器械技术的初学者受到限制。3D打印可以模拟脊柱的复制品，进行训练或模拟手术，作者的体会是活体大小的3D打印脊柱模型是训练初学者自由置入椎弓根螺钉一个很好的工具，即使是经验丰富的主任医师在手术前观察和规划胸腰椎结核手术对建立其信心也非常有帮助。利用3D打印技术，还可以根据特定的病理创建各种不同的模型，代表其真实的解剖结构。在此次试验中作者总结了该手术的经验：①术前规划出最佳的手术操作路线，以防止术中脊髓过度拉伸或收缩；②术中对模型进行观察，根据术前计划和测量的数据进行病灶清除，避免术中过度破坏脊柱的稳定，盲目操作导致脊柱不稳、脊髓损伤等灾难性并发症；③术前提前预测钛笼大小，避免术中反复调整影响脊柱的支撑及术后即刻稳定。
3.3   不足之处   3D打印技术存在一些局限性。首先，此次研究中的3D打印模型不包括软组织，如神经、血管和骨骼周围的肌肉。第二，3D技术通常需要有管理3D软件背景的专家来执行打印3D模型的分割；此外，处理三维成像数据、设计和打印术中引导系统可能是一个时间密集的过程，而且增加了患者额外的经济负担。第三，此次研究中3D打印的材料较硬，模拟操作中不容易切割，需要寻找替换材料。第四，由于个体差异的不同，术前计划的矫正角度和实际操作中会有误差，原因可能是骨质疏松或者是矫形程度的控制不好把握等；所以在定制个性化假体时会出现大小悬殊的情况。第五，由于数据处理人员相对缺乏医学专业知识，沟通过程中可能会出现理解上的误区。此次研究样本量不大，一些潜在的偏差或异质性可能会影响结果。由于3D打印技术是近年来发展起来的一项新技术，目前对三维植入物的研究缺乏术后临床结果的长期随访数据。
3.4   结论   3D打印技术用于模拟胸腰椎结核模型规划手术方案、打印椎弓根螺钉导板指导置钉具有一定可行性；3D打印模型及椎弓根导板指导胸腰椎结核手术治疗具有效率高、时间短等优势，可以为胸腰椎结核手术治疗提供参考，具有临床指导意义。
中国组织工程研究杂志出版内容重点：人工关节；骨植入物；脊柱；骨折；内固定；数字化骨科；组织工程

文题释义：
3D打印技术：作为一座连接二维与三维实体转化的桥梁，简称3DP，即快速成型技术的一种，它是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可黏合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。
脊柱结核：属于一类继发性结核感染，主要是由结核杆菌引起，占了骨结核患者的2/3，常导致寒性脓肿形成、脊柱骨质破坏、畸形，并最终导致截瘫，当药物治疗效果欠佳，出现严重结核中毒症状及或严重压迫症状时，则需手术解除脊髓及神经根受压，并重塑脊柱稳定性。

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规律抗结核治疗对胸腰椎结核至关重要；但是神经功能受损，脊柱不稳定或脓肿、死骨等往往需要手术治疗。手术清除局部病灶可以解除脊髓神经压迫、挽救神经功能；减轻全身结核中毒症状，缓解局部疼痛，增加病灶部位的药物输送；而且可以矫正畸形、重建脊柱稳定性和正常序列。多种手术方法可用于治疗胸腰椎结核，包括后路、前路和前后联合手术。

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