計(jì)算機(jī)導(dǎo)航輔助骶骨脊索瘤的精確切除的手術(shù)效果和安全性研究

楊勇昆 李遠(yuǎn) 張清 牛曉輝

脊索瘤是一種起源于脊索殘余組織的少見原發(fā)惡性骨腫瘤，最好發(fā)部位為骶骨和顱底部。多數(shù)骶骨脊索瘤患者癥狀較隱匿，就診時(shí)于腫瘤往往體積較大，手術(shù)切除困難，圍術(shù)期風(fēng)險(xiǎn)大，術(shù)后復(fù)發(fā)率高。通過廣泛切除獲得安全的外科邊界是治療骶骨脊索瘤的主要方式[1-3]，但在術(shù)中獲得安全邊界較為困難。對腫瘤邊界理念的認(rèn)識不足、局部解剖結(jié)構(gòu)復(fù)雜和術(shù)中失血量大等因素，往往會(huì)影響骶骨腫瘤切除手術(shù)的精確性。

通過擴(kuò)大骶骨腫瘤的切除范圍可以降低術(shù)后復(fù)發(fā)的風(fēng)險(xiǎn)，但能否保留骶神經(jīng)又直接關(guān)系到患者的術(shù)后功能和生活質(zhì)量，因此如何通過適當(dāng)?shù)氖中g(shù)切除在腫瘤學(xué)結(jié)果和神經(jīng)功能之間達(dá)到良好的平衡十分重要。在切除位于 S3水平以下的腫瘤時(shí)，術(shù)者可以參照骶髂關(guān)節(jié)判斷骶骨的水平。但對位于 S3水平以上的腫瘤，尤其當(dāng)骶骨腫瘤背側(cè)已經(jīng)突破骨皮質(zhì)時(shí)，在術(shù)中清楚的判斷腫瘤水平并進(jìn)行安全的切除較為困難。

因此，骶骨脊索瘤的外科治療需要較高的切除精確性，計(jì)算機(jī)導(dǎo)航輔助技術(shù)可以在這方面提供幫助。計(jì)算機(jī)導(dǎo)航輔助手術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于脊柱和關(guān)節(jié)等骨科手術(shù)，近年來也逐漸應(yīng)用于骨腫瘤的外科治療[4-7]，包括骶骨脊索瘤的手術(shù)切除[8-10]。筆者開展基于 CT 的計(jì)算機(jī)導(dǎo)航系統(tǒng)，并以 CT 與 MRI 融合圖像確認(rèn)腫瘤切除范圍的導(dǎo)航輔助骶骨脊索瘤切除手術(shù)，分析該手術(shù)的精確性和安全性以及計(jì)算機(jī)導(dǎo)航在骶骨腫瘤手術(shù)中的應(yīng)用效果。

資料與方法

一、納入標(biāo)準(zhǔn)與排除標(biāo)準(zhǔn)

1. 納入標(biāo)準(zhǔn)：( 1 ) 2009 年至 2016 年，在我院接受治療的骶骨脊索瘤病例；( 2 ) 病理診斷為脊索瘤者；( 3 ) 腫瘤位于骶骨者；( 4 ) 在我院接受計(jì)算機(jī)導(dǎo)航輔助下骶骨腫瘤切除者；( 5 ) 有完整的臨床隨訪資料者。

2. 排除標(biāo)準(zhǔn)：( 1 ) 導(dǎo)航圖像數(shù)據(jù)未完整保留；( 2 ) 患者拒絕參加本研究；( 3 ) 術(shù)后隨訪時(shí)間＜12 個(gè)月。

二、基本資料

本組共納入 32 例，男 20 例，女 12 例；平均年齡 53.4±13.1 ( 27～84 ) 歲。原發(fā)腫瘤 27 例，復(fù)發(fā)腫瘤 5 例。29 例位于 S3水平以上，3 例位于 S3水平以下 ( 表 1 )?；颊咝g(shù)前常規(guī)接受局部 X 線、CT、MRI、胸部 CT 及全身骨掃描等影像學(xué)檢查 ( 圖 1 )。原發(fā)腫瘤術(shù)前行穿刺活檢明確脊索瘤診斷，復(fù)發(fā)腫瘤通過會(huì)診原手術(shù)病理明確診斷。

