電磁導航系統(tǒng)輔助后交叉韌帶重建脛骨隧道定位的效果評價

胡鵬宇，余志平，劉端正，賈國慶，張海清，叢海波

(青島大學附屬威海市中心醫(yī)院運動醫(yī)學科，山東 威海 264400)

隨著高能量創(chuàng)傷的增多，后交叉韌帶(posterior cruciate ligament，PCL)損傷較之以前更為多見，約占膝關節(jié)急性韌帶損傷的20%[1]。若不行手術治療，嚴重破壞膝關節(jié)穩(wěn)定性[2]，易引起遲發(fā)性膝關節(jié)退變[3]。目前主流手術方式為關節(jié)鏡下后交叉韌帶重建術，但由于PCL止點位置較深，且與腘窩血管神經(jīng)毗鄰，給手術帶來困難[4]，如何在安全的前提下重建PCL并獲得滿意的膝關節(jié)功能一直是研究的焦點。筆者通過電磁導航技術來定位脛骨隧道，輔助PCL重建，取得較好效果，現(xiàn)報告如下。

1 資料與方法

1.1 一般資料 新鮮冰凍成人下肢膝關節(jié)標本30例，不計性別、年齡及左右側(cè)，標本由青島大學附屬威海市中心醫(yī)院提供，本研究通過青島大學附屬威海市中心醫(yī)院倫理委員會審查，依托青島大學醫(yī)學院及威高機器人有限公司，研究開展前已行3D打印膝關節(jié)模型實驗驗證。

1.2 建模 術前掃描30例膝關節(jié)CT，將數(shù)據(jù)導入電磁導航系統(tǒng)，導航設備由威高機器人有限公司提供。所有標本均做腘窩處切口解剖出后交叉韌帶于脛骨的止點，清理足印區(qū)，以止點中心為圓心標記半徑7.5 mm同心圓，逐層縫合切口。

1.3 手術方法

1.3.1 安裝及注冊、校準導航設備 將電磁定位Maker固定于脛骨結(jié)節(jié)下方骨性結(jié)構明顯處，注冊，采用描點法完成二次配準(見圖1)，將脛骨導向器上的定位套筒進行校準。于導航工作站的實時圖像上規(guī)劃最優(yōu)脛骨隧道路徑(見圖2)，測量脛骨平臺水平面與脛骨隧道所成角度、隧道長度并記錄。

圖1 采用描點法完成配準大體照及示意圖

圖2 導航工作站完成路徑規(guī)劃示意圖

1.3.2 關節(jié)腔清理、重建脛骨隧道 作常規(guī)內(nèi)側(cè)及外側(cè)入路，關節(jié)鏡下清理關節(jié)腔(見圖3)，暴露手術視野。將裝有定位裝置的后交叉韌帶重建脛骨定位器置于關節(jié)內(nèi)，此時“虛擬導向套筒”實時出現(xiàn)在導航工作界面上，并隨著導向器位置實時變化。調(diào)整“虛擬導向套筒”位置、角度直至達到術中規(guī)劃方案的要求，沿導向套筒方向鉆入克氏針，術中C型臂透視標準側(cè)位片，測量脛骨隧道與脛骨平臺矢狀角度及隧道長度，沿原腘窩切口解剖出后交叉韌帶于脛骨止點足印區(qū)，測量出針點距足印區(qū)圓心距離并記錄(見圖4)。

圖3 關節(jié)鏡下常規(guī)入路行關節(jié)腔清理

圖4 驗證出針點位置大體照

2 結(jié) 果

在納入研究的30例膝關節(jié)中，每例穿刺次數(shù)均為1次，28例出針點位于術前規(guī)劃好的足印區(qū)內(nèi)，2例偏差較大，且導致脛骨隧道后壁破裂。按針尖距圓心的距離分為三度，優(yōu)(一度)：≤2.5 mm；良(二度)：>2.5 mm且≤5 mm；合格(三度)：>5 mm且≤7.5 mm；無效：>7.5 mm。其中優(yōu)19例，良5例，合格4例，無效2例；有效率93.33%，有效例數(shù)中優(yōu)良率85.71%(24/28)。術前規(guī)劃矢狀角度(59.72±2.32)°，術后實測(59.55±2.35)°，誤差(0.16±1.9)°；術前規(guī)劃脛骨隧道長度(69.56±2.79)mm，術后實測(70.34±2.38)mm，誤差(-0.78±2.27)mm。術前規(guī)劃脛骨虛擬隧道矢狀角度、長度與術后實測比較差異均無統(tǒng)計學意義(P>0.05)。

