輔助經(jīng)皮胸腰椎弓根螺釘置入激光定位儀在腰椎壓縮性骨折手術(shù)中的應(yīng)用

李永軍 陳棉智 龐祖才 楊鴻川

胸腰段脊柱位于脊柱前凸和后凸的交界處，為應(yīng)力最大部位，是椎體骨折的常見部位。微創(chuàng)經(jīng)皮椎弓根螺釘置入技術(shù)出現(xiàn)前，大都采用開放性椎弓根置釘復(fù)位固定治療腰椎壓縮性骨折，隨著微創(chuàng)脊柱手術(shù)方式的發(fā)展以及螺釘與輔助工具的不斷改良，經(jīng)皮椎弓根內(nèi)固定技術(shù)在腰椎骨折的治療中得到快速發(fā)展和廣泛應(yīng)用。

椎弓根螺釘?shù)闹萌胧墙?jīng)皮椎弓根內(nèi)固定術(shù)的關(guān)鍵，為了更加準(zhǔn)確、方便、快捷地實(shí)現(xiàn)定位，我們研究設(shè)計(jì)了一種輔助經(jīng)皮胸腰椎弓根螺釘置入激光定位儀（簡(jiǎn)稱激光定位儀，專利號(hào)：201520114469.8）。前期我們已進(jìn)行了相關(guān)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)該定位儀可縮短經(jīng)皮置入椎弓根螺釘?shù)臅r(shí)間并提高置釘?shù)臏?zhǔn)確率［1］。筆者自2019年1月至2020年2月將該定位儀應(yīng)用于腰椎壓縮性骨折的經(jīng)皮椎弓根內(nèi)固定手術(shù)中，前瞻性地觀察探討該定位儀引導(dǎo)下行經(jīng)皮椎弓根內(nèi)固定術(shù)治療腰椎壓縮性骨折的可行性和臨床效果。

資料與方法

一、納入標(biāo)準(zhǔn)與排除標(biāo)準(zhǔn)

納入標(biāo)準(zhǔn)：①單節(jié)段新鮮腰椎壓縮性骨折，骨折壓縮大于1/3；②無(wú)脊髓神經(jīng)損傷。

排除標(biāo)準(zhǔn)：①病理性骨折；②合并嚴(yán)重出血傾向，合并心肝腎功能不全等內(nèi)科疾病；③合并嚴(yán)重精神疾病無(wú)法配合手術(shù)治療；④嚴(yán)重骨質(zhì)疏松病人（骨密度T值≤-2.5 SD）。

二、一般資料

納入32例，男14例，女18例，年齡為（51.5±7.7）歲（39～64 歲）。外傷原因：跌倒16 例，墜落傷9 例，抬重物5 例，交通傷2 例。受傷節(jié)段：L1（14 例）、L2（11 例）、L3（4 例）、L4（3 例）。根據(jù)隨機(jī)數(shù)字表按奇數(shù)、偶數(shù)入組：奇數(shù)入對(duì)照組，偶數(shù)入觀察組。每組16例，每例病人4個(gè)椎弓根，共128個(gè)椎弓根。觀察組，男7例，女9例，年齡為（51.7±5.5）歲；對(duì)照組，男9 例，女7 例，年齡為（53.7±9.0）歲。兩組病人的性別、年齡等一般資料比較，差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P均＞0.05）。

本研究通過(guò)我院醫(yī)學(xué)倫理委員會(huì)審查批準(zhǔn)，所納入的病例均簽署知情同意書。

三、手術(shù)方法

兩組病人術(shù)前均行腰椎正側(cè)位X線、CT及三維重建、MRI等影像學(xué)檢查。觀察組術(shù)前根據(jù)腰椎CT重建圖像測(cè)量目標(biāo)椎體椎弓根外展角度。所有手術(shù)均為同一組醫(yī)生完成，采用山東威高經(jīng)皮椎弓根螺釘內(nèi)固定系統(tǒng)、矩形網(wǎng)格定位器。兩組病人均采用插管全身麻醉，取俯臥位于可透視骨科床，常規(guī)碘酊、酒精消毒，鋪巾。

