螺旋CT三維重建輔助胸腰椎骨折椎弓根釘置入的準確性評價

湖北醫(yī)藥學院附屬人民醫(yī)院(湖北省十堰市人民醫(yī)院)(湖北 十堰 442000)

熊亮 周霖 曾蕾 曹洪 李云廣

胸腰椎骨折是臨床常見的脊柱損傷之一，以外界暴力、骨質疏松為主要致傷原因，隨著現(xiàn)代工業(yè)化發(fā)展及社會人口老齡化日益嚴重，其發(fā)生率逐年增高，嚴重威脅人們身心健康。椎弓根螺釘內固定術是目前治療胸腰椎骨折的重要手段，但手術操作復雜、對椎弓根螺釘置入準確度有較高要求，稍有不慎易致血管、神經損傷[1]。傳統(tǒng)置入技術依賴解剖標志識別及手術醫(yī)師主觀經驗，即使是經驗豐富者亦可能出現(xiàn)置釘不良的情形。計算機導航技術是由計算機圖像處理技術、立體定位技術、醫(yī)學影像技術發(fā)展而來的一項新型醫(yī)學生物技術。借助該技術，醫(yī)師可在三維圖像指導下進行手術，使得置釘過程更為微創(chuàng)、準確[2]。對于胸椎、頸椎等螺釘置入難度大的部位，在計算機導航輔助下也可順利完成植入[3-4]。本研究將CT三維重建導航應用于胸腰椎骨折椎弓根置釘術中，并與徒手置釘法進行對比，旨在探討術前CT三維重建輔助胸腰椎骨折椎弓根螺釘置入的準確性及安全性，現(xiàn)報告如下。

1 資料與方法

1.1 一般資料 選取2015年3月～2018年3月在我院因胸腰椎骨折行椎弓根螺釘置入的患者120例。納入標準：(1)經CT檢查確診為胸腰椎骨折，有明確手術指征；(2)年齡18～80歲；(3)無脊髓、神經損傷；(4)受傷至手術時間≤14d；(5)愿意接受研究。排除標準：(1)由骨質疏松、脊柱結核等因素所致骨折；(2)合并強直性脊柱炎者；(3)伴其他嚴重系統(tǒng)疾病者；(4)妊娠期或哺乳期女性；(5)惡性腫瘤患者；(6)依從性差者。以隨機數(shù)字表法對入組患者進行分組：徒手組(n=60)和三維輔助組(n=60)。徒手組：男、女分別32例、28例；年齡(44.25±12.36)歲；體質量(62.53±9.46)kg；骨折部位：胸椎骨折、腰椎骨折、胸腰椎連續(xù)骨折分別8例、39例、13例；骨折AO分型：A1型、A2型、A3型分別28例、14例、18例；受傷至手術時間(4.87±1.38)d。三維輔助組：男、女分別34例、26例；年齡(45.78±10.58)歲；體質量(63.74±10.25)kg；骨折部位：胸椎骨折、腰椎骨折、胸腰椎連續(xù)骨折分別9例、39例、12例；骨折AO分型：A1型、A2型、A3型分別26例、17例、17例；受傷至手術時間(4.74±1.41)d。兩組一般資料滿足均衡性(P＞0.05)。本研究獲得醫(yī)院倫理委員會批準，所有患者對研究知情并簽署同意書。

1.2 設備及方法

1.2.1 設備：C臂透視機(德國西門子公司)、SOMATOM Definition雙源64排螺旋CT(德國西門子公司)、脊柱導航系統(tǒng)及CT三維重建導航配套軟件(美國Sofarmor公司)。