表 1 病例臨床資料特征Tab.1 Clinical data

二、導(dǎo)航術(shù)前設(shè)計(jì)和術(shù)中實(shí)施

1. 術(shù)前設(shè)計(jì)：術(shù)前將患者骶骨部位 CT 和 MRI的 DICOM 格式數(shù)據(jù)導(dǎo)入導(dǎo)航系統(tǒng)工作站 ( CT Spine，Version 1.2；Stryker Navigation，F(xiàn)reiburg，Germany )。分別在 CT 和 MRI 圖像上描繪出腫瘤范圍，再將 CT與 MRI 圖像融合 ( 圖 2 )。CT 可清楚的顯示骨內(nèi)腫瘤范圍，MRI 可更清楚的顯示軟組織包塊的范圍，因此融合圖像可以在軸位、冠狀位和矢狀位的每個(gè)層面及三維圖像中顯示腫瘤的最大范圍。術(shù)前計(jì)劃按照距離腫瘤邊緣 1.5 cm 設(shè)計(jì)切除范圍，包括骶骨截骨和軟組織切除均遵循 1.5 cm 的邊界設(shè)計(jì)( 圖 3 )。腫瘤前側(cè)由于常常緊鄰直腸臟器但很少累及臟器，因此未按照 1.5 cm 設(shè)計(jì)切除范圍。術(shù)前在導(dǎo)航系統(tǒng)中測量腫瘤最大徑和軸位的橫徑大小。平均腫瘤最大徑為 ( 10.9±3.7 )，5～17 cm，軸位測量腫瘤平均橫徑為 ( 6.9±1.9 )，2.6～10.6 cm。

圖 1 a：骶骨脊索瘤患者術(shù)前 CT 檢查，顯示骨破壞范圍和腫瘤位于骶骨的水平；b：骶骨脊索瘤患者術(shù)前 MRI 檢查，顯示腫瘤的軟組織包塊和軟組織受累范圍Fig.1 a: Preoperative CT examination of a patient with sacral chordoma, showing bone destruction and sacral tumor; b: Preoperative MRI of a patient with sacral chordoma, showing the soft tissue mass and involvement

圖 2 a：將骶骨脊索瘤患者術(shù)前 CT 和 MRI 圖像導(dǎo)入導(dǎo)航系統(tǒng)，分別描繪出腫瘤范圍，黃色為 CT 上標(biāo)記的腫瘤范圍，紅色為 MRI 上標(biāo)記的腫瘤范圍；b：在導(dǎo)航系統(tǒng)中，將術(shù)前 CT 和 MRI 圖像融合Fig.2 a: Preoperative CT and MRI images of a patient with sacral chordoma were imported into the navigation system to depict the tumor area( yellow: tumor area marked on CT; red: tumor area marked on MRI ); b: Preoperative CT and MRI images were fused in the navigation system

2. 術(shù)中實(shí)施：手術(shù)采用后側(cè)入路，通常為后正中切口，從 L5水平向下延伸至尾骨尖水平，穿刺活檢道與腫瘤一起切除。向兩側(cè)掀開筋膜瓣，顯露臀大肌、豎脊肌和骶髂關(guān)節(jié)。將導(dǎo)航示蹤器 ( tracker )安裝于遠(yuǎn)離腫瘤部位的骶骨或腰椎棘突上，然后進(jìn)行示蹤器 ( tracker ) 和指點(diǎn)器 ( pointer ) 的注冊，以及三維 C 型臂 X 線機(jī)掃描獲取術(shù)中三維圖像。

術(shù)中導(dǎo)航系統(tǒng)輔助確認(rèn)腫瘤位于骶骨的水平和截骨的安全范圍，同時(shí)還可顯示骶神經(jīng)孔的位置和骶神經(jīng)的走形。通過指點(diǎn)器的指示，術(shù)者可以準(zhǔn)確標(biāo)記出與術(shù)前計(jì)劃相對應(yīng)的截骨線和軟組織切除范圍 ( 圖 4 )，然后完成腫瘤的切除。切除腫瘤后，可以通過導(dǎo)航系統(tǒng)再次確認(rèn)是否達(dá)到了術(shù)前計(jì)劃的切除范圍和安全的外科邊界。