（一）觀察組手術(shù)方法

將激光定位儀（圖1）安裝在“C”型臂影像增強(qiáng)器一側(cè)，套上無(wú)菌保護(hù)套。安裝時(shí)務(wù)必使其對(duì)準(zhǔn)影像增強(qiáng)器的標(biāo)記點(diǎn)，不能發(fā)生旋轉(zhuǎn)，同時(shí)其發(fā)射的激光對(duì)準(zhǔn)X 線球管中心標(biāo)記點(diǎn)，這樣就會(huì)使得激光束和球管中心的X 線平行。網(wǎng)格定位器置于椎體側(cè)方，攝側(cè)位X 線片，并在皮膚標(biāo)記目標(biāo)椎體的位置，將“C”型臂移至該位置。網(wǎng)格定位器置于目標(biāo)椎體的背側(cè)，調(diào)整“C”型臂外展角至目標(biāo)椎弓根外展角度，攝椎弓根軸位X線片，記錄椎弓根中心和鉛點(diǎn)在網(wǎng)格的位置。根據(jù)激光在背部的位置調(diào)整“C”型臂，使激光對(duì)準(zhǔn)椎弓根中心在網(wǎng)格的位置，再次攝片，確認(rèn)鉛點(diǎn)是否位于椎弓根中心，如不在中心則微調(diào)“C”型臂位置。激光在皮膚的投射點(diǎn)即進(jìn)針點(diǎn)，作皮膚切口，開路器由切口插入，保持激光對(duì)準(zhǔn)開路器末端中心，逐漸插入椎體，拔除內(nèi)芯，置入克氏針（1.0 mm×250 mm），拔除外套。

（二）對(duì)照組手術(shù)方法

2枚交叉克氏針置于腰椎后側(cè)，正位透視，標(biāo)記椎弓根“眼”，側(cè)位透視，確定入針方向，于定位點(diǎn)作長(zhǎng)約0.5 cm 切口，透視下使開路器針尖位于椎弓根3 點(diǎn)或9 點(diǎn)，保持直至鉛點(diǎn)位于椎弓根中心，此時(shí)激光所指位置即為皮膚入針點(diǎn)。在該點(diǎn)作一小切口，開路器經(jīng)合適外展角進(jìn)針，反復(fù)透視正側(cè)位、調(diào)整進(jìn)針方向，逐漸穿刺入椎體內(nèi)，拔除內(nèi)芯，置入克氏針。

兩組均應(yīng)用套筒逐步擴(kuò)張皮膚，去除內(nèi)側(cè)套筒，保留最外套筒，沿導(dǎo)針攻絲、測(cè)深，置入螺釘。同法置入其余3枚螺釘。使用撐開復(fù)位器對(duì)傷椎進(jìn)行復(fù)位并安裝連接棒固定。

圖1 激光定位儀外觀

四、術(shù)后隨訪和評(píng)價(jià)指標(biāo)

病人于術(shù)后5～7 d出院，出院后定期隨訪，復(fù)查X 線片，了解病人腰部恢復(fù)情況。記錄每例的置釘時(shí)間、輻射量以及入院時(shí)和術(shù)后第60天的疼痛視覺模擬量表（visual analogue scale，VAS）評(píng)分。

術(shù)后行CT掃描，按螺釘是否穿破椎弓根皮質(zhì)及穿破程度將螺釘位置分為3級(jí)：Ⅰ級(jí)，螺釘完全置入椎弓根內(nèi)；Ⅱ級(jí)，螺釘穿破內(nèi)側(cè)壁或外側(cè)壁，但未完全置于椎弓根外；Ⅲ級(jí)，螺釘完全置于椎弓根外［2］。

五、統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

應(yīng)用SPSS 20.0統(tǒng)計(jì)軟件（IBM公司，美國(guó)）分析數(shù)據(jù)，采用秩和檢驗(yàn)比較兩組螺釘置入的精準(zhǔn)度；采用獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)比較兩組的置釘時(shí)間、輻射量、手術(shù)前后VAS評(píng)分差值。以P＜0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

結(jié) 果

觀察組的置釘時(shí)間為（13.33±2.22）min，少于對(duì)照組的（17.81±5.01）min，兩組數(shù)據(jù)比較，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（t=6.536，P＜0.001）。觀察組的輻射量為（295.28±48.61）μGy，明顯低于對(duì)照組的（396.34±89.77）μGy，兩組數(shù)據(jù)比較，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（t=7.920，P＜0.001）。

隨訪時(shí)間為3～10個(gè)月，平均6.34個(gè)月。觀察組入院時(shí)和術(shù)后第60 天的VAS 評(píng)分分別為（6.31±1.32）分、（1.24±0.89）分，手術(shù)前后VAS 差值為（5.13±1.59）分；對(duì)照組入院時(shí)和術(shù)后第60天的VAS評(píng)分分別為（5.82±1.53）分、（1.35±0.88）分，手術(shù)前后VAS差值為（4.56±1.67）分；兩組之間VAS評(píng)分差值比較，差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（t=0.976，P=0.119）。

置釘準(zhǔn)確度方面，觀察組42釘Ⅰ級(jí)、22釘Ⅱ級(jí)；對(duì)照組23釘Ⅰ級(jí)、39釘Ⅱ級(jí)、2釘Ⅲ級(jí)，觀察組的置釘準(zhǔn)確度更高，兩組數(shù)據(jù)比較，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（Z=3.442，P=0.001）。觀察組典型病例見圖2。

