呂浩然 楊進(jìn)順 黃 彥 趙 玉 吳登將

(廣州醫(yī)科大學(xué)附屬第二醫(yī)院骨外科，廣州市 510260)

三維導(dǎo)航引導(dǎo)下骨水泥椎體強(qiáng)化椎弓根釘在骨質(zhì)疏松患者中的應(yīng)用研究▲

呂浩然 楊進(jìn)順*黃 彥 趙 玉 吳登將

(廣州醫(yī)科大學(xué)附屬第二醫(yī)院骨外科，廣州市 510260)

目的探討骨質(zhì)疏松患者應(yīng)用三維導(dǎo)航引導(dǎo)行骨水泥椎體強(qiáng)化椎弓根釘后椎體固定的臨床效果。方法共51例骨質(zhì)疏松患者，實(shí)驗(yàn)組28例于三維導(dǎo)航引導(dǎo)下應(yīng)用骨水泥行椎弓根釘?shù)淖刁w強(qiáng)化；對照組23例，術(shù)中C型臂X光機(jī)監(jiān)視下應(yīng)用骨水泥行椎弓根釘?shù)淖刁w強(qiáng)化。術(shù)后2周內(nèi)復(fù)查X線片比較，觀察兩組患者內(nèi)固定物有無松動、骨水泥有無滲漏。結(jié)果術(shù)后所有患者腰痛及下肢神經(jīng)壓迫癥狀均明顯緩解。術(shù)后復(fù)查X線片實(shí)驗(yàn)組均未發(fā)現(xiàn)椎弓根螺釘?shù)乃蓜?、脫出或骨水泥周圍滲漏，僅1例靜脈滲漏；對照組患者發(fā)現(xiàn)1例螺釘松動，5例骨水泥滲漏；差別有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。結(jié)論三維導(dǎo)航引導(dǎo)下對骨質(zhì)疏松患者行骨水泥椎體強(qiáng)化椎弓根釘固定，可防止椎弓根釘?shù)乃蓜?、脫落，并確保無骨水泥滲漏，是一種理想的脊柱手術(shù)方法。

三維導(dǎo)航；骨水泥；椎弓根螺釘；骨質(zhì)疏松

目前，脊柱外科領(lǐng)域中椎弓根釘、棒固定技術(shù)已經(jīng)成為最常用的內(nèi)固定技術(shù)。隨著我國人口老齡化的日益加劇，越來越多的骨質(zhì)疏松患者因脊柱疾病需要行脊柱椎弓根釘內(nèi)固定手術(shù)[1]。但是，骨質(zhì)疏松嚴(yán)重影響釘-骨界面的結(jié)合強(qiáng)度，椎弓根螺釘?shù)姆€(wěn)定性大大下降，常常導(dǎo)致術(shù)后螺釘?shù)乃蓜?、退出等并發(fā)癥。因此，如何有效地防止螺釘松動、提高骨質(zhì)疏松情況下椎弓根螺釘?shù)姆€(wěn)定性，是一個(gè)關(guān)鍵性的難題。本院2011年 2月至2012年12月對28例嚴(yán)重骨質(zhì)疏松患者應(yīng)用三維導(dǎo)航引導(dǎo)成功實(shí)施了骨水泥椎體強(qiáng)化后椎弓根螺釘內(nèi)固定，與傳統(tǒng)X光機(jī)監(jiān)測相比，大大地提高了手術(shù)的安全性及臨床效果，總結(jié)如下。

