基于醫學影像信息系統的精確術前規劃實施經皮椎體后凸成形術治療椎體脆性骨折效果研究

溫立，王勝利，葛站勇

本研究價值：

本研究組充分利用醫學影像信息系統（PACS）自帶的圖像處理功能，在術前精確規劃手術操作步驟，手術時按圖索驥來減少射線應用次數，獲得良好的治療效果。術前精確規劃這一思路可以引申到在沒有PACS 的醫療機構可以在CT 或MRI 膠片上進行測量，利用膠片上所設比例進行計算亦可以得到各項數據，進而達到經皮椎體后凸成形術（PKP）時減少射線用量的效果。

隨著人口的老齡化，骨質疏松癥患者在人群中所占的比例越來越大，骨質疏松癥合并胸腰椎椎體脆性骨折的患者也逐年增多。椎體脆性骨折患者如果進行保守治療，則需臥床并進行腰背肌功能鍛煉至少3 個月才能下地活動，而經皮椎體后凸成形術（PKP）可以通過微創的方式，將骨水泥注射在骨折的椎體，為椎體提供即時的穩定性，迅速緩解腰背痛，術后第2 天患者就可以下地活動，避免了老年人長期臥床的各種并發癥，已為廣大患者接受［1-2］。但傳統的PKP 完全依賴于術中C 型臂透視來確定椎體的進針點和進針角度，手術過程由于頻繁地進行X 線透視，不僅使手術時間延長，還極大增加了放射線對患者及術者的輻射損害。為了減少手術過程中的輻射量，本研究基于天津市津南醫院的具有數據接收、圖像處理、測量等功能的醫學影像信息系統（PACS）建立了一套精確術前規劃操作程序，可標準化手術操作、簡化手術步驟、提高定位精度、減少透視次數、縮短手術時間，取得了滿意療效，現報道如下。

1 對象與方法

1.1 研究對象 選取2018 年3 月—2019 年6 月于天津市津南醫院行PKP 的椎體脆性骨折患者58 例為研究對象。其中男20 例，女38 例；年齡60～82 歲，平均（70.0±6.1）歲；病程1～15 d，平均（7.0±2.6）d；骨折情況：單椎體骨折55 例（T11骨折7 例，T12骨折12 例，L1骨 折17 例，L2骨 折13 例，L3骨 折6 例），2 個 椎體骨折3 例（L3與T8骨折1 例，T12與L1骨折1 例，L1與L3骨折1 例），共累及61 個椎體；病史：跌倒創傷史43 例，搬重物史6 例，無明顯創傷史9 例。納入標準：（1）骨折無脊髓、神經損傷合并癥；（2）年齡＞60 歲；（3）輕微外力作用下發生的新鮮椎體壓縮性骨折。排除標準：（1）椎體高度受壓超過75%；（2）骨折累及椎體后壁及骨折片壓迫椎管內結構；（3）凝血功能障礙；（4）肝腎等臟器有嚴重器質性病變。

采用隨機數字表法將患者分為試驗組和對照組，各29 例。本研究已通過天津市津南醫院倫理委員會批準，患者均知情同意。

1.2 方法 所有患者術前常規行胸腰椎正側位X 線、MRI 及CT 檢查。其中X 線檢查用于明確椎體壓縮的程度，MRI 檢查用于明確有無隱匿性骨折及有無椎間盤突出或神經損傷，CT 檢查用于明確椎體骨皮質特別是后壁骨皮質是否完整。

1.2.1 手術方法 患有內科疾病的患者經有效控制后再行PKP。兩組手術均采用雙側入路。

1.2.1.1 試驗組 試驗組術前在PACS 上進行精確規劃，具體測量步驟如下：a 責任椎體椎弓根的精確定位：以L4/5棘突間隙為參照點，在CT 矢狀位定位像上測量責任椎體椎弓根中上1/3 至L4/5棘突間隙的距離（見圖1a）；b 進針路線及進針角度：在CT 軸面上畫出穿刺路線，即經椎弓根中心達椎體前1/3 處，測量穿刺路線與經過棘突中線的夾角為進針角度（見圖1b）；c 在軸面上測量進針路線與皮膚交點與經棘突中線的垂直距離；d 進針深度：進針路線與皮膚交點至椎管后緣 2～3 mm 的距離。

