O型臂導航引導下經皮椎體成形術治療中段胸椎骨質疏松性椎體壓縮骨折的精準性及安全性

張翀景 張 旭 李得見 狄黎卿 宋宇琛 田 野 周建華 易誠青 禹寶慶 敖榮廣，3△

（1上海市浦東醫院-復旦大學附屬浦東醫院骨科 上海 201399；2上海市浦東新區人民醫院骨科 上海 201299；3同濟大學附屬東方醫院急診創傷外科 上海 200120）

隨著人口老齡化不斷加劇，骨質疏松性椎體壓縮骨折（osteoporotic vertebral compression fracture，OVCF）的發病率逐年增加，中段胸椎OVCF發病率亦逐年升高［1-2］。經皮椎體成形術（percutaneous vertebroplasty，PVP）在胸、腰椎OVCF中得到了廣泛的應用，其可以緩解OVCF所導致的疼痛，提高脊柱的生物力學穩定，適當矯正脊柱后凸畸形，提高患者生命質量，有效避免了長期臥床所導致的墜積性肺炎、下肢深靜脈血栓形成以及壓瘡等并發癥的發生［3-6］。雖然有報道在傳統X線透視下徒手穿刺中段胸椎PVP獲得良好的臨床療效，但是由于中段胸椎的椎弓根較細小，毗鄰的重要臟器增加了術中透視的難度，因而徒手穿刺PVP在治療中段胸椎OVCF時手術難度增加［7-8］。近年來，計算機輔助導航技術越來越多應用于脊柱外科領域，其最大的優點是可以有效提高置釘準確率。Xiao等［9］對614次O型臂導航下椎弓根置釘手術的臨床資料與594次非O型臂導航下椎弓根置釘的臨床資料進行對比，發現使用O型臂導航不僅可以顯著降低椎弓根螺釘異位的風險（r=0.39，P＜0.01），還可以顯著降低患者再次手術風險（r=0.48）。國內學者亦得到了類似的結論，張鍵等［10］臨床研究發現使用手術導航系統，可在有效提高椎弓根螺釘置釘的準確率的同時，顯著降低手術并發癥的發生風險。同早期的導航系統相比，O型臂導航系統作為最新一代導航系統，不用術前CT注冊，具有操作簡單、學習難度低等特點。考慮到中段胸椎椎弓根細小、毗鄰結構復雜，因此O型臂導航系統可能在中段胸椎PVP手術中具有較高的應用價值，且目前國內關于該領域的臨床研究相對較少。

為了提高中段胸椎OVCF椎體成形術的手術操作精準性及安全性，2019年12月—2021年8月上海市浦東醫院骨科采用O型臂導航引導下單側穿刺PVP治療中段胸椎OVCF，并評估了術中穿刺操作的精準性、臨床療效和并發癥情況。

資料和方法

病例納入與排除標準納入標準：（1）患者年齡＞60歲；（2）骨密度T值均為-2.5以下；（3）MRI提示新鮮椎體骨折；（4）傷椎屬于中段胸椎范圍。排除標準：（1）病理性椎體骨折；（2）存在明顯手術禁忌，如嚴重的心肺功能不全、凝血功能障礙；（3）骨折累及椎體后壁、骨折片壓迫椎管內結構，伴有神經系統損傷者。

一般資料回顧性分析2019年12月—2021年8月間我院在O型臂導航引導下經單側穿刺行PVP治療中段胸椎OVCF患者臨床資料，最終納入符合要求的15例病例（傷椎15個）。男5例，女10例；年齡70～89歲，平均（76.7±5.8）歲；致傷原因：行走跌倒史8例，搬重物或扭傷病史5例，無明顯原因及誘因2例；傷椎分布：T52椎，T63椎，T75椎，T85椎。患者主訴胸背部疼痛，查體無雙下肢感覺運動障礙，無大小便功能障礙。影像學資料提示所有患者均有T8以下椎體壓縮骨折病史，術前骨密度T值（-2.500～-4.500）SD，平均為（-3.100±0.631）SD。術前常規行X線、CT及MRI檢查，明確責任椎體。病程2～14天，平均病程為（6.133±4.357）天。入院至手術時間為2～3天，平均（2.267±0.458）天。入院前多口服鎮痛藥物、臥床靜養、理療等，效果均不佳。

本研究經復旦大學附屬浦東醫院醫學倫理委員會批準（2021WZ-014），所有患者均簽署知情同意書。

手術方法術中所使用O型臂導航系統（StealthStationS7，美國美敦力公司），C型臂X線機（德國西門子公司），高黏度骨水泥由美國強生公司提供。導航系統包括導航臺車、導航屏幕、導航參考架、微創經皮開路器、反射球，其中導航參考架和微創經皮開路器均需安裝4個放射球（圖1）。O型臂機及導航系統由專門的技術人員操作。

