无创经皮经椎弓根三维定位导向器在经皮椎弓根螺钉固定术中的应用
本文原载于《中华创伤骨科杂志》年第12期
经皮椎弓根螺钉固定技术是脊柱疾病治疗的革命性创新[1]，为临床微创技术的发展提供了良好的助力。经皮椎弓根穿刺定位是经皮椎弓根固定手术的重要步骤，术中准确地进行经椎弓根穿刺及置钉是手术成败的关键[2]。我们在前期研究中研制了一种无创经皮腰椎弓根三维定位导向器（中国专利号：ZL.3），经进一步优化组件设计及改善结构，将其应用于临床辅助经皮椎弓根螺钉固定术，并回顾性比较观察其效果，报告如下。
资料与方法一、一般资料
病例纳入标准：腰椎间盘突出症：①患者存在典型的神经根损害和(或)马尾神经损害的临床表现；②所有患者均经正规保守治疗而效果差，严重影响生活；③影像学表现符合。胸腰椎骨折：①Denis分型I型压缩骨折及Ⅱ型爆裂骨折，椎体压缩40%，伤椎椎弓根结构完整；②无神经损伤表现。病例排除标准：腰椎间盘突出症：①无明显神经根损害和（或）马尾神经损害的临床表现；②初发患者，未经正规保守治疗疗程；③轻症患者。胸腰椎骨折：①Denis分型I、Ⅱ型骨折，椎体压缩40%；②Denis分型Ⅲ、Ⅳ型骨折；③合并神经损伤。
年1月至年3月对符合病例纳入和排除标准的采用无创经皮经椎弓根三维定位导向器行经皮椎弓根螺钉固定术的25例患者（定位组）进行回顾性研究，并选择同期采用常规方法徒手定位行经皮椎弓根螺钉固定术的27例患者（徒手组）作为对照组。定位组25例59个椎体，男18例，女7例；年龄27~74岁，平均(56.1±12.7)岁；手术原因：腰椎间盘突出症12例，腰椎不稳4例，骨折9例；徒手组27例67个椎体，男17例，女10例；年龄32~78岁，平均57.3±13.5岁；手术原因：腰椎间盘突出症14例，腰椎不稳5例，骨折8例。两组患者术前一般资料比较差异均无统计学意义(P0.05，表1)，具有可比性。
本研究得到本单位伦理委员会批准，所有患者均签署知情同意书。
32排高速螺旋CT（Siemens公司，德国），C型臂X线影像增强系统（菲利普公司，荷兰）及自行研制的无创经皮经椎弓根手术三维定位导向器（广州市骨科研究所，图1）。
二、治疗方法
术前患者均经过西门子高速螺旋CT行胸腰椎序列的扫描，时间分辨率为ms，0.8s/rote，扫描直径50cm，层厚3.75mm。椎体扫描窗宽，窗位，扫描间隙1.35s。CT扫描平行于椎体终板，层厚0.5mm，扫描范围包括椎弓根及关节突平面。定位器组在三维定位器及C型臂X线影像增强系统辅助下经皮穿刺置钉（图2），徒手组在C型臂X线影像增强系统辅助下徒手进行经皮穿刺置钉。
1．椎弓根螺钉置入角度：
所有患者术前均行腰椎椎弓根CT扫描，获取目标腰椎椎弓根穿刺角度，包括水平面椎弓根螺钉置入角度(transversescrewangle，TSA)及矢状面椎弓根螺钉置入角度(sagittalscrewangle，SSA)。使用Mimics13.1软件获取椎弓根CT扫描图像，将水平面椎弓根最宽图像的层面作为椎弓根轴心片[3]，在该轴心片上测量TSA角、SSA角及脊柱中线至皮肤穿刺点的距离(图3)。
2．术前穿刺点的确定：
