視化椎管內穿刺技術的研究進展

吳加珺，李銘，顧衛東

1.復旦大學附屬華東醫院麻醉科 上海200040；2.復旦大學附屬華東醫院放射科 上海200040

近年來，隨著快速康復外科理念的提出，椎管內阻滯具有因減輕術后疼痛、加快手術患者康復方面的優勢而受到重視[1,2]。傳統的椎管內穿刺是經驗性穿刺技術，遇到肥胖、脊柱畸形、老年退行性脊柱改變患者時，傳統的盲穿技術會發生穿刺困難，而反復多次穿刺又可導致組織損傷，增加低顱壓頭痛、椎管內血管和神經損傷等并發癥的發生[3,4]。因此，椎管內穿刺輔助可視化技術成為近年的研究熱點，它對提高穿刺成功率和減少并發癥具有重要意義。本文綜述了可視化技術在椎管內麻醉中的應用，并介紹了最新的混合現實可視化技術及其在醫學領域中的應用。

1 傳統的盲穿技術

麻醉醫師需通過觸摸患者的棘突確定穿刺部位，根據棘突的解剖規律決定穿刺角度，進針至穿刺阻力消失（硬膜外）或腦脊液流出（蛛網膜下腔）時，認為穿刺針已到達椎管內。盲穿技術在年輕和解剖正常患者的成功率較高，但對于肥胖、脊柱畸形、老年退行性脊柱改變的患者，椎管內盲穿會較為困難。Chin 等[5]報道，肥胖（BMI＞35 kg/m2）、椎管狹窄等解剖標志不清楚的患者行腰椎盲穿時，一次穿刺的成功率僅為32%，十次穿刺的成功率也僅為42%[5]。耿姣等[6]報道，老年患者行腰椎盲穿時，一次穿刺成功率僅為37.6%，總的穿刺失敗率為7%。此外，如果患者因為肥胖摸不清棘突或存在高髂嵴、腰椎骶化或骶椎腰化等畸形時，盲穿技術還可發生脊柱節段定位錯誤，影響麻醉效果。

2 可視化椎管內穿刺技術

2.1 X 線引導椎管內穿刺技術 X 線引導（C 臂機）使得操作者可直接看到患者的棘突、橫突、椎體、椎間孔等骨性結構，因而有助于操作者進行解剖定位，設計進針路徑和觀察穿刺針的位置，從而提高穿刺的成功率。Tanaka 等[7]采用X線透視評估了853 例患者觸診定位椎間隙的準確性，結果發現，238 例患者（29%）X 線所見的導管置入水平比麻醉記錄的水平高出一個間隙，34 例患者（4%）中，X 線所見導管置入水平比麻醉記錄的水平低了一個間隙，提示手法觸診椎間隙定位存在一定的誤差，而X 線有助于提高椎間隙定位的準確性。Johnson 等[8]在對1 例身材矮小、肥胖，并患有骨質疏松的患者放置硬膜外導管時，采用X 線輔助，找到導管易通過的區域，成功置入導管，完成術后胸段硬膜外輔助鎮痛，提示X 線引導椎管內置管可提高硬膜外鎮痛的效果和安全性。目前，X 線引導技術已廣泛用于椎間孔神經阻滯和側隱窩阻滯[9]。

然而，X 線引導（C 臂機）椎管內穿刺時往往需要患者保持俯臥位，而椎管內麻醉穿刺時，需要患者取側臥抱膝位或坐位。此時患者的下肢（側臥位）或體位架（坐位）會阻擋X 線，影響C 臂機的擺放。因此，目前X 線引導椎管內穿刺技術僅用于椎間孔神經阻滯等俯臥位下的慢性疼痛治療，在椎管內麻醉的穿刺引導方面的作用有限。此外，胸椎的棘突呈疊瓦狀，胸椎骨在X 線圖像上相互重疊，胸椎的X 線圖像清晰度有限，因此X 線引導胸椎椎管內穿刺在技術上存在較大的難度。

2.2 超聲引導椎管內穿刺技術2002年Grau 等[10]報道了超聲用于硬膜外穿刺的輔助定位。近年來，超聲在椎管內穿刺中的應用已越來越廣泛，有文獻報道采用超聲引導可提高椎管內穿刺的成功率[10,11,12,13]。相較于傳統的盲穿技術，超聲引導椎管內穿刺有助于穿刺定位和判斷患者脊柱是否存在側彎，因而在穿刺技術上有了一定的進步。但超聲對于體型較瘦、解剖正常的年輕患者圖像相對較清晰，而肥胖患者、明顯骨質增生的患者的超聲圖像往往不夠清晰[14]。