圖1 O型臂計算機輔助導航系統Fig 1 O-arm-based navigation system

所有患者均由同一主刀醫師及其團隊完成，均在O型臂機引導、導航系統輔助下進行。患者俯臥位于碳纖維手術床，胸骨及髂部置軟墊，在局部麻醉及心電監護下進行手術。首先用C形臂定位出傷椎位置并做好標記，常規消毒鋪巾，選擇傷椎下方1～2個椎體棘突作為導航參考架置入點，局部麻醉后，通過長度約為0.5 cm的傷口，向棘突共打入2枚參考架固定針，安裝參考架時務必保證參考架的穩定。校對并確保導航臺車的紅外線定位發射信號和參考架之間無阻擋，無線導航引導裝置在參考架上成功注冊。

O型臂機通過拍攝正、側位片定位傷椎，使傷椎位于正、側位片的中間位置，然后行O型臂機三維掃描，并將圖像傳入導航系統。使用微創經皮開路器在傷椎旁定位，使得預計置釘方向位于椎弓根外，經肋橫突關節間隙穿刺入椎體，或者經椎弓根穿刺入椎體（圖2）；局部麻醉滿意后，通過長度約0.5 cm的傷口，將微創經皮開路器插入，根據導航屏幕提供的實時圖片（平掃、冠狀位、矢狀位及胸椎正位），選擇好進釘點，用錘擊微創經皮開路器，保持其位于經肋橫突關節間隙，使其尖端進入椎體中央，深度為椎體的2/3為宜。移去微創經皮開路器的導航裝置，保留開路器，用克氏針鈍頭順著開路器插入椎體，再使用強生PVP工作套筒經克氏針置入椎體內，行側位X線透視，使其位于椎體前2/3左右位置，為了確保穿刺的準確性，再次用O型臂進行掃描，確保開路器進入的位置與導航路徑一致；將調制好的骨水泥少量多次準確地注射入椎體之中，同時透視監測骨水泥彌散、填充情況。于骨水泥接近椎體后壁前約4 mm位置時停止注入，如任何一側工作通道在注射時發生骨水泥向椎體周圍靜脈及椎管內滲漏則立刻停止注射。注射完畢2～3 min后，拔除工作套筒，傷口局部加壓止血，再進行O型臂掃描，再次確認骨水泥在椎體內的分布情況。碘伏消毒傷口，不縫合傷口。詳見圖3～6。

圖2 術中工作通路規劃及建立過程Fig 2 Navigation process and establishment procedure of pathway

圖3 術中確認PVP工作套筒位置Fig 3 Confirming the position of PVP working screwdriver again before injecting bone cement

圖4 術中PVP工作套筒位置滿意Fig 4 Satisfactory position of PVP working screwdriver

術后處理所有患者術后1個月內以臥床為主，早中晚佩戴腰托下地活動，時間不超過15 min，術后1個月之后逐步下地鍛煉，常規抗骨質疏松治療，具體如下：足量補充鈣片及活性維生素D，術后4周內使用鮭魚降鈣素噴鼻劑，術后4周后開始口服福善美。

圖5 推注骨水泥Fig 5 Intraoperative photographs of injecting bone cement

臨床療效評價及影像學評價主要療效指標：術中規劃路徑與實際路徑的符合率，定義為術中導航模擬穿刺路徑與實際穿刺路徑在術中CT平掃上是否一致，分為優良差。優：完全符合；良：實際穿刺路徑與術中導航模擬穿刺路徑有偏差，偏差夾角≤5°；差：實際穿刺路徑與術中導航模擬穿刺路徑有偏差，偏差夾角大于5°（圖7）。詳細記錄微創經皮開路器穿刺成功需要的次數。次要療效指標：記錄手術時間、術中失血量及骨水泥注射量。術前、術后2天及末次隨訪時記錄患者VAS疼痛評分及ODI指數，同時測量術前、術后2天及末次隨訪時的傷椎椎體前緣高度。

圖6 術中確認骨水泥分布情況Fig 6 The distribution of bone cement was confirmed during the operation

圖7 術中平掃CTFig 7 CT noncontrast enhanced scan during the operation

統計學分析應用SPSS 19.0統計學軟件。連續性變量資料采用Kolmogorov-Smirnov法進行正態性檢驗，符合正態分布的計量資料以表示。同一時間點，組間連續性變量資料的比較采用獨立樣本t檢驗；對于多個時間點，組內連續性變量資料的比較采用重復測量方差分析。對于不符合正態分布的連續性變量資料則以M（P25，P75）表示，組間比較則采用非參數秩和檢驗。P＜0.05為差異有統計學意義。

