術中三維導航輔助下精準植入椎弓根螺釘手術48例

于同 曲揚 趙建武

（吉林大學中日聯誼醫院 吉林 長春 130000）

術中三維導航輔助下精準植入椎弓根螺釘手術48例

于同 曲揚 趙建武＊

（吉林大學中日聯誼醫院 吉林 長春 130000）

目的：探討應用術中即時三維導航輔助下植入椎弓根螺釘的準確性和安全性。方法：回顧性分析吉林大學第二醫院骨科醫院脊柱外科2014年1月～2015年1月下腰椎病變患者48例，術中即時三維導航輔助下植入椎弓根螺釘238枚，術后行CT掃描評估植入椎弓根螺釘的準確性。結果：238枚螺釘中，230（96.6%）枚準確置入椎弓根，7名患者發現椎弓根植釘不良，共8枚（3.4%），其中輕度不良3枚（≤2mm），中度不良2枚（2.1－4mm），重度不良3枚（＞4mm），所有患者中未出現神經、血管、硬膜和重要臟器損傷，無并發癥出現。結論：術中三維導航輔助下植釘較傳統植釘方法更精準。

三維導航；精準；椎弓根釘

1.引言

目前，許多脊柱疾病需要置入椎弓根螺釘，由于脊柱解剖結構特殊，手術的安全性和精確性是人們主要關心的問題。應用傳統手術方法完成后路脊柱手術時，醫生根據椎體后方的解剖結構判斷進釘點，開路錐破皮質、手錐擴孔，無任何視覺指導情況下植釘。進釘點或進釘方向的微小偏差均可能導致手術失敗。研究表明，傳統手術方法植釘失敗率高達15－40%［1，2］。此外，臨床研究表明，行術后CT進行評估時發現傳統手術方法中有13.4－40%椎弓根螺釘位置不良［3，4，5］，螺釘穿破椎弓根皮質可能增加硬膜撕裂、神經、血管、內臟損傷的風險。另外，椎弓根螺釘位置不良可能減弱其固定強度，尤其是發生在螺釘框架底部時更為嚴重。因此，精準置入椎弓根螺釘不僅能夠避免神經血管損傷，還能維持脊柱長期穩定性。所以，使用導航提高椎弓根釘置入的精確性在長期治療過程起積極作用。

2.材料和方法

2.1 病人來源

回顧性分析吉林大學第二醫院骨科醫院脊柱外科2014年1月 ～2015年1月下腰椎病變患者48例，均在術中三維導航輔助下完成椎弓根螺釘內固定術，共置入238枚椎弓根螺釘。神經系統查體，所有患者均存在頑固性下腰痛或下肢神經癥狀，或二癥狀并存。所有患者術前行x線片、CT和MRI檢查。

2.2 手術步驟

所有手術均由同一位資深脊柱外科教授完成，手術入路均為后正中入路。第一步：顯露術野 全麻后，病人取俯臥位，剝離椎旁肌，顯露至關節突外緣，暴露進針點；第二步：設備連接用Siemens公司Orbic C－arm透視定位病變節段，開啟C型臂示蹤器（C－arm tracker），脊柱夾鉗固定病人示蹤器（patient－tracker）（圖1），將位置傳感器（camera）調整到最佳距離（1.6～2m），注冊、校準導航手術工具，將C型臂示蹤器、患者示蹤器以和導航手術工具放置在最佳可視位置（圖2）。第三步：三維掃描 連接導航系統和C行臂系統，確定掃描部位及選擇患者體位方向。手動移動C型臂至掃描的結束位置，在移動至掃描的開始位置，持續踩住腳踏開關，C型臂自動連續旋轉190°進行三維掃描，并將采集的100幅數字點片圖像自動重建成三維圖像，整個圖像采集過程耗時66s（6s的逃跑時間和60s掃描時間）。第四步：自動注冊 將圖像傳輸至導航系統，系統同時進行自動注冊。圖像傳輸完畢，與術前局部CT圖像匹配融合獲得高質量圖像。第五步：螺釘植入 在術中即時三維重建圖像引導下植釘（圖3、4）。

圖1 脊柱夾鉗將病人示蹤器（patient－tracker）固定在棘突上

圖2 調整位置傳感器（camera）的最佳距離，開啟、注冊手術工具

圖3 術中手術操作外像

圖4 術中即時三維導航下開路器進入局部解剖結構變異的椎體，準備釘道

2.3 觀察指標

術后1月，所有患者均行CT復查，獲得3.0mm層厚的圖像，以評估椎弓根螺釘在腰椎冠狀面和矢狀面的位置。48例患者的術后影像學評估工作由一名脊柱外科醫生和一名放射線科醫生共同完成，記錄螺釘穿透椎弓根壁的數目和位置并測量螺釘穿透骨皮質距離，將螺釘穿透距離分為輕度、中度、重度位置不良，輕度：≤2mm，中度：2.1－4mm，重度：＞4mm。