三、術(shù)后處理和隨訪

對完整切除腫瘤標(biāo)本的六個(gè)面進(jìn)行拍照，然后浸泡于甲醛溶液中，第 2 天取出標(biāo)本，沿腫瘤最大面剖開，拍照后再次浸泡，危險(xiǎn)部位取材做病理檢查，評價(jià)腫瘤切除的外科邊界 ( 圖 5 )。術(shù)后行 CT 檢查再次確認(rèn)是否獲得了原計(jì)劃的切除范圍和安全的外科邊界 ( 圖 6 )。術(shù)后常規(guī)換藥觀察傷口和引流，引流量少于 30 ml 時(shí)拔除引流管。觀察和記錄傷口不愈合、感染等并發(fā)癥。術(shù)后每 3 個(gè)月進(jìn)行復(fù)查隨訪。復(fù)查內(nèi)容包括臨床查體和影像學(xué)檢查。 影像學(xué)檢查包括骶尾部平片、超聲和 CT 以及胸部 CT 和骨掃描。

圖 3 融合后的圖像可以同時(shí)顯示 CT 和 MRI 描繪的腫瘤范圍，距離腫瘤 1.5 cm 標(biāo)記出切除范圍，完成術(shù)前計(jì)劃圖 5 術(shù)后標(biāo)本經(jīng)過甲醛溶液浸泡后，沿著矢狀位或腫瘤最大徑剖開，顯示達(dá)到安全的切除范圍，完成術(shù)前計(jì)劃Fig.3 The fused images simultaneously displayed the tumor range described by CT and MRI. The resection range was marked 1.5 cm from the tumor to complete the preoperative planFig.5 Tumor structure along the sagittal position or the largest diameter showed safe range of resection

圖 4 a：術(shù)中實(shí)時(shí)導(dǎo)航可顯示術(shù)前設(shè)計(jì)的腫瘤范圍和截骨線，在導(dǎo)航指引下確認(rèn)和標(biāo)記截骨線；b：術(shù)中實(shí)時(shí)導(dǎo)航可顯示術(shù)前設(shè)計(jì)的腫瘤軟組織切除范圍，在導(dǎo)航指引下確認(rèn)和標(biāo)記軟組織切除范圍，輔助骶骨腫瘤的安全切除Fig.4 a: Intraoperative real-time navigation displayed the tumor area and osteotomy line designed before the operation; b: Intraoperative real-time navigation displayed the tumor soft tissue resection area designed preoperatively to confirm the safe resection of sacral tumors

四、統(tǒng)計(jì)學(xué)處理

應(yīng)用 SPSS 20.0 軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析。連續(xù)變量采用均值 t 檢驗(yàn)比較差異，分類變量采用四格表 χ2檢驗(yàn)或 Fisher 確切概率法比較差異。以 P < 0.05 為差異統(tǒng)有計(jì)學(xué)意義。

結(jié) 果

一、圍術(shù)期結(jié)果

1. 術(shù)中情況：全部患者均按照術(shù)前導(dǎo)航系統(tǒng)中設(shè)計(jì)的切除計(jì)劃完成手術(shù)，術(shù)中成功實(shí)施導(dǎo)航輔助。導(dǎo)航平均注冊誤差為 0.8～2.5 ( 1.5±0.6 ) mm，導(dǎo)航注冊和掃描過程平均用時(shí) ( 18.2±4.7 )，12～30 min。平均手術(shù)時(shí)間為 ( 305.9±80.1 )，140～495 min，平均術(shù)中失血量為 ( 2773.8±1816.0 )，300～8500 ml，圍術(shù)期平均輸血量為 ( 2420.0±1779.5 )，0～8000 ml( 表 1 )。

2. 外科邊界：對腫瘤標(biāo)本的外科邊界的分析顯示，廣泛切除 24 例，邊緣切除 4 例，囊內(nèi)切除4 例。

3. 傷口并發(fā)癥：術(shù)后 2 例出現(xiàn)傷口感染，經(jīng)過清創(chuàng)、局部皮瓣或肌皮瓣轉(zhuǎn)移覆蓋創(chuàng)面手術(shù)，最終愈合良好。術(shù)后 4 例出現(xiàn)傷口延遲愈合，通過反復(fù)換藥后愈合。