結 果

所有患者均順利完成手術，切口均Ⅰ-甲愈合。術中規劃路徑與實際路徑的符合率：優6例，良9例，優良率100%，所有患者均為1次穿刺成功，術中O型臂機顯示所有患者球囊越過椎體中線，骨水泥均彌散過椎體中線，椎體內分布均勻。無患者椎體出現骨水泥滲漏。無患者因穿刺引起血氣胸，無肺栓塞、下肢深靜脈血栓形成等嚴重并發癥發生。單個椎體手術時間為20.0～41.0 min，平均（34.8±5.2）min；出 血量為5.0～10.0 mL，中 位數為6.0（5.0，8.0）mL。單個椎體注入骨水泥1.5～2.4 mL，中位數為2.0（1.5，2.0）mL。所有患者術后均獲得隨訪，時間6.0～26.0個月，中位數為21.0（10.0，23.0）個月。患者術后2天及末次隨訪時疼痛VAS評分、ODI均較術前明顯降低（P＜0.05），患者術后2天及末次隨訪時椎體前緣高度與術前椎體前緣高度明顯增加（P＜0.001）。而患者術后2天與末次隨訪時疼痛VAS評分、ODI評分、椎體前緣高度差異均無統計學意義（表1）。典型病例詳見圖8。

表1 15名OVCF患者VAS評分、ODI評分及椎體前緣高度變化情況Tab 1 VAS score，ODI and the height of anterior edge of the injured vertebrae changes in 15 OVCF patients （）

表1 15名OVCF患者VAS評分、ODI評分及椎體前緣高度變化情況Tab 1 VAS score，ODI and the height of anterior edge of the injured vertebrae changes in 15 OVCF patients （）

Item VAS ODI The height of anterior edge of the injured vertebrae（cm）Pre-operation 7.2±0.7 68.1±4.0 2.5±0.3 Post-operative day 2 2.3±0.5 23.6±4.3 2.7±0.3 The last follow-up 1.9±0.5 23.0±4.6 2.6±0.3 F 2 842.9 2 676.3 1 293.9 P＜0.001＜0.001＜0.001

圖8 主訴胸背部疼痛的78歲女性患者影像學資料Fig 8 The images of a 78-year-old female with chest and back pain

討 論

中段胸椎OVCF在臨床工作中相對少見，常合并其平面以下的一個或者多個椎體的楔形改變［11］，提示中段胸椎的OVCF并不是老年群體首次出現的椎體壓縮骨折，而是在一次或者多次OVCF之后發生的，意味著中段胸椎骨折的患者存在更為嚴重的骨質疏松癥。

中段胸椎OVCF的發生可能是因為嚴重骨質疏松導致椎體的載荷能力降低，以及胸腰段及以下椎體的骨折導致中段胸椎椎體的載荷傳導力臂、力矩增加，當脊柱受力大于其最大載荷時，椎體即發生壓縮性骨折［12］。臨床上患者出現腰背部疼痛，常規行腰椎及胸椎正側位X線，如發現多發椎體楔形改變，需通過MRI明確責任椎體，責任椎體在MRI上呈現特征性改變如下：T1像呈低信號，T2像呈高信號，抑制脂肪像呈高信號。若患者無條件行脊柱MRI檢查，則建議行核素骨掃描。亦可以通過椎體對核素的攝取量確定責任椎體。在明確責任椎體的同時，必須進行骨密度及骨代謝等骨質疏松癥相關檢查，以明確骨質疏松癥嚴重程度，并制定合理的抗骨質疏松方案。

另外，多發的椎體楔形改變，還需排除多發性骨髓瘤的可能［13］。常規行血常規、血沉等檢查，一旦發現貧血且血沉高，則懷疑多發性骨髓瘤，需請血液內科會診進一步檢查并制定相應的治療方案。

使用X線引導下徒手穿刺PVP治療中段胸椎OVCF雖已有臨床報道［14］，但由于中段胸椎椎弓根細小，個體間外傾角度差異較大，鄰近肺臟及血管等重要臟器，即使采用相對安全的椎弓根外側入路，即自肋橫突關節外1 cm作為骨穿刺點，穿刺針外展0～45°經肋橫突關節間隙穿刺入椎體，但由于術中透視過程中毗鄰結構的遮擋，手術難度相對較高，因此增加了術中并發癥發生的風險［7］。相關文獻報道利用PVP治療胸椎OVCF時骨水泥滲漏率較高，最高達到63.5%［15］。因此，精準、安全的穿刺是實現中段胸椎OVCF手術成功的關鍵［16］。