試驗組手術專用工具包括測量鋼尺（手術前體表定位時用，不需消毒）、金屬角度規（無菌消毒）、上海凱利泰醫療科技股份有限公司無菌包裝一次性手術器械（均帶有刻度）。（1）體位：俯臥位，腹部懸空以利于骨折椎體體位復位。（2）L4/5棘突間隙中點的確定：通過閱讀X 線片可確定L4/5棘突間隙中點與兩側髂棘連線水平相對位置，雙手觸診雙側髂棘的連線與身體后正中線的交點即為L4/5棘突間隙中點（腰麻或硬膜外麻醉常用的手法），做標記（見圖2a）。（3）進針點的確定：根據步驟a 測量的數值，利用測量鋼尺確定責任椎體椎弓根高度并于棘突連線上做標記（見圖2b），在此標記水平處根據步驟c 測量的數值，利用測量鋼尺確定經皮進針點并做標記（見圖2c），且于標記處放置簡易參照物透視1 次，以進一步微調進針點，并用粗線做標記。（4）進針角度及進針深度的確定：消毒，鋪巾，開始手術；選用長注射針頭于進針點憑借金屬角度規按照步驟b 所測量的進針角度進針并進行局部麻醉，應用穿刺針憑借金屬角度規（金屬角度規底面應與患者軀干平面平行且垂直于棘突連線，金屬角度規中點應位于進針點處，見圖2d）按照進針角度抵達責任椎體表面，輕輕敲擊穿刺針進入骨皮質，透視2 次（正側位），以確定穿刺針相對于椎弓根的穿刺部位及頭尾傾（微調），維持進針角度繼續敲擊穿刺針依照步驟d 測量的數值觀察穿刺針上自帶刻度以了解進針深度并間斷詢問患者雙下肢情況。抽出穿刺針內芯，置入導針，拔出穿刺針，沿導針置入工作套管，并觀察工作套管的刻度以了解進針深度是否抵達椎管后緣2～3 mm 的距離，經工作套管緩慢擰入精細鉆并觀察其刻度（進針路線與皮膚交點至骨水泥注射靶區的距離）至注射靶區。（5）置入球囊：置入球囊擴張支架，透視觀察球囊擴張容積及椎體復位情況。從手術開始至此時透視次數一般約5 次即可（見圖2e）。視球囊擴張容積將適量處于拉絲期的骨水泥間斷低壓注入椎體，注射量3～5 ml，注射過程中適時透視，創可貼包扎針道。

1.2.1.2 對照組 對照組手術專用工具為上海凱利泰醫療科技股份有限公司無菌包裝一次性手術器械（均帶有刻度）。采用傳統的操作步驟：患者俯臥，腹部懸空以利于骨折椎體體位復位；通過觸摸棘突確定責任椎體大概位置，標記，應用柵格網覆蓋標記區，采用C 型臂透視進一步精確定位責任椎體椎弓根，再次標記椎弓根進針點并確定責任椎體（此過程透視次數至少3次），消毒，鋪無菌單，局部麻醉，在正位X 線透視下，首先將穿刺針尖置于雙側椎弓根的外上緣，左側為10：00、右側為2：00 的位置，根據不同手術節段和骨折類型，選擇恰當的穿刺點和穿刺方向，緩慢地錘擊穿刺針。當正位透視穿刺針針尖位于椎弓根影的中線時，側位透視穿刺針針尖應該抵達椎弓根影前后徑的1/2。繼續錘擊進針，當正位透視穿刺針針尖接近椎弓根影的內側緣時，側位透視針尖應抵達椎體后壁，然后繼續進針2～3 mm完成穿刺（此過程透視次數至少6 次），并觀察穿刺針進入深度。置入導針拔出穿刺針，沿導針置入工作套管，進入深度為穿刺針進入深度，拔出導針，將精細鉆置入工作套管中，緩慢地鉆入椎體，當側位透視像上顯示鉆頭尖已到達距離椎體前緣5～10 mm 時，旋出精細鉆（此過程透視次數至少1 次）。使用帶芯的骨水泥推桿將骨道夯平，然后置入可擴張球囊支架，透視觀察球囊擴張容積及椎體復位情況（此過程透視次數至少2 次），后期注入骨水泥等情況與試驗組相同。