常规术前行目标椎弓根定位，采用C型臂X线机摄正、侧位片确定椎弓根体表投影。根据椎弓根体表投影标记椎弓根穿刺点。以椎弓根穿刺点为中心，做脊柱后中线的垂直线，测量其距离。根据患者术前CT测量的数据，选取椎弓根最大直径层面的中轴线延长与腰背部皮肤相交点[4]，作为经皮穿刺入针点，并经C型臂X线片再次确认，C型臂球管投照方向与脊柱的轴线取垂直，透视下调整骨性椎弓根入点与皮肤穿刺点间距离的差异。在穿刺点及穿刺距离确定的情况下，定位器还原椎弓根穿刺的空间角度而完成穿刺，可以在不同的脊柱节段应用。
3．手术方法：
患者取俯卧位，根据术前CT扫描的椎弓根横断图像，两椎弓根中轴线与皮肤交点至腰背部皮肤中线的距离[5]，确定经皮穿刺的定位点。在皮肤上标记出脊柱中线，行脊柱正、侧位透视，定位椎弓根体表投影，并画出该点与脊柱中线的垂直线，测量其距离。三维定位导向器置于皮肤穿刺点，根据CT测量TSA角及SSA角，调校并固定三维定位器上导向穿刺针的空间转向角度，定位器中轴线与脊柱中轴线平行，定位器导针尖与椎弓根体表投影皮肤穿刺定位点相重合，依据术前CT测量数值设定定位器的穿刺角度，定位器指针沿矢状面进行穿刺角度调节及设定。穿刺过程中使用C型臂X线机辅助，摄胸腰椎正、侧位片证实穿刺位置方向的准确性，了解定位针在椎体内的穿刺深度，导入椎弓根螺钉(图4，图5，图6)。
4．评价方法：
记录两组患者的穿刺定位时间、术中使用C型臂X线机的透视次数、穿刺置钉定位准确率。CT测量并记录目标椎弓根术前的TSA角及SSA角，与椎弓根置钉术后TSA角及SSA角进行比较。TSA角、SSA角定位准确率依据术中透视、术中手术探查或术后CT扫描等方法进行验证。
三、统计学处理
采用SPSS15.0统计学软件，计量资料首先使用Shapiro-Wilk检验判断数据是否为正态分布，其中年龄、TSA角、SSA角均为正态分布，且方差齐性，以±s表示，两组患者计量资料的比较采用两独立样本t检验，计数资料或率的比较采用χ2检验，P0.05认为差异有统计学意义。
结果所有手术均顺利完成。定位组的穿刺定位时间[(7.4±3.2)min]和X线透视次数[(3.4±1.9)次]均少于徒手组[(12.3±4.4)min和(6.4±2.2)次]，差异有统计学意义(t=6.，P=0.；t=6.，P=0.)。术后行CT扫描了解钉道情况，徒手组穿破椎弓根内壁4例，穿破椎弓根外壁3例，螺钉过度头偏或尾偏3例。定位组穿破椎弓根内壁1例，穿破椎弓根外壁1例，螺钉过度头偏或尾偏2例。定位组TSA角、SSA角偏差率（6.5%±2.6%、9.6%±3.8%）低于徒手组（18.6%±5.8%、16.0%±3.8%），差异均有统计学意义(P0.05，表2)。所有患者术后均无发生伤口出血、感染、伤口愈合不良等相关并发症。
讨论一、经皮经椎弓根手术的微创优势及器械发展
后路开放切开复位短节段椎弓根钉棒内固定术是治疗胸腰段骨折等疾病的主要方法[6]。一直以来，很多学者[7]致力于脊柱微创技术。椎弓根螺钉内固定在脊柱三柱固定生物力学方面具有优越性，能够为脊柱提供即刻、最坚强的三柱稳定性，且对神经血管或内脏结构没有影响，在脊柱外科手术中的应用日趋普遍，疗效确切[8]。经过多年的努力，经皮椎弓根螺钉固定技术已在胸腰椎疾患的手术治疗中得到广泛应用[9,10]，可以使手术微创化，对椎旁肌肉剥离较少，手术出血量少[11]，降低了传统手术入路对腰骶部软组织广泛剥离和过度牵拉所造成的损伤[12]，减少产生脊柱术后融合病的风险，可以有效减少手术并发症的发生[13]，患者术后康复更快。Sihvonen等[14,15]认为微创手术可以有效保护背部的神经肌肉组织，推荐采用经皮经椎弓根手术治疗脊柱退变性。
