三維導航技術(shù)在微創(chuàng)經(jīng)椎間孔入路腰椎椎間融合術(shù)中的應(yīng)用

王 鑫，張國旺，連小峰

上海市第六人民醫(yī)院骨科，上海 200030

經(jīng)椎間孔入路腰椎椎間融合術(shù)（TLIF）廣泛應(yīng)用于多種腰椎疾病的治療。作為傳統(tǒng)開放手術(shù)，TLIF存在肌肉剝離廣泛、組織損傷大、出血量多、住院時間長和術(shù)后并發(fā)癥多等缺點［1-4］。為了克服這些缺陷，微創(chuàng)TLIF（MIS-TLIF）開始應(yīng)用于臨床［5-6］。MIS-TLIF具有組織損傷小、出血量少、費用低、住院時間短等優(yōu)勢，且臨床效果、影像學結(jié)果與傳統(tǒng)開放TLIF相近，目前應(yīng)用越來越廣泛［2，4，7-9］。

但是，MIS-TLIF采用經(jīng)皮技術(shù)或小切口技術(shù)，很難直視下操作，尤其在進行椎弓根置釘時，穿透椎弓根的概率較高［10-11］。計算機輔助手術(shù)系統(tǒng)（CAS）和影像導航系統(tǒng)可輔助顯示術(shù)中螺釘位置和軌跡，從而大大提高了器械置入的準確性［12］，增加了手術(shù)的安全性。本研究將術(shù)中三維導航技術(shù)應(yīng)用于MIS-TLIF的手術(shù)過程，并與同時期采用傳統(tǒng)透視行MIS-TLIF的病例進行比較，現(xiàn)報告如下。

1 資料與方法

1.1 一般資料

納入標準：①單節(jié)段腰椎滑脫或腰椎椎管狹窄伴/不伴失穩(wěn)；②臨床表現(xiàn)為腰痛及下肢放射痛、間歇性跛行等，經(jīng)非手術(shù)治療3個月無效。排除標準：①臨床癥狀和影像學表現(xiàn)不相符；②腰椎術(shù)后翻修；③腰椎感染或腫瘤；④其他慢性疾病不耐受手術(shù)。根據(jù)以上標準，納入2016年1月—2017年12月采用MIS-TLIF治療的腰椎退行性疾病患者64例，其中32例術(shù)中應(yīng)用三維導航（A組），另32例術(shù)中采用傳統(tǒng)C形臂X線機透視（B組）。2組患者一般資料差異無統(tǒng)計學意義（P＞0.05，表1），所有手術(shù)均由脊柱微創(chuàng)手術(shù)經(jīng)驗豐富的同一高年資醫(yī)師團隊完成。

表1 患者一般情況Tab. 1 General conditions of patients

1.2 治療方法

1.2.1 3D導航MIS-TLIF

手術(shù)在雜交手術(shù)室進行，主要設(shè)備有Zeego掃描儀（西門子公司，德國）、Medifa手術(shù)床（德中韋氏科技發(fā)展有限公司，中國）、CurveTM三維術(shù)中導航系統(tǒng)（Brainlab公司，德國）。

患者全身麻醉，氣管插管后取俯臥位，在胸背部及臀部用寬膠布將患者連同腰橋固定在手術(shù)臺上（圖1a），減少術(shù)中患者移動，確保導航的準確性。消毒鋪單后，在非減壓側(cè)將參考架通過2根3 mm栓子固定于髂后上棘，將無菌中單剪成兩半覆蓋切口部位，顯露出參考架（圖1b）。確定掃描范圍后，所有人員離開手術(shù)室，放射科技師在手術(shù)室外操作Zeego掃描儀進行掃描（圖1c），手術(shù)醫(yī)師和手術(shù)室人員不需要鉛板防護。掃描完成后，圖像被自動傳入CurveTM三維術(shù)中導航系統(tǒng)。進行導航棒校正后，定位手術(shù)節(jié)段。在導航系統(tǒng)中通過確定椎弓根螺釘?shù)倪M釘路徑來設(shè)計手術(shù)切口（圖1d），并用無菌記號筆標記。先將CurveTM三維術(shù)中導航系統(tǒng)的ICM4和限深導航套筒進行注冊、校準，而后，在切開皮膚、皮下及腰背筋膜并鈍性分離肌肉后插入導航套筒。通過導航屏幕確定進釘點、進釘方向及螺釘長度（圖1e），用電鉆通過導航套筒進行開口開路，在探針探查確定釘?shù)罒o誤后置入螺釘。然后在導航棒的幫助下確定減壓側(cè)骨性減壓的范圍，放置可擴張通道，通過通道進行減壓，如患者有雙側(cè)根性癥狀則可通過棘突根部減壓至對側(cè)。切除上、下關(guān)節(jié)突關(guān)節(jié)，摘除椎間盤組織，徹底處理椎間隙。在導航系統(tǒng)中通過導航棒根據(jù)椎間隙撐開高度確定融合器型號（圖1f），并在椎間隙中植入碎骨及融合器。然后進行第二次透視掃描，以驗證置入物位置的準確性。最后雙側(cè)螺釘裝棒固定，沖洗切口，逐層縫合。減壓側(cè)酌情選用負壓引流管。