1.2.2 術后處理 患者術后平臥6 h，監測其生命體征。術后第1 天可在腰部支具保護下站立行走，復查胸腰椎X 線。術后常規應用唑來膦酸5 mg 靜脈滴注并應用鈣劑及維生素D 治療。術后第3～4 天出院。

1.3 觀察指標

圖1 術前在PACS 上進行精確規劃的方法Figure 1 A method for precise preoperative planning based on PACS

圖2 基于PACS 的精確術前規劃實施PKP 的操作過程Figure 2 Process of PKP operation with preoperative precise planning

1.3.1 手術指標 手術前后分別采用視覺模擬評分法（VAS）評估腰背部疼痛情況，記錄并比較兩組術前、術后VAS 評分。觀察并比較兩組椎體前緣恢復高度、椎體中部恢復高度、手術時間（從擺好俯臥位至注射最后一管骨水泥的時間）、術中透視次數（從術前皮膚定位至注射最后一管骨水泥期間的透視次數）。

1.3.2 并發癥發生情況 記錄兩組并發癥發生情況，包括椎管內硬膜外滲漏、神經孔滲漏、椎間盤滲漏、脊柱旁軟組織滲漏、椎旁靜脈滲漏、穿刺針道滲漏等。

1.4 統計學方法 應用SPSS 19.0 統計學軟件進行數據處理。計量資料以（）表示，兩組間比較采用兩獨立樣本t 檢驗，手術前后比較采用配對t 檢驗；計數資料以相對數表示，組間比較采用χ2檢驗。以P＜0.05為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 一般情況 試驗組單椎體骨折28 例（其中T11骨折3 例，T12骨折5 例，L1骨折8 例，L2骨折8 例，L3骨折4 例），2 個椎體骨折1 例（L3與T8骨折1 例），共累及30 個椎體。對照組單椎體骨折27 例（其中T11骨折4 例，T12骨折7 例，L1骨折9 例，L2骨折5 例，L3骨折2 例），2 個椎體骨折2 例（其中T12與L1骨折1 例，L1與L3骨折1 例），共累及31 個椎體。兩組性別、年齡、病程、骨折情況、病史比較，差異無統計學意義（P＞0.05，見表1）。

2.2 兩組手術指標比較 兩組術前、術后VAS 評分及椎體前緣恢復高度、椎體中部恢復高度比較，差異無統計學意義（P＞0.05）；試驗組手術時間短于對照組，術中透視次數少于對照組，差異有統計學意義（P＜0.05）。對照組、試驗組術后VAS 評分均低于本組術前，差異有統計學意義（P＜0.05，見表2）。

2.3 兩組并發癥發生情況 試驗組累及的30 個椎體中，1 個椎體發生椎間盤滲漏，1 個椎體發生脊柱旁軟組織滲漏，并發癥發生率為6.7%（2/30）；對照組累及的31 個椎體中，1 個椎體發生椎間盤滲漏，1 個椎體發生脊柱旁軟組織滲漏，1 個椎體發生椎旁靜脈滲漏，并發癥發生率為9.7%（3/31）。兩組并發癥發生率比較，差異無統計學意義（χ2=0.001，P=0.969）。

3 討論

在X 線引導下的PKP 具有創傷小、恢復快、對患者心肺功能影響小等優點，可獲得良好的臨床療效［3］。目前越來越多的學者主張椎體脆性骨折不必保守治療，一旦明確診斷即可盡快行經皮椎體成形術或PKP 治療［4-5］。由于老年患者胸腰椎常發生骨質增生，形成大量骨贅，在C 型臂透視下往往顯影不清。另外，多個椎體脆性骨折需連續透視，才能確定安全、有效的穿刺點，因此手術時間長，增加了患者及術者暴露于輻射的時間，也增加了反復穿刺的副損傷［6］。