1.2.2 手術方法

1.2.2.1 三維輔助組：術前均根據(jù)手術體位完成CT掃描，獲取數(shù)據(jù)以DICOM格式保存。將CT數(shù)據(jù)上傳至影像工作站，應用synergy Spine 1.5軟件進行CT三維重建，設計出虛擬釘?shù)?，制定手術計劃。參照CT三維重建數(shù)據(jù)，于虛擬手術椎體后柱面進行匹配點選取，匹配點選擇盡可能為術中易顯露的骨性標志，用于術中點注冊。于患者腳端放置影像工作站，調整工作站適宜位置，保證其立體定位紅外探頭覆蓋、探查范圍。再以同法行胸椎后棘突、椎板等后柱骨性結構暴露，于手術節(jié)段上下棘突行參考環(huán)安裝，注冊導航探針及其他器械。手術醫(yī)師采用探針于脊柱后柱上勾選出術前確定的匹配點，逐一完成匹配注冊(精度在3.0以內可被程度通過)，融合匹配工作站獲取位置數(shù)據(jù)與虛擬三維CT模型數(shù)據(jù)后，得到三維立體解剖圖像，模擬最理想進釘路線(圖1-4)。多視角三維圖像導航下做好釘?shù)罍蕚?，然后根?jù)規(guī)劃設計置入椎弓根螺釘(圖5-8)。術中C型臂X線透視下明確置釘角度、位置。

1.2.2.2 徒手置釘組：充分暴露術野后，結合術前影像資料及術中解剖標志確定進針位置、方向，手術醫(yī)師憑經驗進行釘?shù)罍蕚洳⒅萌肼葆敗?/p>

1.3 觀察指標

1.3.1 置釘準確性：術后3d進行X線及CT復查，參照Richter分類標準[5]，根據(jù)螺釘有無穿破椎弓根皮質和穿入深度來評價螺釘置入準確性：①：螺釘完全處于椎弓根內，未穿透皮質，為優(yōu)；②僅螺釘螺紋刺入椎弓根狹部皮質，但穿出部分＜螺釘直徑1/4，無周圍神經、血管損傷風險，為良；③螺釘穿刺入椎弓根狹部皮質部分≥螺釘直徑1/4，有明顯周圍神經、血管損傷風險。優(yōu)良率=(優(yōu)螺釘數(shù)+良螺釘數(shù))/置釘總數(shù)×100%。

表1 兩組置釘優(yōu)良率比較[例(%)]

表2 兩組釘?shù)罍蕚鋾r間、置釘出血量比較

表2 兩組釘?shù)罍蕚鋾r間、置釘出血量比較

表3 兩組并發(fā)癥比較[例(%)]

表4 兩組手術前后JOA評分比較

表4 兩組手術前后JOA評分比較

1.3.2 置釘時間、置釘出血量：記錄術中置釘時間及置釘出血量，其中三維輔助組從棘突上行參考環(huán)安裝起計時，至釘?shù)罍蕚淙客瓿刹⒊晒χ萌肼葆斖Ｖ褂嫊r，并測定吸引瓶所收集的術野出血量；徒手置釘組由后柱骨性充分暴露起計時，至釘?shù)罍蕚淙客瓿刹⒊晒χ萌肼葆斖Ｖ褂嫊r，并測定吸引瓶所收集的術野出血量。

1.3.3 并發(fā)癥：記錄手術并發(fā)癥，包括神經損傷、血管損傷、切口感染、切口愈合不良等。

1.3.4 日本骨科協(xié)會(japanese orthopaedic association,JOA)評分[6]：分別于術前及術后3個月、6個月行JOA評分，包括主觀癥狀、臨床體征及日常生活受影響程度三個方面，評分越高表示恢復越好。

1.4 統(tǒng)計學分析 定性變量以例(%)進行描述，比較行χ2檢驗；定性變量均符合正態(tài)分布以進行描述，比較行t檢驗；以P＜0.05為差異有統(tǒng)計學意義。

2 結 果

2.1 置釘準確性 120例患者共置釘769枚，優(yōu)良置釘708枚(92.07%)。三維輔助組置釘優(yōu)良率明顯高于徒手置釘組(P＜0.05)。見表1。

2.2 釘?shù)罍蕚鋾r間、置釘出血量 與徒手置釘組相比，三維置釘組置釘時間、置釘出血量均明顯增加(P＜0.05)。見表2。

2.3 并發(fā)癥 三維輔助組并發(fā)癥發(fā)生率明顯低于徒手置釘組(P＜0.05)。見表3。

2.4 手術前后JOA評分 術前，兩組JOA評分無統(tǒng)計學差異(P＞0.05)。術后3個月及6個月，三維輔助組JOA評分均明顯高于徒手置釘組(P＜0.05)。見表4。