二、隨訪結(jié)果

圖 6 術(shù)后局部 CT 檢查，顯示骶骨截骨和切除范圍滿意Fig.6 Postoperative CT images showed satisfactory sacral osteotomy

1. 術(shù)后復(fù)發(fā)：術(shù)后平均隨訪 ( 47.5±23.3 ) ( 中位46.5，12～102 ) 個(gè)月，截至最終隨訪，全部患者均存活。術(shù)后復(fù)發(fā) 4 例，復(fù)發(fā)率為 12.5%。復(fù)發(fā)病例的初次手術(shù)均由于腫瘤巨大、累及廣泛而行囊內(nèi)切除，外科邊界與腫瘤復(fù)發(fā)顯著相關(guān) ( P = 0.000，χ2=23.172 )。其中 3 例由于骶棘韌帶在骨盆的止點(diǎn)受累而無法在該部位獲得更好的外科邊界，在骶骨截骨側(cè)獲得了導(dǎo)航設(shè)計(jì)的安全邊界。另 1 例為全骶骨受累，為保留骶神經(jīng)行擴(kuò)大刮除。2 例復(fù)發(fā)后再次接受手術(shù)，其中 1 例行半骨盆截肢術(shù)，術(shù)后未見再次復(fù)發(fā)。另 2 例復(fù)發(fā)患者拒絕手術(shù)，接受放射治療，現(xiàn)帶瘤存活。

2. 術(shù)后功能：截至最終隨訪，患者術(shù)后平均MSTS 評分為 ( 27.4±2.1 )，19～30 分。除 1 例因復(fù)發(fā)接受半骨盆截肢的病例評分較低外，其余患者評分均 > 26，日常生活和肢體活動(dòng)功能良好。29 例腫瘤位于 S3水平以上的患者，術(shù)后均有大小便功能障礙，其中部分男性患者反映存在不同程度的性功能障礙。

討 論

脊索瘤較為罕見，發(fā)病率約為 0.5 / 百萬 / 年～0.8 / 百萬 / 年，約占原發(fā)惡性脊柱腫瘤的 17.5%[11]。盡管大多數(shù)骶骨脊索瘤患者術(shù)后會(huì)出現(xiàn)不同程度的神經(jīng)癥狀，但廣泛切除仍是最有效的治療方式，完整的切除腫瘤以獲得安全的外科邊界，可以盡量降低術(shù)后復(fù)發(fā)率[3,12]。不安全的外科切除邊界或術(shù)中腫瘤污染會(huì)導(dǎo)致術(shù)后復(fù)發(fā)率顯著升高[13-14]，反復(fù)的術(shù)后復(fù)發(fā)嚴(yán)重降低患者生活質(zhì)量，甚至影響遠(yuǎn)期生存率[15]。

計(jì)算機(jī)導(dǎo)航輔助手術(shù)逐漸應(yīng)用于包括骨腫瘤的外科治療在內(nèi)的骨科手術(shù)，導(dǎo)航技術(shù)有助于解剖結(jié)構(gòu)復(fù)雜部位腫瘤的精確切除和重建[4-7]。但計(jì)算機(jī)導(dǎo)航輔助骶骨腫瘤切除的病例報(bào)道較少見。近年來筆者將計(jì)算機(jī)導(dǎo)航輔助技術(shù)應(yīng)用于包括骶骨腫瘤在內(nèi)的多種骨腫瘤手術(shù)，本研究的目的是評價(jià)計(jì)算機(jī)導(dǎo)航輔助骶骨脊索瘤切除的準(zhǔn)確性和安全性，對患者術(shù)后腫瘤學(xué)結(jié)果和并發(fā)癥進(jìn)行隨訪和分析，探討計(jì)算機(jī)導(dǎo)航在骶骨惡性腫瘤切除中的作用。

