郭家良(綜述)，侯志勇(審校)

(河北醫(yī)科大學第三醫(yī)院創(chuàng)傷急救中心，河北省骨科生物力學重點實驗室，河北 石家莊 050051)

自20世紀50年代，Boucher等[1]提出椎弓根螺釘并由Roy-Camille等[2-3]進行推廣后，使得胸腰椎骨折等脊柱疾病患者的治療有了新方法。隨著椎弓根釘?shù)膹V泛應用，其造成的醫(yī)源性損傷逐漸被大家認識，并促使醫(yī)學界應用C型臂輔助透視、CT導航等多種手段來提高置釘?shù)臏蚀_性，如術后X線、CT來驗證手術置釘?shù)臏蚀_性，而如何提高術中置釘?shù)臏蚀_性，一直是醫(yī)學界爭論的焦點。

1 X線透視技術提高椎弓根螺釘透視準確性

最為傳統(tǒng)的方法為常規(guī)正側位透視法，正位X線片用來判斷椎弓根釘偏內偏外的情況，當椎弓根釘穿過中線時，常常判斷為置釘偏內；側位X線片用來判斷所置椎弓根釘?shù)念^尾側偏移情況，以免誤傷神經根,可以觀察椎弓根釘是否穿透上下方椎板，以調整椎弓根的入釘角度。Lee等[4]對48例因各種頸椎疾病需行頸椎融合術的患者進行頸椎弓根螺釘固定，分析了正位X線片上205枚螺釘，其螺釘頂端與側塊外側緣、其尖端與椎鉤關節(jié)的位置關系。①頭部與側塊之間的位置關系分為3種，螺釘頂端的核心與側塊外側緣相交被稱為居中，當核心位于側塊邊緣內側且與該邊緣分離時被稱為偏內，位于外側且不與外側邊緣相交則為偏外；②通過螺釘尖端與上下椎鉤關節(jié)區(qū)域內外側緣的位置關系，將尖端的位置分為3類，位于椎鉤關節(jié)區(qū)域內側定義為“位置0”，之間為“位置1”，外側為“位置2”，通過虛擬的標準螺釘長度(應用公式1△側位=虛擬標準螺釘長度-測量的螺釘長度，2△正位=△側位×tanα 來對螺釘?shù)奈恢眠M行標準化)并通過術后CT進行驗證，得出理想的位置，螺釘?shù)捻敳课挥陬i椎側塊的外緣(居中)，螺釘尖端位于椎鉤關節(jié)的內側(“位置0”)，此種置釘手段很大程度上避免了椎弓根釘穿透皮質，從而防止了并發(fā)癥的發(fā)生，故術中單純X線攝像是能夠幫助辨別可能穿出椎弓根的螺釘，以便于術中的調整。

G型臂的出現(xiàn)，極大方便了術者對于術中置釘準確性的監(jiān)測，是從C型臂演化而來的設備，方便了術中操作，減少了不必要的操作污染，提高了椎弓根釘?shù)闹萌氲臏蚀_性，使經皮椎弓根置入得以在基層醫(yī)院發(fā)展。

椎弓根軸位透視在頸椎、腰椎置釘過程中有著很實用的價值。椎弓根軸位是指導螺釘置入的標準透視位置，Idler等[5]對326枚經皮椎弓根螺釘?shù)闹萌脒M行分析( L3～S1)，通過軸位也被稱作“鷹眼位”的透視方法得出，軸位相可以大大提高螺釘置入的準確性。 Yukawa等[6]報道了144例患者行頸椎弓根固定，通過應用椎弓根軸位技術，620枚螺釘中有57例顯示已經穿出椎弓根壁，但是螺釘直徑的50%以上仍然位于椎弓根內；24例留在椎弓根內的螺釘直徑<50%。正軸位相的獲得，可能需要大量術中透視，而且由于術中存在諸如較為粗大的螺釘頭部、各種麻醉監(jiān)測設備以及定位框架，可能使得椎弓根軸位相不能在臨床工作中發(fā)揮其應有的作用，這也促進了我們通過研究術中正側位透視方法來提高置釘?shù)臏蚀_性。