1 臨床資料

1.1 一般資料 本研究51例患者中，男22例，女31例；年齡為52～83歲，平均63.6歲；腰椎間盤突出癥21例，腰椎管狹窄癥16例，退變性滑脫并椎管狹窄5例，椎體骨折并后凸畸形7例，腰椎間盤突出并椎管狹窄2例。所有患者均有腰痛及下肢神經(jīng)根癥狀，如下肢無力、胸背痛或間歇性跛行等。所有患者術(shù)前進(jìn)行雙能X線吸收骨密度儀的股骨頸骨密度測量。參考1999年中國制訂標(biāo)準(zhǔn)，雙能X線吸收測量儀(DEXA)測量峰值骨量(M±SD)為正常參考值，M>-1SD為正常；M<-2SD以上為骨質(zhì)疏松癥。術(shù)前并發(fā)癥調(diào)查顯示：糖尿病5例，高血壓病11例，冠心3例，腦梗死2例。

1.2 設(shè)備和器械 我院2011年2月引進(jìn)Siemens ISO-C3D Interface術(shù)中三維影像系統(tǒng)硬件的主機(jī)是專業(yè)圖像工作站，運(yùn)算速度快、圖形處理能力強(qiáng)、可靠性高，被公認(rèn)為目前較好的圖像處理系統(tǒng)；雙目紅外線攝像機(jī)能為醫(yī)生同時(shí)提供完備的有線(主動)和無線(被動)定位系統(tǒng)，醫(yī)生既可以使用有線探針，也可以使用無線探針手術(shù)或是選用兩者結(jié)合；導(dǎo)航系統(tǒng)還為各種手術(shù)應(yīng)用提供了除支撐臂、定位框架、適配器、標(biāo)記物和附件以外的專用的系列手術(shù)工具，這些手術(shù)工具都是根據(jù)各種手術(shù)的特點(diǎn)專門設(shè)計(jì)的，具有很高的精確度；美敦力公司的Stealth Station Sys導(dǎo)航軟件系統(tǒng)涉及到大量的數(shù)據(jù)處理、圖像重建，他所能夠?qū)崿F(xiàn)的大量功能與后臺強(qiáng)大而復(fù)雜的軟件支持密切相關(guān)。系統(tǒng)軟件的復(fù)雜程度還在于它的兼容性和簡便性，為了用戶更加簡單易懂地操作界面，使醫(yī)生易于掌握，手術(shù)當(dāng)中得心應(yīng)手，軟件在現(xiàn)行的導(dǎo)航系統(tǒng)上不但能提供完整的系統(tǒng)功能，而且為今后的升級預(yù)置了足夠的上升空間，強(qiáng)大的三維重建功能使醫(yī)生能毫不費(fèi)力地迅速獲得目標(biāo)結(jié)構(gòu)的三維重建影像，并且可按手術(shù)需要對三維影像進(jìn)行操作、處理。

1.3 手術(shù)方法 51例患者中，隨機(jī)抽取23例做對照組，普通C型臂X光機(jī)監(jiān)測下椎體強(qiáng)化椎弓根螺釘固定；28例患者為實(shí)驗(yàn)組，行三維導(dǎo)航引導(dǎo)下椎體強(qiáng)化椎弓根螺釘固定。椎弓根螺釘固定3個(gè)節(jié)段(8枚)12例，2個(gè)節(jié)段(6枚)15例，1個(gè)節(jié)段(4枚)24例。固定節(jié)段最高為T8，最低為L5。所有患者均無明顯的手術(shù)禁忌證。病人采用氣管插管全麻，腹部墊高俯臥位。開啟導(dǎo)航系統(tǒng)后常規(guī)向?qū)Ш较到y(tǒng)輸入患者資料并選擇3D-CT導(dǎo)航模式。病人采用俯臥位，常規(guī)消毒鋪巾行后正中切口，根據(jù)術(shù)前確定的融合范圍顯露后方結(jié)構(gòu)。剝離椎旁肌顯露棘突、椎板、關(guān)節(jié)突，將參考架固定于臨近的上位1～2椎體棘突，以不妨礙手術(shù)操作為標(biāo)準(zhǔn)。在C臂機(jī)影像增強(qiáng)器上安裝好定位環(huán)，將參考環(huán)和參考架的反射球置于雙目紅外線攝像機(jī)的接收范圍內(nèi)。選擇配準(zhǔn)方式為點(diǎn)匹配法，在脊柱模板上調(diào)整上、下鍵選擇導(dǎo)航的節(jié)段，使用有線引導(dǎo)棒點(diǎn)觸關(guān)節(jié)突的影像與已注冊的腰椎正側(cè)位影像上相應(yīng)的椎弓根解剖點(diǎn)重疊定位，選擇椎弓根螺釘進(jìn)釘點(diǎn)及進(jìn)釘方向和深度，經(jīng)孔道置入直徑為3.5 cm的骨水泥套管，深度為30～40 mm。按說明調(diào)勻骨水泥，用注射器抽取后在透視監(jiān)測下將骨水泥緩慢加壓注入椎體，在透視下監(jiān)測骨水泥的量和注入速度，平均每側(cè)椎弓根注入2.8(2.4～3.4)mL。注入骨水泥的同時(shí)應(yīng)密切注意患者的血壓、心率和呼吸等指標(biāo)變化。完畢后拔出骨水泥套管，選用合適直徑和長度的螺釘擰入椎弓根內(nèi)。然后進(jìn)行椎板減壓/神經(jīng)根松解，必要時(shí)行椎間盤切除等操作，減壓完成、骨水泥徹底凝固后進(jìn)行上棒固定和矯形。術(shù)后1周帶腰圍或支具下床活動。