討 論

經(jīng)皮椎弓根螺釘固定最早由Magerl［3］在1982年報(bào)道，當(dāng)時(shí)主要應(yīng)用于椎體臨時(shí)外固定。上世紀(jì)90年代，經(jīng)皮椎弓根內(nèi)固定開始應(yīng)用于治療腰椎骨折，相對(duì)于傳統(tǒng)開放手術(shù)，其具有切口小、出血少、術(shù)后病人恢復(fù)快等優(yōu)點(diǎn)［4］，臨床應(yīng)用越來(lái)越廣泛。腰椎弓根內(nèi)側(cè)有神經(jīng)，置釘時(shí)如穿出內(nèi)側(cè)壁可能會(huì)損傷脊髓、神經(jīng)而導(dǎo)致下肢麻木、放射性疼痛、肌力下降甚至大小便失禁等嚴(yán)重并發(fā)癥，如穿出椎體外側(cè)壁則會(huì)導(dǎo)致椎弓根螺釘?shù)姆€(wěn)定性下降。由此可見，準(zhǔn)確置釘是手術(shù)成功的關(guān)鍵。

理想的椎弓根置釘是把螺釘置入椎弓根中心軸，椎弓根中心軸在椎后投影點(diǎn)就是最佳進(jìn)針點(diǎn)。精確置釘，必須解決螺釘?shù)娜脶旤c(diǎn)和外展角度兩個(gè)問(wèn)題［5］。傳統(tǒng)開放手術(shù)可通過(guò)人字棘、橫突等解剖參考點(diǎn)確定入釘點(diǎn)，但開放手術(shù)需對(duì)脊旁肌群廣泛剝離、牽拉，出血多、創(chuàng)傷大，術(shù)后可出現(xiàn)局部軟組織粘連、肌肉失效、局部疼痛等合并癥。經(jīng)皮內(nèi)固定時(shí)，無(wú)法直接觀察到骨性結(jié)構(gòu)，只能通過(guò)透視來(lái)確定皮膚進(jìn)針點(diǎn)。早期開展經(jīng)皮椎弓根定位使用的是腰椎正側(cè)位X 線片引導(dǎo)置釘，正位片上進(jìn)針點(diǎn)在椎弓根3點(diǎn)或者9點(diǎn)。由于標(biāo)準(zhǔn)正側(cè)位片無(wú)法準(zhǔn)確判斷螺釘是否穿出椎弓根的內(nèi)側(cè)壁，手術(shù)操作時(shí)需反復(fù)調(diào)整“C”型臂位置，正側(cè)位透視，增加了手術(shù)時(shí)間和輻射量，同時(shí)由于無(wú)法判斷椎弓根的邊界而難以確定最佳的入針點(diǎn)。

為提高置釘?shù)木龋藗儗⒂?jì)算機(jī)輔助導(dǎo)航系統(tǒng)（computer assisted navigation system，CANS）應(yīng)用于脊柱外科。CANS 利用術(shù)前CT 掃描數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)電腦處理后，結(jié)合術(shù)中定位系統(tǒng)而實(shí)現(xiàn)手術(shù)的三維實(shí)時(shí)虛擬導(dǎo)航［6］，從而提高置釘?shù)臏?zhǔn)確性和效率。但遺憾的是即使使用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)導(dǎo)航系統(tǒng)結(jié)合機(jī)器人進(jìn)行經(jīng)皮置釘，仍有1.16 mm 誤差，最大可達(dá)2.1 mm［7］。導(dǎo)航存在不少優(yōu)點(diǎn)，但也存在一定的缺陷：①操作復(fù)雜，步驟繁瑣，有一定的學(xué)習(xí)曲線；②術(shù)中三維掃描時(shí)間長(zhǎng)，輻射量高；③存在一定偏差［8］；④價(jià)格昂貴，基層醫(yī)院難以開展。事實(shí)上，在廣大的基層醫(yī)院絕大多數(shù)使用的還是傳統(tǒng)“C”型臂X線機(jī)定位。

