增強現(xiàn)實外科導航聯(lián)合術中3D顯像在椎弓根螺釘置入手術中的應用：首個人體前瞻性隊列研究

椎弓根螺釘誤置可導致神經(jīng)血管損傷或固定穩(wěn)定性不足，甚至可能需要行翻修手術。既往多采用術中2D成像來引導和評估置釘效果，但與3D CT掃描成像相比，僅能檢測出52%的螺釘誤置，因此，配備3D成像設備對于術中螺釘誤置的即時評估和矯正是必需的。增強現(xiàn)實外科導航（ARSN）聯(lián)合術中3D顯像是通過光學攝像機增強手術視野、同時用3D術中成像引導置釘?shù)膶Ш叫录夹g。尸體研究已證實，采用ARSN聯(lián)合3D顯像，無需依靠X線即可提高胸椎椎弓根螺釘置入的準確性，本研究目的在于通過臨床試驗評價3D ARSN引導置入脊柱椎弓根螺釘?shù)臏蚀_性。

手術在雜交手術室內(nèi)進行，配備有一套一體化ARSN系統(tǒng)、一張手術臺、一臺可在術中獲取2D/3D圖像的可移動C型臂檢測儀，以及置于檢測儀架上、用于ARSN及患者無創(chuàng)動態(tài)追蹤的4臺集成光學攝像機。攝像機連接ARSN系統(tǒng)，患者術區(qū)表面放置環(huán)形標記物，以保證實時連續(xù)地對患者進行可視化追蹤。C型臂檢測儀為置釘規(guī)劃及確定螺釘準確位置提供3D錐束CT掃描，術者可據(jù)此明確優(yōu)化的螺釘置釘通道以及螺釘尺寸、寬度和長度（圖1）。在術中，CT影像和擬置入釘?shù)辣辉鰪娭溜@示術區(qū)的視頻影像上，進而引導椎弓根螺釘按醫(yī)學監(jiān)測儀上呈現(xiàn)的計劃釘?shù)乐萌肜硐胛恢茫▓D2）。3名獨立觀察者根據(jù)傷口閉合前獲得的3D掃描圖像，按照Gertzbein評級標準對椎弓根置釘準確性進行評估。

圖1 在自動增強的脊柱和椎弓根上制定置釘方案及選擇螺釘尺寸

圖2 手術醫(yī)師放置手術錐，隨后生成椎弓根置釘?shù)某跏既脶旤c，醫(yī)學監(jiān)測儀顯示屏上的快照即可清晰顯示患者側凸胸椎的3D增強現(xiàn)實，以及擬置釘?shù)耐ǖ?/p>

共20例患者行脊柱固定手術，所有患者均由同一位脊柱外科醫(yī)師施術，共置入253枚腰骶椎和胸椎椎弓根螺釘。椎弓根螺釘置釘總準確率為94.1%，無螺釘出現(xiàn)嚴重誤置（Gertzbein 3級）。共15枚（5.9%）螺釘穿破皮質2～4 mm（Gertzbein 2級），僅出現(xiàn)在脊柱側凸病例。其中2例為內(nèi)側穿破、13例為外側穿破；Gertzbein 2級中13例為胸椎置釘。平均置釘時間為（5.2±4.1）min。無置釘相關的副作用事件。結果提示，臨床上采用3D ARSN引導胸椎和腰骶椎椎弓根螺釘置釘，準確率高，導航時間可接受，能夠降低手術翻修及并發(fā)癥的發(fā)生風險。

（ 摘 自 Elmi-Terander A,Burstr?m G,Nachabe R,et al.Pedicle screw placement using augmented reality surgical navigation with intraoperative 3D imaging:a first in-human prospective cohort study.Spine,2019,44(7):517-525.白朝暉摘譯，王建華審校）