近年來，有報道采用3D 超聲引導椎管內穿刺。Belavy等[15]報道，3D 超聲有助于操作者明確脊柱的方位，但需犧牲圖像的分辨率和穿刺針的清晰度。除3D 超聲外，SonixGPS 定位導航超聲系統也被用于指導椎管內穿刺。該導航系統通過SonixGPS 進行術前規劃，提高了穿刺過程中平面內針的可見性，操作者可觀察到三維超聲圖像中穿刺針與椎管的相對位置關系。Niazi 等[16]采用SonixGPS 定位導航超聲系統進行了21 例椎管內穿刺，總成功率為70%，一次穿刺成功率為57%。其中，采用平面內技術的穿刺時間為16.4min，平面外技術的穿刺時間為11.1min。盡管3D 超聲和SonixGPS定位導航超聲系統使得椎管內穿刺的成功率有了一定程度的提高，但這些技術本質上仍是超聲引導技術，對于肥胖患者和老年患者，超聲的圖像清晰度仍有限。此外，使用超聲引導椎管內穿刺時，操作者需要一只手持超聲探頭，另一只手進行穿刺，給操作者帶來不便。上述問題的存在限制了超聲引導椎管內穿刺技術在臨床上的使用。因此，目前這一技術還沒有在臨床上得到廣泛使用。

3 混合現實技術

混合現實（mixed reality，MR） 技術是虛擬現實（virtual reality，VR） 技術和增強現實（augmented reality，AR） 技術的進一步發展。虛擬現實是純虛擬數字畫面，包括增強現實在內的混合現實是虛擬數字畫面加裸眼現實[17]。混合現實技術是虛擬現實技術的進一步發展，通過在虛擬環境中引入現實場景信息，在虛擬世界、現實世界和用戶之間搭起一個交互反饋的信息回路。

混合現實技術可以將預先掃描得到的骨骼、血管、內臟等解剖結構制作成三維圖像，操作者戴上操作眼鏡（見附圖）后，可將這些虛擬的三維圖像和現實中的患者疊合，從而使得患者的解剖結構可視化。近年來，混合現實這一新興技術已逐漸在醫療領域中得到應用，它對提高操作的準確性和安全性具有重要作用[18]。Linte 等[19]首次將混合現實技術用于經導管二尖瓣置換術并獲得成功，他們將虛擬的患者心臟與術中經食道超聲圖像相結合，使得人工二尖瓣的植入更加精準。Fushima 等[20]將混合現實技術用于正頜外科手術，發現混合現實技術的精確性完全能滿足手術的需要，并有助于術中牙齒矯正醫師和手術醫師的溝通交流。Stefan 等[21]使用混合現實技術，將患者的脊柱CT掃描圖像重建虛擬3D 模型，將3D 模型、真實手術器械和無輻射虛擬X 射線成像結合到模擬脊柱手術中。Jiang 等[22]將46 例無插管經驗的麻醉住院醫師分為混合現實組和人體模型組，發現虛擬現實仿真在模擬培訓新手纖維支氣管鏡操作方面比人體模型更有效。Sappenfield 等[23]研究表明，混合現實模擬器中的實時視覺增強（3D 可視化）改變了傳統鎖骨下靜脈穿刺方法，此外，使用混合現實模擬器進行培訓可提高參與者對實施不熟悉操作的信心。

目前，尚無混合現實技術應用于引導椎管內穿刺的報道，混合現實技術能否用于椎管內穿刺的引導，以提高椎管內穿刺患者的穿刺成功率、增加椎管內穿刺的安全性值得進一步研究。此外，混合現實技術用于椎管內穿刺教學是一個不錯的手段，可以使學生對椎管內穿刺有更直觀的體驗。

4 小結

綜上，盲穿技術仍是目前椎管內穿刺的常用方法，但脊柱畸形、脊柱退變、肥胖等因責可影響椎管內字刺的成功率。近年來，隨著超聲引導神經阻滯的廣泛開展，超聲引導椎管內穿刺逐漸得到應用，但肥胖患者和明顯骨質增生的患者的超聲圖像往往不夠清晰，加上操作時的不便利，影響穿刺的成功率。混合現實作為一種新興的可視化技術，它除了能將虛擬圖像疊加于現實事物外，還能讓操作者與現實世界進行交互和信息的及時獲取，增強真實感。目前，混合現實技術已開始用于醫學領域，它在椎管內穿刺的引導和教學等方面的應用值得期待。