腰椎雙斜位透視，患者仰臥位,健側身體抬高使其冠狀面與檢查床面成 45°角，標準的腰椎斜位片應該包括腰椎及腰骶關節(jié);各椎弓根投影于椎體影像中或前 1/ 3 處,受檢側椎間關節(jié)間隙呈切線狀,投影于椎體后 1/ 3;椎間隙顯示良好,第 3 腰椎上、下面的兩側緣應重合為一致密線狀影,無雙重影像;與椎體相重疊的椎弓部骨質結構,顯示應清晰分明;無明顯偽影;層次豐富,對比良好，雙斜位有助于觀察椎體的微小結構，但其臨床應用價值不及頸椎的雙斜位[7]。

2 機器人輔助技術輔助術中置釘

機器人輔助系統(tǒng)包括：①一個有部分移動度的可拆卸的圓柱形裝置；②一個工作站，能夠便于術前計劃、術中影像資料的獲取與注冊、運動計算以及機器人移動的實時監(jiān)測。為了改善置釘?shù)臏蚀_性，Marcus等[8]在對246篇文獻進行篩查后，對機器人輔助和影像學輔助置釘做了一個系統(tǒng)全面的回顧性研究，并對置釘準確性、術中放射劑量、手術時長等方面進行了匯總。考慮到機器人所需的高昂治療費用，以及有待出現(xiàn)的更高質量的驗證文獻之后認為，機器人的應用還需要大量臨床實踐來進行驗證。

3 計算機技術與X線技術、CT技術相結合提高椎弓根置釘?shù)臏蚀_性

X線與計算機技術、光學、電磁學或者聲學技術相結合產生了二維、三維導航系統(tǒng)來指導椎弓根釘置入。二維導航系統(tǒng)是一種較早的導航系統(tǒng)，是X線與導航技術相結合的產物。等中心C型臂的出現(xiàn)令X線也能呈現(xiàn)三維立體圖像[9-10]。電磁導航系統(tǒng)由于電磁的干擾，近些年來，其發(fā)展速度明顯低于其他導航系統(tǒng)。

CT與計算機技術相結合，實現(xiàn)了置釘?shù)亩喾轿徊榭?、以及實時監(jiān)測，Gebhard等[11]報道該項技術使椎弓根螺釘植入的正確率達90%以上。基于光學紅外線技術基礎產生的影像三維導航系統(tǒng)，需要影像的獲取，將數(shù)據(jù)輸入工作站；手術計劃的制定；以及實現(xiàn)影像空間與手術空間的配對，以免因體位的改變造成誤差，影響置釘?shù)臏蚀_性。導航系統(tǒng)主要由動態(tài)定位框架、紅外攝像機、計算機工作站等設備構成。Assaker等[12]對80例椎弓根釘進行分組，發(fā)現(xiàn)影像輔助椎弓根置入術，其發(fā)生椎弓根釘穿破的概率要小于單單依靠X線技術的概率，且成像技術能夠準確地提供椎弓根軸位相，這對椎弓根的置入有很大的指導意義。

錐形束CT(cone-beam CT，CBCT)是一種新型計算機斷層成像技術，具有影像分辨率高、掃描時間短、操作簡單、放射劑量小等優(yōu)勢，因此基于CBCT的影像導航技術開始逐漸用于脊柱外科手術。CBCT與普通螺旋CT的最大區(qū)別在于普通螺旋CT的投影數(shù)據(jù)是一維的，重建后的圖像數(shù)據(jù)是二維的，重組的三維圖像是連續(xù)多個二維切片堆積而成的，其圖像金屬偽影較重。而CBCT的投影數(shù)據(jù)是二維的，重建后直接得到三維圖像[13]。

CBCT的代表之一為O型臂。新一代便攜式CT掃描儀O型臂的出現(xiàn)，為術中的定位提供了很大幫助，能提供標準二維以及三維立體圖像，其特點包括與傳統(tǒng)手術臺的兼容性，較高的圖像分辨率，能夠大范圍的覆蓋術區(qū)，其圓形設計在不需要重新定位的前提下，實現(xiàn)多平面的圖像采集，匹配的二極管射線接收器可以與導航系統(tǒng)聯(lián)合應用，從而實現(xiàn)自動注冊,其另外一個優(yōu)點就是及時糾正錯誤，避免了二次手術。