3.結果

手術適應癥包括腰椎間盤突出癥（67例），腰椎管狹窄癥（62例），腰椎滑脫癥（59例），腰椎骨折（43例），感染（3例），其他（4例）。1節段減壓融合25人，占52.1%，2節段減壓融合15人，占31.2%，3節段減壓融合3人，占6%，4節段減壓融合2人，占4.2%，5節段減壓融合1人，占2.1%。

48例患者置入的238枚螺釘中，8枚（3.4%）位置不良。輕度不良3枚（≤2mm）；中度不良2枚（2.1－4mm）；重度不良3枚（＞4mm）（表1）。剩余230枚（96.6%）螺釘正確置入椎弓根內，術后復查CT片中未發現螺釘切割椎弓根，椎弓根皮質完整，螺釘位置不良的7位患者并無異常臨床癥狀出現，因此無翻修手術病例，且通過影像學檢查未發現腰椎不穩。全部病例未見神經根損傷、血管損傷、腦脊液漏和內臟受損并發癥。

表1 CT圖像評估椎弓根螺釘位置

4.討論

脊柱手術會造成醫源性脊柱穩定性破壞，為了重建脊柱穩定性需要置入椎弓根螺釘。傳統置釘方法往往依靠解剖定位，由于脊柱側彎等一些復雜的脊柱疾病存在解剖變異，螺釘的誤植率較高。臨床研究顯示［6］，傳統手術方法在胸腰椎內植釘的失敗率達42%。學者收集1966－2006年相關文獻，130項研究中共置入椎弓根螺釘37337枚，經Mata分析得出，平均失敗率8.7%［7］。另外，還有報道4790枚置入的螺釘失敗率為5.1%［8］。但是，這些研究中判斷椎弓根釘位置的方法都是采用最普通的X線片，所以我們需要更有效的方法計算椎弓根螺釘真實的穿出率。

4.1 選擇有效的評估方法X線片是骨折、骨質改變的骨病和不透光異物存留等疾病的初篩檢查方式，CT檢查在顯示橫斷面方面優于X光片，對于測量骨性結構之間的距離精確度高。專指出，在評估椎弓根螺釘位置時CT比傳統X線片更精確。利用CT掃描圖像判斷椎弓根是否受損的準確度是X線片的10倍［9］。對中度不良的螺釘進行評估時CT具有顯著優勢，尤其評估可疑位置不良的螺釘時CT圖像的準確率是X線片的8－10倍。術后采取CT圖像評估情況下，Ju et al.［10］報導了144枚椎弓根螺釘中有58枚位置不良，床研究發現，經大量術后CT評估證實，傳統植釘技術存在高失敗率（21.1－40.3%）。

4.2 計算機導航的優勢 ① 精確性與安全性 術中即時三維導航通過對三維圖像的重建和虛擬實現技術，使手術區域的解剖結構與手術器械在手術區域的空間位置相匹配并顯示在屏幕上。醫生可多平面、直觀地觀察手術過程，不僅提高了手術精度，而且增加了手術安全性。本研究中植入螺釘的準確率可達到96.6%，本組研究雖未設立同期對照組，但經過分析研究類似文獻，結果顯示術中即時三維引導下植入螺釘的準確率遠高于徒手植入螺釘。②減少輻射長時間暴露在X線輻射區域內，可威脅人體健康。計算機導航手術通過虛擬成像和多坐標系間的配準技術，測定術中示蹤器相對位置改變，及時連續地在屏幕上顯示手術器械所處的部位和方向。極大的減少了患者手術室工作人員的X線輻射，從而保護了患者和醫護人員［11］。③ 減少手術時間 整個手術只需透視3次，避免了傳統方法反復透視造成的時間浪費。

4.3 問題與展望雖然導航下植釘提高了精準度，但是仍有3.4%螺釘的位置不良，如下可能性可以解釋這一結果，第一，術前采集CT圖像與術中患者體位不同，椎體序列不完全相同，圖像融合后呈現的圖像與實際存在偏差；Oertel et al.［12］發現虛擬設計和實際進釘角度存在2.8±1.9°誤差，這可能與植釘過程中手術工具固定不當有關系。第二，病人追蹤器在棘突上固定不穩，病人追蹤器位置變化后可以造成圖像漂移。第三，患者身體肥胖、骨質疏松、脊柱畸形均能影響導航圖像清晰度。為了提高椎弓根螺釘置入的精準度，有必要了解以上影響因素，并努力避免以上問題的發生。

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AB

1009－6019（2015）07－0083－02

第一作者簡介：男（1987－），醫學碩士，研究方向：脊柱外科