劉恩志，郭東明，蔡維山

近年來，計算機導航輔助下的椎弓根內(nèi)固定技術在脊柱外科領域有了突破性進展，在導航系統(tǒng)的引導下，椎弓根釘內(nèi)固定手術的精確性和安全性得到了顯著提高。我院自2005年3月～2009年3月應用改良二維X線導航通過模擬椎體三維影像的方式引導胸腰段椎弓根釘內(nèi)固定，治療66例胸腰椎體爆裂骨折及腰椎滑脫等疾病，獲得良好效果，現(xiàn)報告如下。

1 資料與方法

1.1 一般資料

本組66例患者，男39例，女27例。年齡21～68歲，平均年齡43.5歲。其中腰椎滑脫18例（L3/42例、L4/59例、L5/S17例），腰椎不穩(wěn)25例（L3/43例、L4/59例、L5/S15例、L3/4～L4/5兩節(jié)段3例、L4/5～L5/S1兩節(jié)段5例），胸腰段骨折23例（T128例，L112例，L2～L43 例）。后凸 Cobb 角 20.5°～34.5°（平均26.3°）；以相鄰椎體高度均值做參照，爆裂椎體高度丟失45%～65%（平均55%）。術前均行CT掃描。掃描節(jié)段：手術椎體及椎弓根平面、上下椎間盤。選取患者術前CT關節(jié)突中下部的椎弓根影像，測量其椎弓根的中軸線與椎體縱軸通過棘突中點連線的夾角。所有植入物均在計算機輔助骨科手術導航（Metronic Sofamor Danek Stealthstation Treon TM）引導下進行。

1.2 手術方法

患者全麻俯臥位，后正中入路，顯露手術節(jié)段棘突與雙側(cè)關節(jié)突，將導航參考架固定于最上位手術椎節(jié)的棘突并向頭側(cè)傾斜。導航操作步驟包括：（1）采用帶校準靶的C臂X線機一次性拍攝手術部位正側(cè)位及左右斜位X線片。左右斜位的角度可依術前CT測量椎弓根與椎體縱軸的角度確定。導航顯示屏顯示患者手術椎體正側(cè)位及左右斜位的圖像，斜位片椎弓根呈現(xiàn)橢圓形影像（即椎弓根軸位片）。（2）注冊帶有參考架的有線（主動）導航手術器械，顯示屏顯示虛擬的手術器械圖像，該圖像與參考架的有線（主動）導航手術器械相對應。使用帶參考環(huán)的椎弓根開路器在手術椎節(jié)的棘突上確定中線位置，即可在導航顯示屏的正位片上顯示導航配套器械與手術椎體棘突中線的矢狀夾角。（3）根據(jù)椎弓根軸位片選擇椎弓根釘入釘點。當導航虛擬的椎弓根開路器尖部影像位于椎弓根橢圓形影像正中時，側(cè)位片上椎弓根釘虛擬影像亦通過側(cè)位片椎弓根的中部，即表示椎弓根釘入釘點位于椎弓根中點，標定該入釘點。（4）根據(jù)導航的正側(cè)位片選擇矢狀面螺釘置入角（sagittal screw angle，SSA）和水平面螺釘置入角（transverse screw angle，TSA），TSA由術前CT測量所獲得的椎弓根與椎體縱軸的角度來確定。當正位片顯示虛擬椎弓根釘進釘?shù)腡SA等于術前測量的角度，側(cè)位片上顯示虛擬椎弓根釘影像通過椎弓根中部，斜位片上顯示虛擬的釘影像完全位于橢圓形椎弓根影內(nèi)時，則確認入釘點和角度無誤，虛擬椎弓根釘完全位于椎弓根內(nèi)。由助手協(xié)助固定導航開路器，術者小心使用導航開路器在手術節(jié)段的椎弓根開路后旋入椎弓根螺釘。所有椎弓根釘根據(jù)以上導航引導方法植入后，再以C臂X線機對手術節(jié)段再次攝片，獲取的影像與導航虛擬影像進行匹配，之后完成相應的腰椎節(jié)段減壓、復位和融合等手術過程。

