計算機導航下椎弓根螺釘治療無神經損傷胸腰椎骨折

曹德軍，梁剛，魯鵬，羅建，李躍輝

(四川省資陽市第一人民醫院骨科，四川 資陽 641300)

0 引言

胸腰椎骨折在脊柱骨折中最為常見，不同脊柱外科醫生對其治療方式有著不同的見解[1]。自1959年有學者[2]采用椎弓根螺釘內固定系統應用于胸腰椎骨折、腰椎滑脫及退行性改變等各種疾患，現在該方法目前已成為脊柱外科后路最常用的內固定方法，短節段椎弓根螺釘通過相鄰兩個椎體、撐開、加壓，為脊柱提供三維矯正和堅強的內固定，恢復脊柱的正常排列，同時最大程度地保留了脊柱的活動節段，同時具有生物力學性能優良，固定牢靠和穩定性好等優點[3]。由于椎弓根局部解剖變異性、神經血管分布復雜性、骨性標志的變異和缺失如一些脊柱畸形、老年、骨折病人，研究表明傳統徒手置入螺釘不良率仍然較高，椎弓根釘發生偏差很有可能造成嚴重的并發癥，比如內臟、大血管、脊髓及神經根損傷、硬膜撕裂及腦脊液漏、感染等，此外由于椎弓根螺釘位置不良，造成椎弓根解剖結構破壞，降低其固定強度及力學穩定性可能最終導致螺釘移位、松動甚至斷裂。隨著科技的發展及脊柱精準化的要求，導航技術廣泛應用于脊柱外科。本研究比較計算機導航與徒手置釘方法在胸腰段脊柱骨折中的臨床效果。

1 資料和方法

1.1 臨床資料

病例納入標準：(1)年齡18～55歲，無嚴重心、肺等基礎疾?。?2)有明確脊柱外傷史，受傷至手術時間＜7d；(3)影像學證實胸腰椎單節段骨折；(4)無神經損害表現；(5)TLICS評分＞4分，2013年12月至2016年6月收治我院骨科80例胸腰椎單節段骨折病人，一組為導航下置入椎弓螺釘(導航組)40例，另一組采取根據術中X片定位與傳統解剖標志法[1]置入椎弓根螺釘(徒手置釘組)40例，所有患者術前均常規行X片、CT、MRI、術后CT檢查，兩組均由同一位資深脊柱外科醫生完成。

1.2 手術入路與儀器設備

手術入路：兩組患者均采用以傷椎為中心的后正中切口的椎肌間隙入路[1]，徒手置釘組選擇人字嵴頂點[4]為進針點，為導航組根據用Siemens公司的手術導航系統(圖1、2)，包括空間定位裝置、影像工作站、示蹤器和手術操作導引器進行，內固定均選擇天津正天公司。

1.3 觀察指標

術后對兩組患者置釘時間、根據術后CT檢查結果將螺釘位置分為優、良、差3個級別，優：螺釘未突破椎弓根皮質；良：螺釘突破椎弓根皮質且椎弓根皮質膨脹≤2mm；差：螺釘突破椎弓根皮質＞2mm(圖3)，置釘優良率=(優+良)/總置釘數、神經血管損傷、椎體高度恢復方面情況進行比較

1.4 統計學分析

本文應用SPSS 20.0軟件進行統計分析，統計檢驗方法采用組間t檢驗驗，P＜0.05為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 兩組手術置釘時間、置釘優良率比較

導航組置釘時間7.0±1.2min，徒手置釘時間9.0±1.0min，導航組手術置釘時間少于徒手置釘，兩組比較差異有統計學意義(P＜0.05)。兩組共置入椎弓根螺釘480枚，導航組和徒手置釘組各240枚，術后CT椎弓根掃描發現，導航組優良置釘230枚，優良發生率95.8%(230/240)；徒手組優良置釘205枚，優良置釘發生率85.4%(35/240)；兩組置釘優良發生率比較差異有統計學意義(P＜0.05)，兩組均未出現椎弓根螺釘失誤引起的血管神經并發癥。見表1。