筆者在術(shù)前通過計(jì)算機(jī)導(dǎo)航系統(tǒng)對腫瘤邊界和計(jì)劃的切除范圍進(jìn)行設(shè)計(jì)，在術(shù)中通過 ISO-C 導(dǎo)航系統(tǒng)將術(shù)前設(shè)計(jì)與術(shù)中掃描進(jìn)行融合，從而在術(shù)中實(shí)時(shí)導(dǎo)航的輔助下，更準(zhǔn)確地實(shí)現(xiàn)術(shù)前計(jì)劃。本組病例均成功的根據(jù)術(shù)前計(jì)劃完成了導(dǎo)航輔助下腫瘤切除，術(shù)中導(dǎo)航誤差很小，平均值為 1.5 mm。CT 圖像可清晰的顯示腫瘤近端位于骶骨的水平以及骶髂關(guān)節(jié)受累程度；MRI 圖像在顯示軟組織范圍上更有優(yōu)勢[16]，比如腫瘤下緣和臀大肌受累范圍。利用導(dǎo)航系統(tǒng)將術(shù)前 CT 與 MRI 圖像融合，可以結(jié)合兩者的特點(diǎn)更精確的規(guī)劃腫瘤切除范圍。Krettek 等[9]于 2004 年首次報(bào)道計(jì)算機(jī)導(dǎo)航輔助骶骨脊索瘤切除手術(shù) 1 例。Dasenbrock 等[10]于2012 年報(bào)道 2 例導(dǎo)航輔助骶骨脊索瘤整塊切除。但這些報(bào)道是基于 CT 圖像的導(dǎo)航輔助手術(shù)，沒有通過MRI 圖像確認(rèn)軟組織切除范圍。本研究的特點(diǎn)是將CT 和 MRI 圖像融合后用于輔助骶骨脊索瘤切除手術(shù)，導(dǎo)航技術(shù)不僅用于計(jì)劃骨的切除范圍，還用于軟組織的切除范圍的設(shè)計(jì)和術(shù)中指導(dǎo)。

骶骨脊索瘤術(shù)后容易復(fù)發(fā)，能否通過更精準(zhǔn)的手術(shù)獲得良好的局部控制是本研究的重要研究目的。本組病例的隨訪結(jié)果顯示術(shù)后局部復(fù)發(fā)率為12.5%，相對較低。文獻(xiàn)報(bào)道骶骨脊索瘤術(shù)后復(fù)發(fā)率大約在 25%～70% 的范圍[14-21]。Hulen 等[22]于 2006年報(bào)道 18 例骶骨脊索瘤，術(shù)后 5 年隨訪發(fā)現(xiàn)復(fù)發(fā)率高達(dá) 75%。筆者報(bào)道的本組病例中大部分腫瘤位于S3水平以上 ( 29 / 32 )，多項(xiàng)研究提示腫瘤位于骶骨的水平是局部復(fù)發(fā)的重要危險(xiǎn)因素之一[12,23]，位于S3水平以上的腫瘤更容易復(fù)發(fā)。這是由于 S3水平以上腫瘤的邊界判斷更為困難，而且有時(shí)為了保留 S3以上的神經(jīng)功能，可能會(huì)在腫瘤的切除邊界上做出讓步。筆者對于水平較高的骶骨腫瘤更傾向應(yīng)用計(jì)算機(jī)導(dǎo)航輔助技術(shù)。本組病例復(fù)發(fā)率較低與精確的術(shù)前計(jì)劃和準(zhǔn)確的術(shù)中實(shí)施相關(guān)。根據(jù)術(shù)前計(jì)劃和術(shù)中導(dǎo)航，筆者對骶骨腫瘤進(jìn)行精確切除，并通過導(dǎo)航在術(shù)中再次確認(rèn)是否達(dá)到了計(jì)劃的切除范圍和安全的外科邊界。

本研究顯示復(fù)發(fā)病例均為囊內(nèi)切除術(shù)后復(fù)發(fā)，廣泛切除后的病例未見復(fù)發(fā)，不同外科邊界病例的術(shù)后復(fù)發(fā)率有顯著差異。這再次驗(yàn)證了安全的外科邊界對于控制局部復(fù)發(fā)的重要性。囊內(nèi)切除后復(fù)發(fā)的病例，是由于腫瘤累及范圍大而無法行廣泛切除，包括為骶棘韌帶的坐骨止點(diǎn)受累或全骶骨受累。綜合既往文獻(xiàn)報(bào)道[14-27]，廣泛切除后的復(fù)發(fā)率約為 5%～60%，而不適當(dāng)?shù)耐饪魄谐髲?fù)發(fā)率高達(dá)43%～83%，雖然不同報(bào)道的病例數(shù)和復(fù)發(fā)率有較大差異，但總體上都支持安全的外科邊界可以有效降低局部復(fù)發(fā)率。