1.3 置釘效果評估

在內(nèi)植物植入完成后，即拍攝相同投照條件下的手術椎節(jié)正側(cè)位及斜位X線片，觀察內(nèi)植物位置、導航虛擬路徑與實際椎弓根釘影像的位置差及角度偏差，同時根據(jù)椎弓根釘所在位置將術后手術椎節(jié)椎弓根層面的CT掃描結(jié)果分為4級：0級：椎弓根釘完全位于椎弓根內(nèi)；Ⅰ級：椎弓根釘涉及椎弓皮質(zhì)；Ⅱ級：椎弓根釘突破皮質(zhì)＜2 mm；Ⅲ級：椎弓根釘突破皮質(zhì)＞2 mm。

2 結(jié)果

本組66例手術共植入椎弓根釘280枚，在完成椎弓根釘植入后探查椎管神經(jīng)根，未發(fā)現(xiàn)有椎弓根釘突破椎弓根神經(jīng)管壁。影像學結(jié)果顯示，內(nèi)植物位置理想，導航虛擬路徑與實際椎弓根釘影像平均位置差為1.5 mm，角度平均偏差1.0°。術后66例患者的CT掃描結(jié)果顯示，全部椎弓根釘均位于椎弓根內(nèi)，未出現(xiàn)涉及或突破皮質(zhì)的現(xiàn)象。術后CT測量椎弓根釘與椎體縱軸之間的角度與術前預測的TSA平均偏差2.0°。典型病例見圖1。

3 討論

如何提高脊柱內(nèi)植物手術的精確度、降低內(nèi)固定失敗率，是脊柱醫(yī)師必須面對的臨床問題。椎弓根內(nèi)固定技術的成功與否和術中椎弓根定位以及椎弓根置釘位置的準確度密切相關。即使只有1枚椎弓根釘出現(xiàn)置釘位置不良，也會由于失去同側(cè)固定作用、不能承受相應的載荷、受力不均衡而導致應力集中在位置正常的一組釘棒系統(tǒng)，使作用于該系統(tǒng)的推拉力和負荷成倍或成數(shù)倍增加，最終導致斷釘。以往人們主要依靠術中對手術區(qū)域進行多次多體位X線攝片來確定椎弓根螺釘?shù)拈L度及進釘方向，但目前研究認為，避免螺釘位置不良的關鍵是正確的螺釘進釘點和適當?shù)穆葆斨踩敕较騕1-3]。利用導航系統(tǒng)可以動態(tài)觀察椎弓根釘?shù)倪M釘位置和植入方向，因此大大提高了置釘?shù)臏蚀_性和安全性。我院自2003年將二維導航系統(tǒng)用于輔助脊柱內(nèi)植物手術，使用導航系統(tǒng)配置的紅外線跟蹤設備動態(tài)追蹤手術器械在病人解剖結(jié)構(gòu)的相應位置，為術者提供與脊柱手術過程同步的、可視的、實時變化的二維影像。但在臨床實踐中我們發(fā)現(xiàn)，二維導航系統(tǒng)主要提供手術椎

體的正側(cè)位虛擬圖像，側(cè)位虛擬圖可以輔助手術醫(yī)師調(diào)整椎弓根釘?shù)腟SA，正位虛擬圖像可以輔助術者調(diào)整椎弓根釘進入后的外展角度，但二維導航系統(tǒng)并不能提供手術椎體的TSA圖像，因而當最初的椎弓根入釘點偏內(nèi)或偏外時，對椎弓根釘置入時應采取多大角度才能沿椎弓根縱軸進入椎體，系統(tǒng)的監(jiān)測功能并未起到應有的作用，故對于使用導航系統(tǒng)引導椎弓根釘內(nèi)固定的手術而言，選擇入釘點是非常重要的。首先選擇正確的入釘點，然后再根據(jù)經(jīng)驗性椎弓根釘進入椎體的矢狀角度，在導航系統(tǒng)的配合下即可成功完成整個椎弓根釘?shù)闹踩脒^程。

圖1 改良二維X線導航模擬椎體三維影像引導下腰4椎體滑脫椎弓根釘內(nèi)固定

早期我們在運用導航系統(tǒng)引導腰椎椎弓根釘手術的過程中，入釘點通常采用Roy Camille法[4]或Magerl法[5]，入釘后螺釘一般與矢狀面呈15°夾角。Holly等學者[6-8]報道的臨床手術結(jié)果顯示，應用二維導航系統(tǒng)輔助的方法引導椎弓根釘內(nèi)固定依然不能避免椎弓根釘侵犯椎弓根外側(cè)壁，其原因主要是術中導航未能提供準確進釘?shù)腡SA，所以只能通過減小進釘TSA以預防螺釘侵犯內(nèi)側(cè)皮質(zhì)進入椎管。故常規(guī)二維導航輔助椎弓根釘植入的成功率雖然較術中X光輔助徒手植入的方法有明顯提高，但仍然存在椎弓根釘植入失敗的可能性。