O型臂導航系統可快速獲得較高質量的三維CT圖像，自動輸入到導航計算機中進行匹配、注冊，使術者能夠近乎“直視下”精準地完成手術操作，被公認為是目前脊柱外科領域先進的導航技術［17-19］。導航完成注冊以后，術中可以運用微創開路器尖端接觸關節突進針點，找出最佳的穿刺路徑，即為模擬穿刺路徑，再通過敲擊微創開路器，結合導航屏幕呈現的三維影像，實時觀察穿刺路徑，并最終完成穿刺。

為了實現O型臂導航系統的高精準性，規范操作十分重要。具體應用在中段胸椎骨質疏松性骨折時，主要包括以下幾個步驟：（1）導航參考架的安裝與固定，這是O型臂導航手術成敗的關鍵，必須保證參考架的穩定性，術中一旦發生參考架松動，將直接影響手術的精準度；（2）O型臂掃描，首先需以傷椎為中心，透視出標準的正側位X線，然后進行O型臂掃描機三維成像；（3）導航成功注冊后，使用微創經皮開路器定位傷椎及皮膚入釘點，確認并局部麻醉滿意后，經皮插入微創經皮開路器，采用椎弓根外入路，根據導航屏幕提供的三維及平片圖像，通過錘子敲擊的方法置入椎體；（4）移去微創經皮開路器的導航裝置，保留開路器，用克氏針鈍頭順著開路器插入椎體，再使用強生PVP工作套筒經克氏針置入椎體內，為了確保穿刺的準確性，再次用O型臂進行掃描，確保PVP工作套筒位置正確；（5）向椎體內注入骨水泥，在注入骨水泥過程中加強正側位X線透視，一旦出現骨水泥外漏，應立即停止。

雖然O型臂導航在中段胸椎骨質疏松性椎體壓縮骨折PVP術中具有精準性高和安全性高的優勢，但操作過程中需要注意：（1）由于中段胸椎骨折距離髂棘較遠，不推薦參考架固定在髂棘，否則可能會影響信號傳輸，我們選擇將參考架固定在傷椎下方1～2個椎體的棘突骨質上，以提高參考架的穩定性；（2）反射球表面務必保持清潔，涂層無脫落，否則會影響導航精度；（3）為了保證手術的順利進行，建議由專門的技術人員負責O型臂導航系統的操控。

為了研究O型臂導航系統在PVP治療中段胸椎OVCF中的精準性，我們采用了術中規劃路徑與實際路徑的符合率這一指標，主要是觀察實際穿刺路徑與術中規劃路徑有無偏差，將其定義為術中導航模擬穿刺路徑與實際穿刺路徑在術中CT平掃上是否一致，分為優、良、差3種類型。優：完全符合；良：實際穿刺路徑與術中導航模擬穿刺路徑有偏差，偏差夾角≤5°；差：實際穿刺路徑與術中導航模擬穿刺路徑有偏差，偏差夾角＞5°。同時結合微創經皮開路器穿刺成功需要的次數這個指標，來綜合判斷O型臂導航系統術中操作的精準性。偏差夾角大小的設置是基于穿刺針在椎體內安全有效的位置所需穿刺角度而決定，偏差角度過大，可能會造成穿刺針進入椎管或穿刺針頭靠近椎體邊緣。徐亮等［20］通過胸椎椎弓根螺釘的解剖學研究，發現經胸椎（T1～T10）椎弓根外入路置釘時，存在一定的安全角度，其安全角度范圍最大平均為21.20°，最小為平均為16.46°，因此，在觀察穿刺路徑與術中規劃路徑有無偏差這一精準性指標時，我們設置5°作為偏差夾角，此時，穿刺針均可位于胸椎椎體中合適的位置。

本研究結果顯示O型臂導航引導下PVP治療中段胸椎OVCF可以取得較好的近期療效。但本文是基于單中心的回顧性研究，且中段胸椎OVCF發病率相對較低，樣本量較小，隨訪時間較短，未設置同期對照組。將來需要開展前瞻性的多中心隨機對照研究，以進一步明確O型臂導航引導下PVP治療中位胸椎OVCF的優勢。

基于本回顧性臨床研究結果，我們認為在PVP治療中段胸椎（T4～T8）OVCF時使用O型臂導航引導，可提高穿刺精準性及安全性，有效縮短手術時間，而且可在使用骨水泥滿意分布的同時，降低骨水泥滲漏等并發癥發生的風險。

作者貢獻聲明張翀景 數據整理與分析，論文撰寫。張旭，李得見，狄黎卿，宋宇琛，周建華參與手術，術前及術后患者管理，患者隨訪。田野術中O型臂導航系統操作。禹寶慶，易誠青 獲取資助，論文指導。敖榮廣 論文構思與修訂，可行性分析，患者隨訪與管理，數據采集，參與手術。

利益沖突聲明所有作者均聲明不存在利益沖突。