表1 兩組置釘時間、置釘優良率比較

2.2 兩組椎體相對高度比較

手術前后兩組間椎體相對高度比較差異均無統計學意義(P＞0.05)。見表2。

表1 兩組椎體相對高度比較(±s)%

表1 兩組椎體相對高度比較(±s)%

注：b與徒手置釘組比較P＞0.05。

分組 例數 術前 術后導航組 4061.45±10.77b 95.64±3.34b徒手組 4062.14±11.0995.58±4.85

術前、術后X線片

圖1 術中三維導航下椎弓根路徑和術后CT復查

圖2 術前、術后X片

圖3 高危置釘情況

3 討論

胸腰椎骨折是脊柱骨折最為常見，約占60%左右，其致傷因素多為高處墜落、交通傷等高能損傷，易導致脊髓神經損傷、脊柱畸形、截癱等嚴重并發癥[1]。因脊柱解剖結構和損傷機制的復雜性，目前尚無公認、統一的分類方法，Boehler 和Watson-Jones[5]根據不同損傷機制首次提出胸腰椎骨折的分類方法和后方韌帶復合體( posterior ligament complex，PLC )概念。學者Nicoll和Holdsworth 進一步定義穩定、首次提出了“雙柱”和“爆裂性骨折”概念，認為脊柱的穩定性取決于椎體、椎間盤、椎間小關節、棘間、棘上韌帶，將其分為前壓縮骨折、骨折脫位、爆裂性骨折。Denis和Ferguson 提出三柱理論及其分類，認為中、后柱的完整性代表了脊柱的穩定性，但無法量化了損傷的嚴重程度及忽視了周圍軟組織及神經損傷。Magerl 等根據受傷機制和二柱理論的基礎上提出一種比較廣泛AO分類，未考慮軟組織及神經損傷情況，無法評估神經及軟組織損傷程度及治療方案的選擇。2005年美國的脊柱創傷組提出TLICS分類，充分將患者的影像學檢查、PLC 的損傷程度度、神經功能損傷情況結合起來進行評分，并明確提出治療方案，總分≤3分者建議行非手術治療，4分者可考慮手術或保守，＞5 分者建議手術治療。

胸腰椎骨折手術治療包括前路、后路、前后路聯合手術，前路固定方式對于脊髓前方減壓徹底，但并發癥多、創傷大、出血多，容易損傷神經、椎體復位困難，無法解決硬膜囊撕裂、馬尾神經卡壓、后方不穩定等情況[6]。臨床上多采用對于采用經傷椎置釘椎弓根螺釘固定，經過許多的學者改進和發展，研究表明椎弓根螺釘在治療胸腰椎骨折可以有效做到骨折撐開復位，提供堅強三柱內固定、恢復脊柱正常的排列，恢復傷椎高度和外形，已儼然成為胸腰椎骨折后路內固定的金標準。但由于胸腰椎結構復雜及周圍有重要臟器、血管、神經，要求植入的螺釘必須準確，目前傳統大多依靠對胸腰椎解剖標志辨認法和X線輔助定位來進行胸腰椎椎弓根釘植入，這經常需要反復透視X片、臨床醫師的經驗及手感，來選擇標志點和外展、頭傾角度。當果病人生理結構發生改變，如脊柱畸形、椎弓根骨折移位、關節突關節骨折、骨質增生以及神經血管變異等，同時X線透視只能獲取單平面視圖，使手術不具可直視性，因此容易造成置釘失誤出現的嚴重并發癥。傳統方法有10-30%椎弓根螺釘不同程度穿破椎弓根壁，可導致新的癥狀、內臟、脊髓、神經根、血管損傷、硬脊膜破裂、感染等可能，進而破壞椎弓根結構導致力學穩定性下降，最終導致螺釘松動。有的學者提出不同手術方法和置釘角度，從而簡化手術和提高其準確性，降低手術技術門檻，達到“傻瓜式”的流程，但都無法進行達到理想結果且無法“可視化”，特別是當胸腰椎椎間骨質增生及解剖標志變異，對于經驗較少的年輕醫生來說，學習曲線長，椎弓根螺釘置釘失誤率更高。國內外學者[5-6]對采用傳統技術置入椎弓根胸腰椎骨折患者，術后CT掃描評估螺釘的準確性，仍約10%的螺釘存在不良，不同程度突破椎弓根皮質，存在潛在并發癥可能。成本強等[7]回顧采用傳統置釘方法治療的180例患者，通過術中X片和術后CT檢查發現螺釘位置不良共有21例。王路等[8]通過對不同脊柱節段胸腰椎椎弓根研究，發現不同節段的胸腰椎置釘的點及進針方向差異較大，這就要求反復地進行X線照射來保證椎弓根螺釘置入的準確性，C型臂透視為只能獲取單平面二維圖像，無法達到置釘的可視化，術后復查CT時螺釘穿透椎弓根皮質或椎體皮質的情況時有發生，甚至產生嚴重后果，不能滿足脊柱手術精確定位、微創化發展的需要。因此不少學者一直在尋找更先進的方法降低操作難度、降低學習曲線和手術風險。