1.4 評價(jià)方法 將實(shí)驗(yàn)組患者術(shù)后2周內(nèi)的X線片和對照組復(fù)查的X線片行比較，觀察比較椎弓根釘、棒內(nèi)固定物有無松動、骨水泥有無滲漏等并發(fā)癥。

2 結(jié) 果

所有患者腰痛及下肢神經(jīng)壓迫癥狀均明顯緩解，術(shù)后均未發(fā)生神經(jīng)損傷及血管栓塞等并發(fā)癥。對照組23例中有4例患者發(fā)生骨水泥周圍滲漏跡象(見圖1)，1例螺釘松動，無連接棒松動(共21.7%)。實(shí)驗(yàn)組28例均未發(fā)現(xiàn)椎弓根螺釘?shù)乃蓜?、脫出及骨水泥向周圍組織滲漏，僅1例(3.6%)骨水泥進(jìn)入靜脈內(nèi)，見圖2、圖3。兩組術(shù)后并發(fā)癥發(fā)生率差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。

圖1 常規(guī)C形臂X光機(jī)監(jiān)控下的椎體強(qiáng)化術(shù)后X光片，可見骨水泥位置向滲漏，水泥位置欠佳

圖2 三維導(dǎo)航監(jiān)控下椎體強(qiáng)化術(shù)后X光片，骨水泥無滲漏，水泥均在椎體前2/3，位置佳

圖3 三維導(dǎo)航監(jiān)控下椎體強(qiáng)化術(shù)后CT掃描片，螺釘角度深度均佳，骨水泥分布均勻，螺釘在水泥中心

3 討 論

自椎弓根螺釘臨床使用獲得成功以來，椎弓根螺釘內(nèi)固定系統(tǒng)因其解剖復(fù)位、短節(jié)段固定和三維堅(jiān)強(qiáng)固定等優(yōu)點(diǎn)而被迅速推廣，是目前臨床上應(yīng)用最廣泛的脊柱后路內(nèi)固定方法[2]。然而對于骨質(zhì)疏松患者，因其脊柱的骨質(zhì)狀況較差，不能給內(nèi)固定物提供牢固的骨強(qiáng)度支持，隨著負(fù)重的產(chǎn)生，內(nèi)固定植入界面漸進(jìn)地破壞而導(dǎo)致后期的內(nèi)固定螺釘松動和脫落，容易使固定失敗。