经皮椎弓根穿刺置钉是经皮椎弓根内固定术的基础[16]。椎弓根位于皮下深部，准确置入必须寻找骨性标志来帮助定位[17]，以往定位往往需要开放手术，创伤较大。以往的椎弓根置钉依赖于术者准确的徒手定位并辅以X线透视，患者及术者均接触较多有害的X线辐射，对身体健康造成一定程度的危害。准确的徒手定位也需要术者丰富的手术经验，医院的医师因技术原因而开展该项业务较为困难。在经皮经椎弓根三维定位导向器的辅助下，可以有效辅助脊柱手术椎弓根置钉。
二、手术辅助定位器械的构造及使用原理
本研究使用自行研制的新型经皮经椎弓根三维定位导向器，该装置由2个半圆形旋转轴组成，旋转轴上刻有旋转刻度。两个半圆旋转轴可以同时任意角度旋转，在空间还原椎弓根穿刺的矢状面及水平面穿刺角。该半圆形旋转轴为镏空结构，旋转轴运动形成中间洞孔作为定位导针的通过空间，角度调整设定后锁定螺钉，进而锁定穿刺导针的空间位置。其工作原理为：将三维导向器的空间穿刺角度输入旋转轴，转动旋转轴将其调至预定角度，锁定螺栓固定。将定位针针尖与腰背部皮肤置钉点重合，以该点为导向，进行经皮穿刺。在穿刺的过程中使用C型臂X线机进行透视辅助，辅助手术及证实穿刺效果。与前代定位器相比，改进了定位器的机械构件的组成，保留关键的空间调节机构，取消支撑架，大大减轻了总体质量，利于消毒及术中操作的便利性。
三、经皮经椎弓根三维定位导向器对提高椎弓根穿刺效率的影响
经皮椎弓根螺钉内固定术的基础手术操作是准确的椎弓根穿刺。准确的穿刺钉道是进行下一步手术的必要要求。对腰椎疾病患者进行经皮椎弓根螺钉固定术之前，定位非常重要。常规方法徒手置钉定位存在一定的偏差率，穿刺所用的时间较长，要经过多次X线透视，对人体损伤较大。
本研究对新型经皮经椎弓根三维定位导向器和常规方法徒手定位方式在经皮椎弓根螺钉固定术中的应用进行对比分析，发现在经皮椎弓根螺钉固定术中利用新型经皮腰椎弓根三维定位导向器进行定位所用到的X线透视次数要少于常规方法徒手定位，新型经皮腰椎弓根三维定位导向器进行穿刺所用的时间要低于常规方法徒手定位，新型经皮经椎弓根三维定位导向器进行定位时的TSA角偏差率和SSA角偏差率都低于常规徒手置钉。
四、经皮经椎弓根三维定位导向器使用的局限性
经皮经椎弓根三维定位导向器的临床应用仍是处于较为初步的阶段，其有效性、便利性及安全性均需进一步验证。本研究临床病例数量较少，研究周期短，术后长期随访时间不充足，远期效果尚需进一步临床应用以获取更多的验证。
综上所述，新型经皮经椎弓根三维定位导向器辅助经皮椎弓根螺钉固定手术可以有效减少经皮椎弓根穿刺定位过程中使用X线透视的次数，缩短手术时间，提高穿刺正确率，不增加手术并发症，可有效辅助临床经皮椎弓根内固定术，值得推广应用。
参考文献（略）
（收稿日期：-07-27）
（本文编辑：张宁）
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