基于MRI合成CT与常规CT的3D打印导板在胸腰椎椎弓根螺钉置入中的精度比较：一项尸体研究

《European Spine Journal》：CT vs. MRI-based synthetic CT: accuracy of thoracic and lumbar pedicle screw placement using 3D-printed guides

　　为解决椎弓根螺钉置入中辐射暴露与精度平衡的难题，本研究对比了基于MRI合成CT（sCT）与常规CT的3D打印导板在胸腰椎螺钉置入中的准确性。结果显示，sCT导板在平移偏差（垂直1.0 mm/水平0.5 mm）、角度偏差（矢状面1.8°/轴向1.0°）及皮质突破率（Gertzbein-Robbins分级均为A/B级）均与CT导板无显著差异，证实sCT可作为一种无辐射的精准导航替代方案，尤其适用于青少年脊柱畸形患者。

　　

在脊柱畸形手术中，椎弓根螺钉的精准置入是保障手术成功与患者安全的核心环节。然而，传统依赖解剖标志或术中二维透视的置钉技术，误置率高达10%-30%，虽多数临床后果轻微，但一旦损伤邻近血管神经，可能引发严重并发症。为提升精度，计算机导航、机器人辅助等技术应运而生，但这些方法常伴随显著的辐射暴露，对需长期随访的年轻患者构成潜在风险。尤其对于青少年特发性脊柱侧凸等疾病患者，术前CT扫描用于3D打印导板设计时，辐射剂量可达2.15 mSv，违背ALARA（尽可能低剂量）原则。

在此背景下，磁共振成像（MRI）生成的合成CT（sCT）技术崭露头角，它通过深度学习算法将MRI数据转换为类CT图像，既能清晰显示骨骼形态，又完全规避电离辐射。然而，sCT能否替代常规CT作为3D打印导板的源数据，尚未在胸腰椎螺钉置入中进行系统验证。为此，研究团队在《European Spine Journal》发表最新尸体研究，首次直接比较sCT与CT导板引导下椎弓根螺钉的置入精度。

关键技术方法

研究选取4具老年尸体脊柱（T1-L5节段），通过配对MRI与CT影像生成sCT（使用BoneMRI v1.8软件）。基于sCT与CT数据，利用TOR JIG? PLANNING软件自动规划螺钉轨迹并设计3D打印导板，最终置入62根K-wires（sCT组30根，CT组32根）。术后通过叠加分析量化轨迹偏差，并以Gertzbein-Robbins分级评估皮质突破情况。

研究结果

精度与偏差分析

sCT与CT导板在各项偏差参数上均无统计学差异。sCT导板的垂直与水平入口点平移偏差中位数分别为1.0 mm和0.5 mm，轴向角度偏差为1.0°，矢状面角度偏差为1.8°；CT导板对应值分别为1.0 mm、0.5 mm、0.9°和2.1%。

叠加分析显示，两组偏差均集中在计划轨迹周围，最大误差出现在矢状面（sCT组7.9°，CT组5.6°），但轴向误差严格受限，未危及椎弓根内侧重要结构。

皮质突破率

所有螺钉均未出现严重移位（Gertzbein-Robbins C/D级）。sCT导板引导的螺钉中80%为完全在位（A级），20%为轻度突破（B级，<2 mm）；CT导板组A级占比84%，B级16%。结果表明两种导板均能有效控制皮质突破风险。

讨论与意义

本研究首次在尸体模型中证实，sCT基导板在胸腰椎螺钉置入中的精度与常规CT导板相当。其偏差范围（平移<1.1 mm，角度<2.4°）优于既往报道的计算机导航（平移0.7-2.0 mm，角度1.3°-6.3°），且手术流程更简洁。sCT技术的无辐射特性尤其适用于青少年患者，符合精准医疗与安全伦理的双重要求。尽管尸体年龄与无畸形状态可能限制结论外推，但研究为sCT导板的临床转化提供了关键证据。未来需在脊柱畸形患者中进一步验证其可靠性，推动无辐射导航成为脊柱手术的新标准。