近年來，對于椎體成形術中手術醫生X 線暴露的研究日益增多［7］。有研究顯示，椎體成形術是所有骨科手術中醫生放射線暴露最多的手術，約占總體放射量的90%［8］。研究發現無保護措施下，手術醫生在完成34 例經皮椎體成形術或PKP 后即達到了規定允許的1年的暴露量［9］。很多學者探索采用不同的方法進行經皮椎體成形術，以期降低輻射劑量［10-11］。孫旗等［10］采用三維影像導航實施經皮椎體成形術，在多節段椎體壓縮骨折患者中，能顯著縮短手術時間，但術中使用的透視設備昂貴，推廣起來比較困難。林吉生等［11］報道一種基于CT 術前數字化設計輔助經皮椎體成形術的新技術，操作規程包括術前定位模擬經皮椎體成形術（需要建立椎體壓縮骨折三維有限元模型）、術中匹配及真實手術，相較于傳統經皮椎體成形術，有利于縮短手術時間和減少術中放射暴露，但其術前準備過程繁瑣復雜，特別是還要建立有限元模型，根本無法推廣應用。為此，本研究在術前必查的CT、MRI 取得的數據基礎上，利用在各醫療機構已逐漸普及的PACS進行術前精確規劃，以降低醫生、患者所受的輻射劑量及縮短手術時間，且不增加患者醫療費用。

表2 兩組手術指標比較（）Table 2 Comparison of surgical indices between the two groups

注：與本組術前比較，aP＜0.05；VAS=視覺模擬評分法

組別 例數 VAS 評分（分） 椎體前緣恢復高度（mm）術中透視次數（次）術前 術后椎體中部恢復高度（mm）手術時間（min）對照組 29 7.45±0.68 2.40±0.49a 3.3±1.1 3.0±1.1 35.6±6.9 22.1±3.8試驗組 29 7.55±0.66 2.30±0.46a 3.5±1.0 3.2±0.8 20.4±5.8 11.2±3.2 t 值 -0.568 0.801 -0.724 -0.729 9.081 11.816 P 值 0.572 0.426 0.472 0.432 ＜0.001 ＜0.001

本研究結果顯示，對照組、試驗組術后VAS 評分均低于本組術前，提示PKP 具有良好的止痛效果以及快速恢復患者活動能力等優勢，且基于PACS 的精確術前規劃實施PKP 可以達到和傳統手術方法相同的效果。試驗組手術時間短于對照組，術中透視次數少于對照組，提示基于PACS 的精確術前規劃實施PKP 較傳統手術方法具有顯著的優勢，手術更加精確、簡練、快速并能有效降低輻射量。兩組并發癥發生率無差異，提示基于PACS 的精確術前規劃實施PKP 較傳統手術方法并未增加患者的手術風險，操作安全有效。本研究目的與孫旗等［10］、林吉生等［11］一致，所獲得的結果亦相近，但設計思路截然不同，輔助工具更是大相徑庭，且沒有增加額外的醫療費用。