隨著現代科技技術的發展，通過計算機、CT機、術中紅外線位置追蹤技術相結合方式虛擬手術環境，術者可按需要通過導航在可視化的狀態下建立螺釘最佳植入路線，因具有紅外線跟蹤功能，可實時顯示手術器械的位置，避免置釘失誤可能。袁強等[9]在三維計算機導航下對27例不同脊柱疾患者共置入骨水泥增強螺釘149枚，均沒有椎弓根皮質破裂、椎弓根周圍骨水泥滲漏、 內固定物松動、移位，準確度高達100%。王澤等[10]回顧性研究顯示術后CT顯示術中三維導航系統對椎弓根螺釘置入的準確度和安全率分別達到94%和100%，認為三維導航系統與傳統手術方法相比，術中三維導航能夠提高胸、腰椎椎弓根螺釘置釘的準確性和安全性，減少螺釘的誤置。孟麗娟等[11]研究表明在三維導航可以有效縮短椎弓根螺釘置入時間，提高置入優良率等，并減少各種并發癥的出現。都江勝等[12]應用導航系統治療腰椎爆裂骨折中，發現導航組出血量低于傳統組，螺釘位置優良率明顯高于傳統組，認為導航系統使腰椎爆裂骨折椎弓根螺釘固定手術更簡便、精確和安全，減少術后并發癥的發生。脊柱畸形患者的椎弓根位置往往存在解剖結構變異，給手術準確置釘帶來困難，常造成位置不佳。王濤等[13]利用三維導航技術在25例脊柱畸形患者共置入椎弓根螺釘326枚，準確性高達92%，能夠顯著提供嚴重脊柱畸形的置釘準確性高，降低了患者術中脊髓、神經、內臟損傷的風險。劉偉等[14]學者對18例兒童先天性半椎體脊柱側后凸畸形進行術中在實時三維影像脊柱導航引導下經后路置入椎弓根螺釘并切除半椎體后進行矯形，術后CT證實124枚椎弓根置釘準確率達97.6%，無神經損傷、無螺釘誤置而引起的并發癥。陳曉明等[15]共植入椎弓根螺釘408枚，準確率達92%，無內固定物移位、斷裂等并發癥以及神經血管損傷發生，認為三維CT導航技術能為脊柱側彎矯形手術提供立體實時解剖信息，使置釘更加準確安全，明顯提高矯形效果。

計算機導航系統設備組成硬件包括專業圖像工作站、校準靶、裝配C臂球管、參考架、紅外光位置偵測儀。原理選擇手術部位解剖結構裝上參考架，并以其為基準，再使用安裝了裝配C臂球管對手術部分進行掃描，得到的圖象傳輸到導航系統，利用紅外線監測患者解剖結構與C型臂之間的相對位置，建立術中影像與手術器械相對空間位置，將術中解剖結構與影像一一精準對應。并且術中實時動態跟蹤、監控手術器械位置鉆孔的方向、角度、深度達到可視化的置釘過程，避免損傷神經、脊髓嚴重并發癥。總之，計算機輔助導航技術可以三維直觀動態地觀察椎弓根釘進釘路線，減少解剖異常對其干擾，可以顯著提高椎弓根螺釘植入的精準度和手術的安全性，同時導航系統接受紅外線信號，有效減少患者和醫生所接受的X線輻射，在胸腰椎骨折治療中有很強的臨床應用價值。