3 討 論

椎弓根螺釘置入術為治療胸腰椎骨折的重要手段，該技術能夠有效恢復胸椎生理曲度，固定胸椎，促進胸椎骨性融合[7]。但椎弓根與脊髓、神經根相鄰，置入螺釘位置不良均可能引起神經損傷及相關并發(fā)癥。術中準確進針點、進針方向及適宜規(guī)格的螺釘是決定椎弓根螺釘置入術成功與否之關鍵。傳統(tǒng)徒手置釘依賴解剖標志識別及手術醫(yī)師主觀經驗，但由于不同患者有著明顯個體差異，使得置釘存在較高風險。因此，探尋有效措施提高置釘準確性對確保手術成功、減少并發(fā)癥有重要意義。

與徒手置釘相比，基于CT三維重建圖像的導航模式能夠完整而直觀地呈現(xiàn)椎體組織形態(tài)及其空間方位，幫助手術醫(yī)師獲取實時三維數(shù)據(jù)，盡可能避開危險區(qū)，并應用軟件在虛擬椎體上進行生物力學分析及手術設計，根據(jù)規(guī)劃好的理想路徑使內置入物得到精確固定[8]。CT三維重建導航輔助技術操作簡便、易于掌握，使得置釘實現(xiàn)個體化，確保置釘安全準確[9]。本研究顯示，三維輔助組置釘優(yōu)良率為95.09%，明顯高于徒手置釘組的87.86%，表明CT三維重建輔助技術能夠有效提高胸腰椎骨折椎弓根螺釘置入準確性。余偉等[10]對90例頸椎椎弓根置釘患者進行分組研究，三維導航組應用CT三維圖像導航下行椎弓根螺釘置入，徒手組于X線透視下徒手置入螺釘，結果顯示，三維導航組置釘128枚，優(yōu)良率為95.3%，徒手組置釘132枚，優(yōu)良率為88.6%，也體現(xiàn)了CT三維重建置釘術中的應用價值，這與本研究類似。但CT三維導航技術并無法徹底避免不良置釘。因此，置釘術中應嚴格遵守操作規(guī)范，并對釘?shù)浪谋?、底部的完整性進行仔細探查。

關于導航輔助椎弓根內固定術的置釘時間仍無一致意見。有學者認為，與徒手置釘相比，CT三維導航輔助置釘可縮短置釘時間[11]。但也有報道顯示，C導航輔助置釘相較于徒手置釘雖準確率明顯提高，但其置釘時間無明顯優(yōu)勢[12]。本研究中，三維輔助組置釘時間及置釘出血量均明顯增加，原因可能是：CT三維重建導航是基于術前CT三維數(shù)據(jù)并與術中實時數(shù)據(jù)融合匹配所形成的導航模式，但術前CT檢查體位和手術體位有所不同，這種體位差別會對導航精確性造成影響；為消除體位差別所造成的誤差，需進行椎體多層匹配注冊，完成數(shù)據(jù)重建，從而使得置釘時間延長，置釘出血量增加。CT三維重建圖像可提供高質量導航影像，使醫(yī)生可在直視下進行螺釘置入，提高置入準確性，有利于減少并發(fā)癥及術后恢復[13]。本研究顯示，三維輔助組較徒手置釘組并發(fā)癥發(fā)生率明顯降低，且術后3個月、6個月JOA評分明顯增高，表明CT三維重建輔助技術能夠有效降低并發(fā)癥發(fā)生率，對術后恢復有積極意義。

綜上所述，螺旋CT三維重建輔助胸腰椎骨折椎弓根螺釘置入能夠有效提高置釘準確性，減少并發(fā)癥，促進術后恢復。但會增加置釘時間及出血量，臨床應根據(jù)患者具體情況選擇適宜的置釘方法。

圖1-4 三維CT重建輔助胸椎體骨折患者制定手術計劃。圖1 側位；圖2 正位；圖3 橫斷面；圖4 手術椎體虛擬進針點、角度及方向。圖5-8 術中在CT三維圖像導航下置入椎弓根螺釘。圖5 側位；圖6 正位；圖7 橫斷面；圖8 三維CT重建圖像。