圖1 三維導航術(shù)中操作 Fig. 1 Three dimensional navigation intraoperative operation

1.2.2 傳統(tǒng)X線透視下MIS-TLIF

患者全身麻醉，氣管插管后取俯臥位，C形臂X線機透視手術(shù)節(jié)段椎弓根的體表投射點，確定進釘點和手術(shù)切口，然后消毒鋪單。在置釘側(cè)椎弓根位置穿刺后置入導絲，切開皮膚約1.5~2.0cm，常規(guī)擴張肌肉組織后攻絲、置釘；減壓側(cè)置入導絲后，以上、下2根導絲在皮膚間的連線做切口，一般為3.0 ~ 4.0 cm，然后同A組方式安放工作通道進行減壓、處理椎間隙、置入椎間融合器，再沿2根導絲打入椎弓根螺釘，C形臂X線機掃描驗證椎弓根螺釘位置的準確性，如位置不佳則予以翻修，最后雙側(cè)裝棒固定，沖洗切口，逐層縫合。減壓側(cè)酌情選用負壓引流管。

1.3 術(shù)后處理

術(shù)后24 h內(nèi)常規(guī)預(yù)防性使用抗生素，術(shù)后24 h內(nèi)拔除引流管、腰圍保護下下床活動，48 h出院。

1.4 評估指標

記錄并比較2組手術(shù)時間、術(shù)中出血量、術(shù)中輻射量及每枚螺釘置入時間。采用Laine等［13］的標準評價置釘準確率。采用疼痛視覺模擬量表（VAS）評分［14］、Oswestry功能障礙指數(shù)（ODI）［15］及日本骨科學會（JOA）評分［16］評價臨床療效，記錄并發(fā)癥發(fā)生情況。

1.5 統(tǒng)計學處理

采用SPSS 19.0軟件對數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析。計量資料以±s表示，組間比較采用t檢驗，不同時間點VAS評分、ODI比較采用重復測量方差分析；以P＜0.05為差異有統(tǒng)計學意義。

2 結(jié) 果

所有手術(shù)順利完成。所有患者術(shù)后隨訪24 ~ 48個月，平均29.5個月。A組所有患者在3D導航下手術(shù)成功，未加用C形臂X線機透視。前5例置入螺釘后即進行第二次掃描，以明確螺釘置入的準確性，即共掃描3次，后27例則共掃描2次，因此掃描次數(shù)為（2.16±0.37）次。

A組手術(shù)時間、術(shù)中出血量及每枚螺釘置入時間優(yōu)于B組，而術(shù)中輻射量則高于B組，差異均有統(tǒng)計學意義（P＜0.05，表2）。A組共置入螺釘128枚，其中8枚螺釘向外側(cè)穿透小于2 mm，2枚螺釘（1.6%）錯位或穿透2 ~ 4 mm，1枚螺釘（0.08%）完全在椎弓根外側(cè)，經(jīng)調(diào)整后位置良好，置釘準確率為97.7%（125/128）；B組共置入螺釘128枚，其中9枚螺釘向外側(cè)穿透小于2 mm，13枚螺釘（10.2%）錯位或穿透2 ~ 4 mm，沒有螺釘完全在椎弓根外側(cè)，置釘準確率為89.8%；組間差異有統(tǒng)計學意義（P＜0.05）。2組術(shù)后VAS評分、ODI及JOA評分均較術(shù)前顯著改善，差異有統(tǒng)計學意義（P＜0.05，表2）；組間差異無統(tǒng)計學意義（P＞0.05，表2）。所有患者術(shù)中、術(shù)后均無明顯并發(fā)癥發(fā)生。A組典型病例影像學資料見圖2。