為克服傳統(tǒng)“C”型臂X 線機(jī)透視定位存在的不足，陳迎春等［9］采用腰椎弓根軸位片透視法，發(fā)現(xiàn)軸位片可準(zhǔn)確判斷椎弓根的邊界和螺釘在椎弓根的位置，以及是否穿出椎弓根皮質(zhì)，同時(shí)椎弓根的中心就是最佳的入針點(diǎn)。在穿刺和置釘時(shí)會(huì)存在一定的偏差，偏差來(lái)源于透視、術(shù)中操作時(shí)引起病人身體的移動(dòng)以及術(shù)者手部的抖動(dòng)，是難以避免的［10］。實(shí)驗(yàn)證明平移小于1 mm 或者旋轉(zhuǎn)小于5°的誤差均可認(rèn)為符合椎弓根安全穿刺［11］。姜里強(qiáng)等［10］發(fā)現(xiàn)相對(duì)于正側(cè)位透視，采用椎弓根軸位透視時(shí)有更大的容錯(cuò)率：采用5.5 mm螺釘置釘時(shí)，L2穿破內(nèi)側(cè)皮質(zhì)角度的閾值為14.30°，L3為18.73°，L4為21.8°。更大的容錯(cuò)率意味著手術(shù)風(fēng)險(xiǎn)的降低，但臨床操作時(shí)要準(zhǔn)確置入1 枚導(dǎo)針是比較困難的，需反復(fù)穿刺、調(diào)整方向、透視，因椎弓根中心范圍很小，其方向和入針點(diǎn)難以確定。本研究自制的經(jīng)皮椎弓根置釘激光定位儀是在應(yīng)用軸位片基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)的，將入針點(diǎn)和穿刺方向可視化，從而簡(jiǎn)化手術(shù)操作：激光定位的激光、定位鉛點(diǎn)和“C”型臂X 線機(jī)中心射線三者重疊，在一條直線上。調(diào)整“C”型臂位置使得鉛點(diǎn)位于椎弓根中心時(shí)，激光的方向就和椎弓根中心軸重疊，按照激光的引導(dǎo)置釘就會(huì)將螺釘置入椎弓根內(nèi)，入針點(diǎn)就是激光在皮膚的投射點(diǎn)。手術(shù)時(shí)使用標(biāo)識(shí)的網(wǎng)格輔助定位，避免反復(fù)透視和調(diào)整“C”型臂位置，大大縮短了手術(shù)時(shí)間，減少了輻射。我們?cè)趧?dòng)物實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)該激光定位儀的精度完全可以滿足臨床要求［1］。

圖2 病人，男，58歲，因“跌倒致腰痛、活動(dòng)受限約1 d”入院，診斷：L3椎體壓縮性骨折 a、b：術(shù)前腰椎X線片和CT片示L3椎體壓縮性骨折，前緣壓縮大于30%；c：術(shù)中利用激光儀結(jié)合網(wǎng)格定位器輔助定位，箭頭所指為定位儀上的鉛點(diǎn)；d：軸位片下插入穿刺針；e：擰入椎弓根螺釘，箭頭所指為定位儀上的碳纖支架；f、g：術(shù)后X線片示腰椎壓縮骨折復(fù)位良好；h：術(shù)后CT片可見2枚螺釘均位于椎弓根內(nèi)

激光定位儀的使用要求和技巧：因經(jīng)皮椎弓根螺釘置入手術(shù)是一種風(fēng)險(xiǎn)較高的手術(shù)，術(shù)者必須熟練掌握腰椎常規(guī)開放內(nèi)固定及經(jīng)皮椎弓根內(nèi)固定手術(shù)。術(shù)前設(shè)計(jì)時(shí)以腰椎CT重建為基礎(chǔ)，測(cè)量椎弓根外展角、計(jì)算螺釘長(zhǎng)度。為減少透視次數(shù)，可結(jié)合腰背部、髂后上棘等體表解剖標(biāo)記進(jìn)行定位。定位時(shí)先照側(cè)位片，確定傷椎位置。置釘是手術(shù)的關(guān)鍵，作切口時(shí)使用尖刀順激光的方向由皮膚直至深筋膜下，開路時(shí)開路器方向保持和激光方向一致，必要時(shí)使用錘子輕輕敲入。

綜上所述，激光定位儀是基于“C”型臂X 線機(jī)設(shè)計(jì)的，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，無(wú)復(fù)雜的電子和電動(dòng)設(shè)備，可直接安裝在普通“C”型臂X線機(jī)上，無(wú)需改變“C”型臂的結(jié)構(gòu)和線路，具有體積小、操作簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)，易于在廣大的基層醫(yī)院推廣和應(yīng)用。但該激光定位儀也存在一定的缺點(diǎn)：①對(duì)于每臺(tái)“C”型臂X線機(jī)第一次使用均需校正，使激光定位儀的激光發(fā)射點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)“C”型臂X線機(jī)的X線發(fā)射中心；②激光的方向不能改變，需通過(guò)調(diào)整骨科床的位置和高度才能使得激光對(duì)準(zhǔn)手術(shù)目標(biāo)靶點(diǎn)。希望能通過(guò)進(jìn)一步的改進(jìn)，設(shè)計(jì)出更符合臨床需求的激光定位儀。