本研究組充分運用PACS，術前在CT 或MRI 影像上測量數值進行精確規劃，包括：（1）能夠在皮膚表面精確畫出責任椎體椎弓根進針點的位置，即使多椎體也能一次性定位；（2）術中責任椎體進針角度也能精確規劃出來，并采用金屬角度規實施，而不需要透視。專用手術工具除了帶有刻度的無菌包裝一次性手術器械以外，僅增加了測量鋼尺以及金屬角度規，簡化了椎體成形術治療椎體骨折的流程、縮短了手術時間、減少了透視次數。本操作程序需要3 個步驟進行精確定位，而幾乎不需透視。第一步即是確定L4/5棘突間隙，是簡化流程、減少透視次數的起始點。L4/5棘突間隙中點常與髂棘水平連線平齊，且其間隙較大，為腰椎生理前凸主要形成部位，通過閱讀X 線片可確定L4/5棘突間隙中點與兩側髂棘連線水平相對位置。第二步是在CT 矢狀位圖像或MRI 圖像上可以測量出L4/5棘突間隙到責任椎體的距離，再用測量鋼尺在皮膚表面測量即可定位責任椎體椎弓根體表投影，而不需要透視。這個方法尤其是適合多椎體骨折患者或腰椎合并胸椎骨折跨度較大者以及肥胖患者，避開了應用大面積網格式定位器所致顯影混亂、責任椎體辨認困難的局面，同時避開了C 型臂透視視野容納椎體個數有限、需再次或多次透視才能確認責任椎體的弊端。采用本研究方法責任椎體穿刺點定位僅需1 次透視，與傳統方法比較透視次數至少減少2 次。第三步是術中應用金屬角度規確定穿刺方向。依據術前PACS 中軸位像測量得到的進針角度數據在皮膚表面采用金屬角度規確定進針角度，金屬角度規底面與患者軀干平面平行且垂直于棘突連線，金屬角度規中心點置于進針點處，穿刺針根據金屬角度規上相應的角度進行穿刺就可以精確、安全地沿著椎弓根通道達到椎體后壁，整個穿刺過程僅在確認穿刺針的骨性穿刺點及判定穿刺針頭尾傾角度時進行2 次透視（正側位）。而傳統的穿刺過程需要反復透視觀察穿刺針相對于椎弓根的位置，其過程需透視次數至少為6 次。其后的各項手術工具操作進入椎體深度亦有相應PACS 測量數據支持，通過觀察刻度可判定工作套管是否達到椎體后壁2～3 mm 處，通過簡單的數學計算能準確判定精細鉆是否抵達既定的骨水泥注射區，致使置入球囊擴張支架之前無需透視，再次減少了透視次數。相較于傳統操作減少了反復調整穿刺針進針點的次數，降低了對骨及軟組織的傷害，骨性工作隧道與工作套管嵌實，降低了骨水泥滲漏概率，降低了手術并發癥發生率，提高了手術安全性。

手術操作要點：（1）因穿刺針鋒利建議持續錘擊緩慢進入，嚴格按照既定進針路線進入，避免手工插入不穩引起的誤傷；（2）確定進針方向后一定要維持進針角度及觀察一次性工具標記刻度以判定進針深度；（3）進針過程中始終要和患者進行有效的交流溝通，及時發現誤入椎管造成的神經損傷；（4）觀察球囊擴張后的透視不容忽略，記錄球囊位置、擴張形態及擴張容積對骨水泥注射量有指導意義，同時在注射骨水泥前可進一步微調工作套管深度；（5）骨水泥注射過程中如果出現推注壓力增大或突然變小，需要及時透視，不容忽略；（6）存在肥胖、情緒緊張或醫患溝通不良等情況時可適度增加透視次數確保手術安全。

本研究也存在一定局限性，如患者例數較少，且沒有進行多中心研究，不同醫院PACS 和C 型臂機型也有區別，可能實施起來會有一些區別，不同學者使用測量鋼尺和金屬角度規在皮膚表面測量的數據會有些偏差，且術者的操作經驗也不同，上述因素均會影響研究結果。

綜上所述，基于PACS 的精確術前規劃可以簡化PKP 治療椎體脆性骨折的流程，縮短手術時間，減少透視次數，降低輻射量，安全有效，同時為PKP 提供可靠的安全性、準確性操作，且操作簡單易學，可縮短初學者學習曲線，值得推廣。

志謝：感謝天津醫院脊柱科苗軍主任對本文英文的修訂。

作者貢獻：溫立進行文章的構思與設計、研究的實施與可行性分析，撰寫論文，進行論文的修訂，負責文章的質量控制及審校，對文章整體負責、監督管理；王勝利、葛站勇進行數據收集；葛站勇進行數據整理、統計學處理；溫立、葛站勇進行結果的分析與解釋。

本文無利益沖突。