圖2 A組典型病例影像學資料Fig. 2 Imaging data of a typical case in group A

表2 2組手術(shù)情況及術(shù)后療效評價Tab. 2 Operation and postoperative efficacy evaluation of 2 groups

3 討 論

有研究［17-18］證實，MIS-TLIF術(shù)中可減輕對椎旁肌肉的損傷，并對術(shù)后肌力恢復有積極作用。Yang等［19］的研究顯示，MIS-TLIF不論是隱性出血量、可見出血量還是總出血量，均相對較少。同時，MIS-TLIF的費用相對更低，患者術(shù)后恢復正常工作的時間也更早［20］。在術(shù)后并發(fā)癥方面，當術(shù)者操作足夠熟練后，微創(chuàng)手術(shù)與開放手術(shù)的術(shù)后并發(fā)癥沒有顯著差異［21］。由于MIS-TLIF的上述優(yōu)勢，其在近幾年腰椎疾病的治療中得到了廣泛應(yīng)用。

但是MIS-TLIF切口小，術(shù)中無法直視下辨認解剖結(jié)構(gòu)，術(shù)中操作錯誤或螺釘穿破率較高。在沒有導航的情況下椎弓根螺釘穿破率高于10%［10，22］。一項薈萃分析［23］顯示，在微創(chuàng)手術(shù)中使用二維透視導航的螺釘穿破率為13.1%。應(yīng)用了術(shù)中三維導航之后，術(shù)者可以對螺釘進行實時的虛擬成像，規(guī)劃其路徑，確定其長度、直徑，讓術(shù)者可以更加準確地置入椎弓根螺釘。本研究中A組的置釘準確率為97.6%，高于B組的89.8%。為了提高術(shù)中導航的準確性，術(shù)中須注意：①用寬膠布將患者固定在手術(shù)臺上，避免術(shù)中移動；②牢固固定參考架，避免位置變動（本組1例患者的1枚釘子完全在椎弓根外的原因可能是在置釘前碰到參考架，導致參考架位置變動）；③開路時建議使用電鉆，不用錘子或手向患者施加壓力；④在一些關(guān)鍵步驟，如椎間盤摘除、椎弓根開路和螺釘置入等，通過導航棒觸碰解剖標志（橫突）來校準；⑤發(fā)現(xiàn)任何異常必須重新進行掃描，然后才能進行接下來的操作。

在MIS-TLIF術(shù)中，輻射暴露是術(shù)者和手術(shù)室工作人員的關(guān)注重點［24-26］。在一篇系統(tǒng)的綜述中，Yu等［27］指出，對于醫(yī)患的輻射暴露，微創(chuàng)手術(shù)比開放手術(shù)要多很多。但是在MIS-TLIF中應(yīng)用先進的計算機輔助成像系統(tǒng)能夠減少對醫(yī)患的輻射暴露［26］。另外，和標準的C形臂X線機透視相比，術(shù)中三維導航透視導致患者受到的輻射劑量增加，在本組病例中，A組術(shù)中進行了2次Zeego掃描儀掃描，而B組患者定位時采用普通C形臂X線機進行掃描，A組的術(shù)中輻射量明顯高于B組，但兩者的輻射量都明顯小于1次標準的診斷性CT的輻射劑量［27-29］。如果手術(shù)醫(yī)師積累足夠的病例，已熟練掌握術(shù)中三維導航技術(shù)，在手術(shù)結(jié)束時可以不進行掃描驗證，只需C形臂X線機透視正側(cè)位來檢查內(nèi)置物位置的準確性，那么A組的輻射劑量將會小于B組，這在本組后續(xù)的病例中已得到驗證。掃描時工作人員都離開手術(shù)室，所以手術(shù)醫(yī)師和手術(shù)室工作人員沒有輻射暴露，不需要穿鉛衣，減少了醫(yī)師下背部疼痛的可能性。對患者來說，術(shù)中掃描可確認螺釘位置的準確性，術(shù)后無須CT檢查，也間接降低了輻射量。