由于椎弓根有內(nèi)傾角，故在導航系統(tǒng)正位片上顯示的由椎弓根投影產(chǎn)生的影像并不能真實反映椎弓根的解剖結(jié)構(gòu)；使用正位片圖像判斷入釘點是否正確也存在一定偏差，因為即使以正位片椎弓根投影的中點作為入釘點，也有可能發(fā)生入釘點過于偏內(nèi)或偏外的情況，特別是在關節(jié)突增生明顯時可能性更大；采用正位片的椎弓根投影作為術中椎弓根釘是否侵犯內(nèi)外側(cè)皮質(zhì)的監(jiān)測指標亦不夠準確。因此，如何通過術中導航影像系統(tǒng)獲取正確的椎弓根解剖投影是迫切需要解決的問題。

生物力學實驗表明，只有當椎弓根釘沿著椎弓根的解剖長軸中心準確植入并達理想深度，才能獲得最佳的穩(wěn)定性和最滿意的臨床療效[9]。術前CT能夠準確測量椎弓根的直徑、方向，因此我們首先選取患者術前CT掃描的關節(jié)突中下部的椎弓根影像，將椎弓根的中軸線與椎體縱軸通過棘突中點連線的夾角作為術中斜位片的角度，即螺釘沿此TSA進入可通過椎弓根的解剖長軸直達椎體內(nèi)，而術中導航系統(tǒng)根據(jù)這個夾角獲取的斜位片則是脊柱旋轉(zhuǎn)相應角度的投照影像，這時從斜位片上可以觀察到椎弓根呈橢圓狀投影，在此角度斜位片中椎弓根的影像最大程度地接近于其真實的橫截面，因此，當導航虛擬的開路器尖端影像完全位于該斜位片的椎弓根橢圓狀投影的中點時，則表示虛擬的椎弓根釘入釘點最大可能性地接近實際的椎弓根中點。當其虛擬的椎弓根釘影像完全位于斜位片的椎弓根橢圓型投影時，則表明虛擬的椎弓根釘釘?shù)勒_，并完全處于椎弓根內(nèi)。反之，當虛擬椎弓根釘投影超出橢圓投影內(nèi)側(cè)時，則認為虛擬的釘?shù)酪淹黄苾?nèi)側(cè)椎弓根皮質(zhì)，甚至有可能突入椎管內(nèi)；如其超出橢圓狀投影的外側(cè)邊，則推測釘?shù)烙锌赡芤淹黄谱倒鈧?cè)皮質(zhì)。如此，通過附加椎體斜位片獲得的椎弓根軸位片可以達到椎體椎弓根矢狀位片的效果，采用單純的二維導航可以獲得手術椎體的三維影像。手術醫(yī)師只需通過導航的監(jiān)測和引導即可簡單、安全、精確地完成整個椎弓根釘?shù)闹踩脒^程。本組280枚椎弓根釘植入均采用這種改良二維導航輔助內(nèi)植物植入的方法進行置釘，術后CT結(jié)果顯示全部螺釘均完全位于椎弓根內(nèi)，未見有侵犯椎弓根內(nèi)外側(cè)壁的現(xiàn)象發(fā)生，植入準確率高于單純二維導航引導的椎弓根釘內(nèi)固定方法。

本研究的結(jié)果證實，該改良二維導航方法簡單方便，僅選取正側(cè)位附加相應左右的斜位片即可在導航系統(tǒng)中模擬手術椎體的正側(cè)位及椎弓根軸位的虛擬影像，從而更加精確地引導椎弓根釘?shù)闹踩?，手術效果可與三維導航的治療效果相媲美[10,11]。此方法亦可在頸椎、胸椎椎弓根釘?shù)闹踩胫屑右允褂?，從而提高頸椎和胸椎疾病椎弓根螺釘置釘?shù)臏蚀_性和安全性。

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