O-arm導航系統在青少年特發性脊柱側凸手術中的應用

費慧 樓宇梁 李偉 全仁夫*

青少年特發性脊柱側凸（AIS）是一種脊柱三維畸形，其好發于骨骼成熟前，在發育高峰期進展快速，占所有側凸患者的80%［1］。嚴重脊柱側凸會影響青少年發育，壓迫內臟器官，影響心肺功能，常需要后路矯形內固定手術治療［2］。但由于患者椎弓根發育異常或椎體旋轉嚴重，傳統C型臂引導徒手置釘存在輻射量大、置釘困難等問題，其置釘失誤率在1.7%～15.7%，且螺釘密度低于30%［3］。O-arm三維導航系統是一種新型計算機輔助立體影像系統，在復雜脊柱手術中起重要作用，可以提高椎弓根螺釘精確度，增加椎弓根螺釘密度，減少患者及術者術中輻射［4］。本文探討O-arm導航系統在治療青少年特發性脊柱側凸患者矯形手術中的應用效果。

1 資料與方法

1.1 臨床資料 2015年2月至2018年7月本院脊柱外科收治的特發性脊柱側凸患者42例，納入標準：（1）根據病史及脊柱全長正、側位片確診特發性脊柱側凸［5］；（2）行后路矯形長節段椎弓根螺釘內固定患者；（3）隨訪≥12個月，且病例資料完整。排除標準：（1）既往脊柱手術患者；（3）其他類型脊柱側凸患者。符合納入和排除標準的患者35例，其中男20例，女15例；年齡11～27歲，平均（15.8±2.3）歲。冠狀面Cobb角平均（54.0±8.2）°。根據術中使用影像系統不同分為C臂機組和O臂機組。C臂機組20例，男12例，女8例；年齡11～24歲，平均（14.2±3.2）歲。冠狀面Cobb角平均（62.1±7.6）°；O臂機組15例，男8例，女7例；年齡11～27歲，平均年齡（15.7±4.4）歲。冠狀面Cobb角平均（65.9±8.7）°。兩組一般資料比較差異無統計學意義，具有可比性（P＞0.05）。見表1。

表1 兩組患者術前一般資料比較

1.2 方法 患者全身麻醉后取俯臥位，常規消毒、鋪巾；根據術前設計切開皮膚，分離椎旁肌，暴露所需椎體節段及上、下關節突，非截骨椎體置入椎弓根螺釘。C臂機組：確定進針點，把握進釘水平面角度和矢狀面角度，開路器沿椎弓根方向開路至適當深度，用頭端為球形的椎弓根探子確認通道安全后，選擇合適規格椎弓根螺釘置入；O臂機組：完成智能手術工具認證，選擇合適位置棘突安裝示蹤器。O型臂三維CT（Medtronic，美國）360°掃描椎體，上傳至視圖基站生成三維影像。使用智能手術工具在三維導航輔助下選擇最佳椎弓根螺釘進針點，根據智能探針深度依次置入椎弓根螺釘。截骨椎體截骨，內固定位置及矯形角度滿意后，放置塑形后連接棒，加壓閉合截骨面，鎖緊連接棒。椎板后方植骨。沖洗創面，放置引流管，逐層縫合切口。術中全程使用皮層誘導體感監測儀和自體血回輸。

1.3 觀察指標 （1）手術時間：從手術醫師切開皮膚至切口縫合完畢。（2）術中出血量：術中顯性出血+隱性出血失血量，其中隱性失血量采用Gross方程［6］，根據身高、體重和手術前后紅細胞壓積（Hct）變化。（3）置釘時間：從所有置釘椎體骨性結構顯露后至置釘完成。術前、術后1個月及末次隨訪測量冠狀面Cobb角測量：上下端椎水平線垂線的夾角。

1.4 評價指標 采用Richter法［7］評估椎弓根螺釘優良率，優：螺釘完全位于椎弓根和椎體內；良：螺釘穿透椎弓根峽部皮質（＜螺釘直徑1/4）；差：螺釘明顯穿透椎弓根峽部皮質（≥螺釘直徑1/4）。螺釘密度：實際螺釘數目/需置釘椎體螺釘數目。

1.5 統計學方法 采用SPSS 19.0統計軟件。計量資料以（x±s）表示，組間比較采用t檢驗。計數資料以n表示，采用χ2檢驗。P＜0.05為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 兩組患者術中、術后各指標比較 見表2、圖1。