術(shù)中導航的另一個重要問題是耗時。在一項尸體解剖研究中，Tabaraee等［30］論證了相對于傳統(tǒng)的透視，O形臂iCT的安裝消耗了更多時間，但置入椎弓根螺釘?shù)暮臅r卻較短，相加之后，與傳統(tǒng)透視手術(shù)所需時間幾乎相同。Yang等［31］報道，每個腰椎椎弓根用導航系統(tǒng)打入椎弓根螺釘?shù)钠骄鶗r間為3.65 min。本研究組采用導航套筒取代導絲來置入椎弓根螺釘，利用電鉆開路，簡化了工作流程，每枚螺釘平均置入時間為3.51 min，優(yōu)于以往的研究［30-31］。另外，本組手術(shù)在雜交手術(shù)室進行，Zeego掃描儀是直接安裝固定好的，與手術(shù)床配套使用，操作方便，幾乎與C形臂X線機透視相差無幾，因此，并不會耗費更多時間。從擺體位開始算起，三維導航MIS-TLIF的手術(shù)時間反而少于傳統(tǒng)透視下MIS-TLIF。

本研究中A組用Zeego掃描儀進行了2次掃描，第一次是術(shù)前掃描，為導航進行準備；第二次是術(shù)后掃描，以確定內(nèi)置物位置的準確性。由于Zeego掃描儀會自動移至手術(shù)部位，因此，圖像捕獲非常平滑，并且與常規(guī)使用的C形臂X線機相比成像時間更短。但Zeego掃描儀輻射量較大［32-33］，術(shù)中必須盡量減少掃描次數(shù)。Schuetze等［34］提出，放射線暴露取決于解剖區(qū)域，而Zeego掃描儀會自動調(diào)整到解剖區(qū)域，以確保恒定的圖像質(zhì)量的同時降低輻射量。在脊柱手術(shù)的臨床研究中，Kageyama等［35］比較了常規(guī)C形臂X線機透視組（5例）和Zeego掃描儀組（12例）之間的照射劑量和置釘角度的準確性，Zeego組的置釘精度較高，C形臂組的輻射量則較低；同時也發(fā)現(xiàn)，Zeego組后來的6例患者輻射時間和劑量逐漸減少，這表明Zeego掃描儀的使用存在學習曲線。此外，Kraus等［36］提出了采用Zeego掃描儀進行脊柱外科手術(shù)的低輻射暴露方案，顯著降低了輻射量，并且在尸體研究中獲得了良好的圖像質(zhì)量。因此，Zeego掃描儀在MIS-TLIF中的應(yīng)用會一定程度上增加輻射劑量，但可通過學習得到改善。本研究中，Zeego掃描儀的掃描次數(shù)為（2.16±0.37）次，如果最后一次驗證掃描用C形臂X線機正側(cè)位透視來替代，勢必進一步降低輻射量，這將在后續(xù)的研究中予以證實。

MIS-TLIF術(shù)中使用三維導航技術(shù)可以使椎弓根螺釘放置更加可靠，而更高的置釘準確率可以增加外科醫(yī)師對使用椎弓根相關(guān)器械的信心，從而進一步縮短手術(shù)時間，減少出血量［37］。研究外科醫(yī)師使用三維導航技術(shù)的學習曲線可發(fā)現(xiàn)，學習過程中工作流程加快，與導航相關(guān)的時間逐漸減少［38］。三維導航能夠減少置釘時間，提高置釘準確性，并使整個操作流程安全順暢，在10次左右的導航操作后，外科醫(yī)師的操作即可達到標準水平［39］。必須強調(diào)的是，學習曲線是高度個體化的，任何學習曲線都會受到每位外科醫(yī)師其他類型脊柱手術(shù)經(jīng)驗的影響，并且最有可能取決于外科醫(yī)師的個人手術(shù)技術(shù)水平。

綜上所述，術(shù)中三維導航系統(tǒng)能夠有效地應(yīng)用于MIS-TLIF的整個手術(shù)過程。從切口設(shè)計、椎弓根螺釘進釘點選擇，到確定螺釘直徑、長度與進釘方向，以及減壓通道放置、減壓范圍確定及融合器型號的選擇，都可以采用導航技術(shù)，不需要額外進行透視。術(shù)中三維導航應(yīng)用于MIS-TLIF，把導航從以往的輔助置釘工具拓展成了貫穿于整個MIS-TLIF過程的術(shù)中規(guī)劃手段，不僅可提高手術(shù)操作的準確性，還可使整個手術(shù)流程更加流暢。對于無法直視解剖結(jié)構(gòu)的微創(chuàng)手術(shù)，可以做到“哪里不懂點哪里”，實現(xiàn)可視化操作。但本研究樣本量較小，后續(xù)還需進行大樣本量隨機對照研究來進一步揭示三維導航在MIS-TLIF中的應(yīng)用價值。