影響椎弓根螺釘穩(wěn)定性的因素主要有螺釘?shù)闹睆健⒅踩胛恢煤头较?、進(jìn)釘技術(shù)以及椎體的骨質(zhì)狀況等[3]。通過改進(jìn)內(nèi)固定螺釘?shù)目膳虼蟮脑O(shè)計(jì)，以分散固定界面應(yīng)力，是預(yù)防螺釘松動的常用方法，可以在一定程度上維持和改善內(nèi)固定強(qiáng)度，有利于患者早期下床功能鍛煉和促進(jìn)椎體間的骨融合。但是，較大直徑的椎弓根螺釘增加了螺釘橫截面，當(dāng)螺釘截面積增大到占椎弓根橫截面積的90%以上時(shí)，不但沒能明顯增加固定強(qiáng)度，反而易使椎弓根爆裂骨折，且增加直徑對骨質(zhì)疏松骨質(zhì)不起明顯作用[4]。有報(bào)道用骨屑或火柴棒狀骨填充釘?shù)酪郧蠓€(wěn)定螺釘，限于局部釘?shù)纼?nèi)植骨容積的有限性，其后期穩(wěn)定效果至今未見肯定的報(bào)道。椎弓根是一狹小的結(jié)構(gòu)，術(shù)中或術(shù)后螺釘一旦松動，重新固定將變得困難。這種情況下，需要對椎弓根螺釘?shù)墓潭ㄟM(jìn)行特殊的處理，以提高固定的強(qiáng)度，即為椎弓根螺釘?shù)膹?qiáng)化固定。骨水泥(PMMA)因機(jī)械強(qiáng)度高、固定牢靠、凝固迅速、操作方便等優(yōu)點(diǎn)而成為目前臨床上脊柱外科最常用的固化材料之一。

骨水泥強(qiáng)化后的椎弓根螺釘?shù)姆€(wěn)固性取決于釘-骨水泥界面和骨水泥-骨界面的連接強(qiáng)度，骨水泥強(qiáng)化的椎弓根螺釘能顯著提高螺釘?shù)妮S向拔出力和抗疲勞能力[5]。螺釘強(qiáng)化的方法主要有三種：①釘?shù)缽?qiáng)化是在已經(jīng)開口-開路的標(biāo)準(zhǔn)椎弓根釘?shù)纼?nèi)注射骨水泥后旋入椎弓根螺釘；②植入帶側(cè)孔的螺釘后再注入骨水泥；③椎體強(qiáng)化是注入骨水泥后植入椎弓根螺釘。釘?shù)缽?qiáng)化是先準(zhǔn)備釘?shù)溃ㄟ^釘?shù)雷⑷牍撬嗪笾踩胱倒葆?，釘?shù)缽?qiáng)化的骨水泥注射量較少，通常少于1 ml/釘?shù)?，螺釘?shù)陌殉至τ邢?，骨水泥注入椎弓根因螺釘擠壓發(fā)生骨水泥椎弓根內(nèi)泄漏的幾率很高。骨水泥伴有聚合熱損傷效應(yīng)、毒性、不可吸收、等缺點(diǎn)，聚合反應(yīng)時(shí)產(chǎn)生的高熱可損傷周圍的骨組織，誤注和溢出的也有損傷脊髓和神經(jīng)根的危險(xiǎn)。帶側(cè)孔的螺釘是先植釘后通過中空的帶有側(cè)孔的椎弓根釘注入骨水泥，根據(jù)側(cè)孔位置設(shè)定，骨水泥被注入椎體內(nèi)或椎弓根內(nèi)，注入骨水泥后的螺釘被強(qiáng)化。側(cè)孔釘技術(shù)簡便易行，節(jié)約時(shí)間，利于骨水泥凝固過程中的時(shí)機(jī)把握。帶側(cè)孔的釘需要加壓灌注骨水泥，加壓有利于骨水泥在松質(zhì)骨內(nèi)的彌散，提高與骨的接觸面積，增加固定強(qiáng)度，當(dāng)然也增加骨水泥泄漏的可能。此技術(shù)不足之處有骨水泥彌散不均勻，中空的螺釘強(qiáng)度不夠而容易斷釘，且費(fèi)用較高。椎體強(qiáng)化是先經(jīng)椎弓根注射骨水泥后旋入椎弓根螺，骨水泥在椎體松質(zhì)骨中擴(kuò)散，與骨的接觸面增加，而且釘-骨水泥界面的連接強(qiáng)度相當(dāng)牢固，因此椎體強(qiáng)化螺釘?shù)姆€(wěn)定性得到更大地加強(qiáng)。國外報(bào)道此椎體強(qiáng)化方法可以顯著提高椎弓根螺釘在骨質(zhì)疏松患者體內(nèi)的穩(wěn)定性，有效地防止脊柱內(nèi)置物的松動、脫出等并發(fā)癥，是恢復(fù)骨質(zhì)疏松脊柱穩(wěn)定性的一種有效的方法，其作用強(qiáng)度較單純骨水泥進(jìn)行釘?shù)缽?qiáng)化更顯著，取得了較好的臨床效果[6]。但操作中因骨水泥早期的液態(tài)性質(zhì)導(dǎo)致容易向椎體周圍溢漏，不同醫(yī)生因手術(shù)技巧的差異導(dǎo)致術(shù)后骨水泥滲漏率的報(bào)道也各不相同[7]。