3 討 論

膝關節(jié)后交叉韌帶起于股骨內(nèi)髁的外側(cè)面，止于脛骨平臺髁間嵴后方之間，平均長度為37 mm，是維持膝關節(jié)穩(wěn)定的重要結(jié)構[5]，主要作用是限制脛骨后移、穩(wěn)定膝關節(jié)旋轉(zhuǎn)中心[6]。關節(jié)鏡下重建PCL，傳統(tǒng)選用前內(nèi)及前外側(cè)入路下重建脛骨隧道技術，但PCL止點位置較深，與腘窩血管神經(jīng)毗鄰，脛骨隧道內(nèi)口與腘動脈之間的平均距離約6mm，傳統(tǒng)入路無法充分顯露PCL下止點以及后側(cè)間室，從而導致無法精確定位脛骨隧道內(nèi)口[7]，且在脛骨隧道建立過程中易發(fā)生腘窩血管神經(jīng)損傷[8]。

目前尚無一種理想的、被廣泛接受的PCL重建方法，在眾多影響PCL重建術后效果的因素中，術后殘存松弛[9-11]現(xiàn)象是有待解決的主要問題之一。而移植物與脛骨隧道口之間相互磨損，導致移植物機械強度下降、隧道口擴大與其形成密切相關，又被稱為“殺手轉(zhuǎn)彎”[12-13]，要減少“殺手轉(zhuǎn)彎”效應必須加大脛骨隧道與移植物之間的角度以減少磨損[14]。有研究表明，有效長度較短的移植物比較長的移植物具有更高的拉伸剛度和移植物抗性[15]，因此對脛骨隧道三維空間位置提出了很高的要求，在保證隧道出口位置準確性(位于后交叉韌帶的脛骨解剖區(qū)域內(nèi))的同時還需控制隧道的矢狀面角度。隨著關節(jié)鏡器械的發(fā)展，雖然后交叉脛骨定位器很好的解決了此問題，但受限于關節(jié)鏡視野、二維視效及個體差異性，實際手術操作中還是很難做到精確定位，主要有以下原因：(1)缺乏重復性良好的標志點來辨認交叉韌帶殘留印記，使得定位插入點困難。(2)個體差異性大，無法用統(tǒng)一的解剖理論來指導操作。(3)關節(jié)鏡視野局限，即使有經(jīng)驗的手術醫(yī)生也很難在二維視效下完成定位。(4)追求更靠下的脛骨隧道出口，容易導致后壁破裂；而太靠上的出口又帶來生物力學的改變，無法滿足高強度運動及維持膝關節(jié)較好的穩(wěn)定性。

在電磁導航輔助定位下行后交叉韌帶重建，體現(xiàn)了其獨特的優(yōu)越性。(1)定位準確：本組30例膝關節(jié)中，93.33%的出針點位于足印區(qū)內(nèi)，有效例數(shù)中優(yōu)良率可達85.71%(24/28)，術前即可準確測量脛骨隧道長度，可避免鉆頭過長損傷緊貼脛骨后緣的腘血管神經(jīng)；術前規(guī)劃脛骨隧道矢狀角，在本組有效的28例膝關節(jié)中，平均矢狀角(59.55±2.35)°，誤差為(0.16±1.9)°，實現(xiàn)“角度最大化”[16]，有效避免“殺手轉(zhuǎn)彎”效應，減小反復調(diào)整導針所帶來的附加損傷[17]。(2)術前規(guī)劃，縮短手術時間：術前規(guī)劃路徑，避免術中的反復定位耗時，減低術后因手術時間過長帶來的并發(fā)癥，在3D圖像實時導航輔助下穿刺，降低了手術難度。(3)減少輻射暴露：其導航原理是當帶有電磁感應線圈的部位進入三維磁場中時，根據(jù)磁場發(fā)生器間的相對位置以及探測器監(jiān)測到的信號，就可以確定目標的位置和方向，無輻射危害，且其相對于其他光學手術導航等具有定位精準、無術中遮擋等優(yōu)勢。但也存在一定局限性：本組30例膝關節(jié)中，2例定位偏差較大，筆者分析與術中“漂移”[18]有關(我們將手術對象的解剖位置在三維空間內(nèi)相對移動稱為“漂移”現(xiàn)象)，且術前配準也有較大難度，目前尚不具有明顯優(yōu)勢的配準方式。本組實驗缺少有效的對照組與大數(shù)據(jù)樣本，且實驗于下肢膝關節(jié)標本上進行，無法進行有效的關節(jié)功能評分來評估術后恢復情況。目前電磁導航下手術正在開展，仍需要更多大樣本數(shù)據(jù)與對照實驗來驗證，但無論從哪個方面講，電磁導航技術仍具有獨特的優(yōu)越性，必將為開展更智能的臨床手術添上濃墨重彩的一筆。