本組患者術(shù)后隨訪結(jié)果顯示，大部分患者恢復(fù)到正常的生活，日?；顒?dòng)功能良好?；颊呖赏ㄟ^計(jì)算機(jī)導(dǎo)航輔助骶骨腫瘤切除手術(shù)達(dá)到臨床獲益。截止最終隨訪，患者平均 MSTS 評分 27.4。1 例 MSTS評分較低患者，是由于復(fù)發(fā)后接受了骨盆截肢術(shù)。其余患者均沒有顯著的下肢功能障礙或不可耐受的癥狀。

雖然計(jì)算機(jī)導(dǎo)航技術(shù)在提高手術(shù)切除的精確性有輔助作用，但增加的導(dǎo)航注冊、術(shù)中掃描、圖像融合、導(dǎo)航指示和確認(rèn)等步驟是否會(huì)延長手術(shù)時(shí)間，增加術(shù)中失血等風(fēng)險(xiǎn)也值得關(guān)注。本研究顯示，術(shù)中導(dǎo)航注冊和掃描平均用時(shí) 18.2 min，在醫(yī)生可以熟練操作導(dǎo)航系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，并未顯著增加的手術(shù)時(shí)間。手術(shù)時(shí)間的延長通常會(huì)導(dǎo)致術(shù)中失血增加和感染等風(fēng)險(xiǎn)，但導(dǎo)航注冊和掃描是在分離腫瘤周圍和進(jìn)行截骨之前，該時(shí)間段內(nèi)術(shù)區(qū)創(chuàng)面較小，出血量也較少。本組病例的平均手術(shù)時(shí)間為305.9 min，平均術(shù)中失血量為 2773.8 ml，與既往文獻(xiàn)報(bào)道相比，手術(shù)安全性良好。文獻(xiàn)報(bào)道骶骨脊索瘤切除手術(shù)平均用時(shí)大多超過 5 h，平均術(shù)中失血量多在 3000～5000 ml 范圍[14-27]。本研究中共 6 例出現(xiàn)傷口延遲愈合或感染，但僅有 2 例因?yàn)閭诓l(fā)癥再次接受手術(shù)治療，且最終愈合良好。

術(shù)中實(shí)時(shí)導(dǎo)航可以幫助術(shù)者在三維圖像中清楚的看到腫瘤的范圍。但術(shù)者必須意識到，由于系統(tǒng)誤差、相對解剖位置變化、導(dǎo)航系統(tǒng)故障以及術(shù)者判斷失誤等可能存在的多種原因，導(dǎo)航系統(tǒng)屏幕上的圖像可能與實(shí)際結(jié)構(gòu)存在一定差異，因此需要術(shù)中反復(fù)確認(rèn)導(dǎo)航的準(zhǔn)確性[9]，同時(shí)術(shù)者的相關(guān)經(jīng)驗(yàn)和判斷也很重要。筆者將術(shù)后切除的標(biāo)本與術(shù)前計(jì)劃進(jìn)行了比較，發(fā)現(xiàn)均按照術(shù)前計(jì)劃切除了腫瘤，這也驗(yàn)證了導(dǎo)航輔助手術(shù)的準(zhǔn)確性。

綜上所述，計(jì)算機(jī)導(dǎo)航輔助骶骨脊索瘤切除有較好的手術(shù)精確性和安全性，患者術(shù)后復(fù)發(fā)率低，并發(fā)癥少見，術(shù)后總體功能良好，可以使患者臨床獲益。但必須引起重視的是，導(dǎo)航系統(tǒng)只是為術(shù)者的術(shù)中判斷和操作提供參考和幫助。要獲得安全的切除邊界，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)男g(shù)前計(jì)劃和豐富的手術(shù)操作經(jīng)驗(yàn)仍是不可或缺的。