計(jì)算機(jī)導(dǎo)航系統(tǒng)被應(yīng)用于脊柱內(nèi)固定是脊柱外科發(fā)展的一個(gè)重大成就，改變了脊柱外科醫(yī)生長期依賴臨床經(jīng)驗(yàn)及依靠脊椎局部解剖特征來徒手置釘?shù)挠^念，提高了置釘?shù)臏?zhǔn)確性和安全性[8]。目前術(shù)中即時(shí)三維影像導(dǎo)航系統(tǒng)是臨床最佳的導(dǎo)航系統(tǒng)，術(shù)中一次CT三維掃描，因術(shù)中患者體位未變而不存在圖像匹配的誤差，對脊柱后路結(jié)構(gòu)解剖標(biāo)志特征無要求。我院2011年引進(jìn)術(shù)中CT即時(shí)三維導(dǎo)航系統(tǒng)以來，共完成骨質(zhì)疏松脊柱椎弓根釘棒內(nèi)固定手術(shù)28例，術(shù)中可準(zhǔn)確控制手術(shù)器械的位置、入釘點(diǎn)、鉆孔的方向、角度和深度的變化，同時(shí)三維影像可即時(shí)更新圖像顯示，術(shù)者在其輔助下可以按需要隨意建立椎弓根螺釘最佳進(jìn)入路徑，隨機(jī)設(shè)計(jì)、更改手術(shù)方案，術(shù)中操作形象化、多維化可以使骨水泥能有很好的分布且不發(fā)生滲漏，使螺釘按照最佳的路徑有計(jì)劃、精確地置入。手術(shù)中應(yīng)注意對參考架進(jìn)行牢固地固定，并對骨水泥注入時(shí)機(jī)及注入量進(jìn)行嚴(yán)格的把握。因?yàn)檫^早過稀或量多易滲入血管及椎管內(nèi)，過遲過稠或量少，骨水泥擠入骨小梁減少，起不到強(qiáng)化的效果。 因此，需在持續(xù)透視下將骨水泥緩慢加壓注入椎體內(nèi)，時(shí)刻監(jiān)測骨水泥的量和注入速度。筆者的經(jīng)驗(yàn)是單側(cè)椎弓根骨水泥注入量以2.8 ml/釘?shù)罏橐恕?/p>