圖1 O-arm導航下后路矯形內固定術前、術中、術后影像

表2 兩組患者術中、術后各指標比較

2.2 并發癥 兩組患者術后均無明顯并發癥。

3 討論

O-arm導航系統的優點：（1）輻射時間短：O型臂手術圖像系統采用360°自動環形掃描，能在13 s內完成取像，和Stealth Station S7手術導航系統無縫連接，縮短了術中透視操作時間，而傳統C臂機需反復透視，會增加手術時間。（2）置釘優良率高：O型臂手術圖像系統可獲得實時高質量影像，和術前CT影像質量相當，對于進針點及進針角度的選擇意義重大，可減少失誤率，提高螺釘優良率和螺釘密度。KIM等［8］研究發現使用O-arm導航技術并不能避免置釘時螺釘穿透骨皮質，5%患者出現椎體前壁和椎管側壁破損。RIVKIN等［9］分析了266例患者使用O-arm導航置入1651個椎弓根螺釘，優良率94.7%。劉臻等［4］比較了C型臂導航和O-arm導航治療NF1脊柱側凸患者頂椎區椎弓根螺釘精確性，發現O-arm導航技術能提高這類患者頂椎區置釘的精確性。本研究中，我們治療青少年特發性脊柱側凸時使用C型臂導航置釘優良率僅為84.8 %，O-arm導航為94.2 %，O臂機組置釘優良率高于C臂機組（P＜0.05）；表明術中O-arm導航可提高此類患者置釘的準確性。（3）置釘時間短：Stealth Station S7手術導航系統可在30s內實現三維重建，能清晰顯示手術器械與椎體關系，減少C型臂反復透視定位、探針探查等操作，縮短置釘時間。劉亞明等［10］研究認為O-arm導航置釘時間低于C臂機導航。本研究中O臂機組術中置釘時間明顯少于C臂機組（P＜0.05）。但兩組患者總手術時間比較差異無統計學意義（P＞0.05），原因考慮：新技術的學習曲線，掩蓋了O-arm導航的時間優勢，進一步研究應剔除早期病例；②長節段固定AIS常需掃描2次以上，增加了總手術時間。（4）椎弓根螺釘密度高：當頂椎區椎弓根螺釘密度低于30%時，術后假關節形成、 斷棒及矯正丟失等發生率較高［11］。有學者研究發現脊柱側凸矯形效果隨著螺釘密度增加而提高［12］。因此，增加矯形區域椎弓根螺釘密度對于提高矯形效果及降低術后矯形角度丟失十分必要。然而青少年特發性脊柱側凸存在椎弓根發育細小、解剖標志變異等情況，C型臂導航徒手置釘難度大、失誤率高，失敗一次后常無修正機會；同時術中患者全麻后俯臥位會使椎體間解剖關系發生改變從而使術前設計出現誤差，導致置釘密度偏低。而O型臂手術圖像系統可獲得實時影像，不受患者體位影響，可選擇最佳進針點，減少失誤率，提高螺釘密度，但部分細小狹窄的椎弓根不能置入椎弓根螺釘，因此會術前設計螺釘密度。本資料中，C臂機組螺釘密度為（51.2±14.7）%低于O臂機組的（63.3±11.2）%（P＜0.05）；而術后冠狀面Cobb角C臂機組為21.1°±5.2°高于O臂機組的14.2°±3.7°（P＜0.05）；表明增加椎弓根螺釘密度可以提高矯形效果。但末次隨訪時，C臂機組矯正丟失為（5.9±2.6）°與O臂機組（3.3±1.2）°比較差異無統計學意義（P＞0.05），考慮術后矯形角度丟失與患者年齡增長、走路姿勢改變、骨盆調整等因素有關。（4）安全性好：術中O-arm導航系統能夠在置釘完成后再次掃描椎弓根螺釘，及時發現誤置螺釘并更換，避免二次手術；而C型臂引導術中誤置螺釘不能及時糾正，需要術后CT掃描判斷螺釘位置，存在一定安全隱患。

O-arm導航系統臨床應用注意事項：（1）堅強固定參考架：參考架的堅強固定是O型臂手術圖像系統獲取圖像和Stealth Station S7手術導航系統顯示手術器械與椎體關系的關鍵。筆者一般選取截骨節段棘突牢靠固定參考架，這可以避免置釘時觸碰參考架導致其移位出現圖像誤差。（2）正確放置導航儀：導航儀是智能追蹤攝像系統的眼睛。當紅外線反射球被遮擋或失效時其不能正確顯示圖像，需反復調整位置尋找信號，這增加了手術時間。筆者建議每次手術可更換新的紅外線反射球并按緊，其次參考架不能過高，防止置釘時術者雙手遮擋信號。（3）及時發現誤差：長節段固定AIS常需掃描＞2次，參考架的變動會出現圖像誤差。作者建議當發現Stealth Station S7手術導航系統顯示圖像與實際解剖標志嚴重不符合或進針角度偏差較多時，可使用皮層誘導體感監測儀的觸發肌電判斷有無進入椎管，或者反復使用探針探查，必要時重新安放參考架，再次掃描。

綜上所述，青少年特發性脊柱側凸患者術中應用O-arm導航系統可有效縮短術中置釘時間，提高置釘準確率和螺釘密度，增加矯形效果并降低術后矯形角度丟失，同時未增加手術時間和術中出血量，安全性較好。