Sembrano等[14]在對100例患者應用O型臂后發(fā)現(xiàn)，其能夠有效地檢出腰椎減壓術后殘留狹窄、誤置椎弓根釘以及神經纖維瘤相關脊柱側凸的椎弓根短小畸形。Santos等[15]應用O型臂對9具尸體(C2 to S1)共419枚螺釘進行研究，以切開椎體辨認作為檢驗椎弓根釘置入準確性的金標準。將螺釘?shù)奈恢梅譃?組，居中組、偏內組與偏外組，胸腰椎置釘?shù)臏蚀_率、特異度、敏感度、陽性預測值與陰性預測值分別達到73%、76%、71%、74%、72%。對于頸椎置釘?shù)臏蚀_性稍差。而之后作者再此基礎之上，通過統(tǒng)計學分析得出，結合術者憑經驗對螺釘進釘點位置的感知，可以進一步增加該種技術的準確性[16]。O型臂的應用，并不能顯著提高椎弓根置釘?shù)臏蚀_率，但在置釘所花費的時間方面以及術者所受的放射劑量方面，較C型臂組有明顯減少[13]。Gianaris等[17]應用該項新技術，對10例脊椎病變的患者直接行經皮椎弓根螺釘植入術，既避免了術中應用克氏針可能對周圍神經血管的損害，也防止了克氏針可能出現(xiàn)的彎曲、變形，從而導致置釘準確性的降低。

導航系統(tǒng)有很多不足之處，其費用昂貴，不利于基層醫(yī)院開展。雖然O型臂的出現(xiàn)，實現(xiàn)了自動注冊、實時術中監(jiān)測，而且不需要對點匹配以及表面匹配，但光學導航系統(tǒng)自身存在的不可避免的術中對光學信號傳導的遮擋問題，仍有待解決,此外，追蹤器距離定位椎體越遠，如果超出3個階段，那么其穿透椎弓根的概率可以顯著增高，當位于2個以內時，其概率可以減半。

由此有人提出了應用導航模板，根據(jù)患者脊柱后方的解剖結構，利用逆向工程原理以及快速成形技術生成個體化模具，用于指導術中椎弓根釘?shù)臏蚀_置入。將螺旋CT的掃面結果輸入到工作站內，通過三維重建軟件將目標椎體進行重建，從而設計最佳孔道及所需要的螺釘直徑，然后利用快速成形技術生產出相應的導航模板。Merc等[18]通過對20例患者進行試驗結果得出，在導航模板組，椎弓根釘穿出皮質的概率相比較利用人工觸摸定位，減少了許多。Ma等[19]通過對20具胸椎標本共240例椎弓根螺釘進行研究發(fā)現(xiàn)，導航模板應用于胸椎同樣能明顯減少螺釘?shù)恼`置率，而且與人工置釘相比較，明顯縮短了技術的學習周期，有利于臨床推廣。但該項技術也存在許多缺陷，模板需要同相應的骨性解剖結構相匹配，才能實現(xiàn)準確置釘，故術中將相應椎體背側的軟組織剝離干凈，對骨性結構不能有任何破壞，術中導航模板不能有任何的移位、滑動，才能保證其緊密貼合于相應的骨性解剖結構。也有學者[20]通過自制的椎弓根定位導向器，來提高頸椎椎弓根螺釘植入的準確性。賈衛(wèi)斗等[21]運用該種方法治療了193例下頸椎傷患者，成功率達到98.07%。

Gelalis等[20]對比分析利用人工置入、X線輔助以及導航系統(tǒng)進行椎弓根釘?shù)闹萌耄琗線輔助時的準確率為81%～92%，導航輔助時的準確率為89%～100%。

4 總 結

如何在術中找到一種真正簡單易行的透視方法，來提高術中置釘?shù)臏蚀_性從而及時更改螺釘位置,研究者及臨床工作者們在各個領域都有廣泛的嘗試，但是對于導航、軸位等的準確性，還有待于進一步考證，相信不久的將來必將會出現(xiàn)一套完整的術中系統(tǒng)，可以為脊柱椎弓根置入術提供一個良好的平臺，從而減少不必要的醫(yī)源性損傷。

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