本組28例患者在導(dǎo)航監(jiān)控下植入胸、腰部的椎弓根螺釘，無1例發(fā)生神經(jīng)、心血管及肺部損傷，術(shù)后復(fù)查X線片和CT，無螺釘松動和螺釘斷裂。從術(shù)前、術(shù)后的影像學(xué)資料也可以明確看到螺釘均在椎弓根的骨水泥中心內(nèi)，骨水泥彌散好，螺釘?shù)慕嵌?、深度均佳，手術(shù)效果遠(yuǎn)好于傳統(tǒng)C形臂X光機(jī)監(jiān)控下的脊柱內(nèi)固定手術(shù)結(jié)果。顯示了在骨質(zhì)疏松患者脊柱變異復(fù)雜、解剖結(jié)構(gòu)越不明確的情況下，術(shù)中三維導(dǎo)航下椎體強(qiáng)化椎弓根螺釘相對于其他影像輔助系統(tǒng)的明顯優(yōu)勢，是目前微創(chuàng)脊柱手術(shù)中的一種理想手術(shù)方法。

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微創(chuàng)醫(yī)學(xué)技術(shù)信息動態(tài)

可用于微創(chuàng)技術(shù)中的光子器件

利用光來傳遞信息的光子集成電路，應(yīng)該能夠加速電子設(shè)備的小型化。不過，光子器件的研制，會面臨一個(gè)挑戰(zhàn)：它們的最小尺寸存在一個(gè)極限。光的衍射極限，決定了無法將光限制在比其半個(gè)波長更小的空間里。同時(shí)，光波長比任何納米電子器件本身都要大10～100倍。

目前，科學(xué)家正在想辦法突破這個(gè)極限：利用固態(tài)等離子體激光器來傳遞信息。等離子體激光器是一個(gè)由納米半導(dǎo)體線和金屬線構(gòu)成的網(wǎng)格，網(wǎng)格相互交錯(cuò)，形成了一個(gè)個(gè)方形空腔，可以用來產(chǎn)生激光。由于這些方腔可以小至衍射極限的1/100，大概就可以達(dá)到計(jì)算機(jī)芯片上晶體管的尺寸。如果研究人員能夠成功利用納米線制備出上述方腔，產(chǎn)生微細(xì)的激光束，那么就有可能以這一進(jìn)展為基礎(chǔ)，制造出足夠小的、適于安裝在微型晶體管之前的光學(xué)系統(tǒng)。

StudyontheapplicationofPMMA-reinforcedpediclescrewsguidedby3Dnavigationinosteoporosispatients

LVHaoran,YANGJinshun*,HUANGYan,ZHAOYu,WUDengjiang

(DepartmentofOrthopedics,theSecondHospitalAffiliatedtoGuangzhouMedicalCollege,Guangzhou510260,Guangdong,P.R.China)

ObjectiveTo explore the clinical effect of poly methylmethacrylate(PMMA)-reinforced pedicle screws guided by 3D navigation on osteoporosis patients.MethodOf 51 osteoporosis patients, 28 of the experimental group were treated with PMMA-reinforced pedicle screws guided by 3D navigation, while 23 of the control by C-arm X-ray. 2 weeks after operation, pedicle screw loosening and PMMA leakage were monitored by X-ray.ResultSymptoms like backache and nerve compression of lower limbs in both groups alleviated obviously after operation. Postoperative X-ray showed: except for 1 venous leakage, no pedicle screw loosening or PMMA leakage were detected in the experimental group, while 1 developed pedicle screw loosening and 5 developed PMMA leakage in the control group(P<0.05).ConclusionPMMA-reinforced pedicle screws guided by 3D navigation can prevent the pedicle loosening and PMMA leakage for osteoporosis patients, indicating it as an ideal spinal surgery.

3D navigation; Poly methylmethacrylate; Pedicle screw; Osteoporosis

廣東省醫(yī)學(xué)科研基金項(xiàng)目(編號：A2011264)；廣東省科技廳基金項(xiàng)目(編號：2011B031800251)

呂浩然(1971～)，男，博士，主任醫(yī)師，研究方向：脊柱脊髓損傷。

R 687.3

A

1673-6575(2014)04-0398-04

10.11864/j.issn.1673.2014.04.03

2014-03-03

2014-05-03)

*通訊作者