自制輔助穿刺裝置聯(lián)合三維可視化技術在內窺鏡下經椎間孔腰椎間盤切除術中的應用

鞏陳 吳建明 張文志 劉向陽

經皮內窺鏡下經椎間孔腰椎間盤切除術（percutaneous endoscopic transforaminal lumbar discectomy，PETD）治療腰椎間盤突出癥（lumbar disc herniation，LDH）是目前廣泛流行的手術之一，因其組織損傷小、出血少、風險和并發(fā)癥少、術后恢復快等優(yōu)點，廣泛應用于LDH的手術治療［1-3］，其手術效果與傳統(tǒng)開放手術效果相近［4-6］，且其手術是在局部麻醉下進行的，降低了手術費用。PETD 成功的關鍵一步是準確的定位和穿刺［7］，對于有經驗的醫(yī)生來說，這并不困難，但是對于初學者來說，通常需要多次穿刺，反復透視，增加了組織和神經血管損傷概率［8-10］。因此，穿刺和透視次數(shù)的增加通常是不可避免的，這會增加手術風險和并發(fā)癥，并導致年輕醫(yī)生在PETD 手術中的學習曲線陡峭［11］。文獻報道需要完成30 例以上手術才能基本掌握這種技術［12-13］。為了解決定位穿刺準確性問題，國內外文獻報道有采用機器人導航技術、電磁導航技術、混合現(xiàn)實技術等［14-15］，但是這些設備昂貴且技術要求高，很難在短時間內普及。

我們設計出了輔助穿刺裝置，此裝置結合三維可視化技術一起使用，可以進行穿刺路徑定位和指導椎間孔穿刺。本文通過與傳統(tǒng)徒手方法進行對比研究，旨在探討這種輔助穿刺裝置聯(lián)合三維可視化技術在PETD手術中的穿刺效果。

資料與方法

一、納入及排除標準

納入標準：①單側、單節(jié)段LDH病人；②同意進行PETD 手術的病人；③年齡≥18 歲，經正規(guī)保守治療3 個月無效；④無其他嚴重疾病的病人。排除標準：①病變節(jié)段既往有手術史；②患有腰椎滑脫、腰椎不穩(wěn)、椎管狹窄等相關脊柱疾病的病人；③極外側型LDH，椎間盤向近端或遠端重度脫出者；④不能正常進行語言交流。

二、一般資料及分組

該研究納入了2021年1月至2022年5月期間在亳州市人民醫(yī)院脊柱外科診斷為LDH 的94 例病人。這些病人被隨機分配到研究組和對照組，其中研究組采用輔助穿刺裝置聯(lián)合三維可視化技術建立通道（46 例）；對照組接受傳統(tǒng)穿刺法建立通道（48 例）。亳州市人民醫(yī)院倫理委員會批準了本研究［（BY）2020-0018］，所有病人對手術知情同意并簽字。手術均由同一位年輕醫(yī)生完成通道建立，由同一位經驗豐富的脊柱外科醫(yī)生使用PETD技術完成椎間盤切除和神經根減壓。兩組病人一般資料比較，差異均無統(tǒng)計學意義（P＞0.05，表1）。

三、術前規(guī)劃及設備介紹

病人術前完善腰椎正側位片、過伸過屈位片、腰椎CT三維重建和MRI。其中研究組CT檢查時采用俯臥位（所用俯臥位墊與術中相同）。

組別研究組對照組統(tǒng)計量P值例數(shù)46 48年齡（images/BZ_28_1831_778_1854_829.png±s，歲）性別（例）男26 25 0.186 0.666手術節(jié)段（例）女身體質量指數(shù)（images/BZ_28_1831_778_1854_829.png±s，kg/m2）L4/5椎間盤突出類型（例）中央型20 23 49.9±13.3 49.0±15.3 0.308 0.759 22.52±2.29 22.98±2.47-0.943 0.408 25 28 L5/S1 21 20 79旁中央型25 24旁側型14 15--0.152 0.697 0.262 0.877

三維可視化技術介紹是借助CT 數(shù)據(jù)（Dicom 格式），利用三維可視化醫(yī)學診斷圖像處理系統(tǒng)（安徽紫薇帝星數(shù)字科技有限公司）對數(shù)據(jù)進行處理，處理后的三維圖像可以使用不同顏色渲染、任意旋轉、縮放、拆分、調節(jié)透明度等操作，器官、血管、神經、占位等組織間的關系清晰可見。術中使用德國Joinmax椎間孔鏡和射頻系統(tǒng)。

本文所用的自制輔助穿刺裝置如圖1 所示，包括固定架、連接桿、量角器、刻度針、導向器等。導向器和刻度尺通過螺絲固定，導向器進針一側設計成“十字交叉”型，進針方向可以沿著8 個不同方向微調。穿刺時出針圓孔緊貼著皮膚進針點，這樣通過微調進針方向就可以有目的地調整穿刺方向。

圖1 自制輔助穿刺裝置 a：示意圖（1-固定架、2-連接桿、3-量角器、4-刻度針、5-導向器和6、7、8三個關節(jié)）；b：實物圖；c、d：導向器

四、手術方法

為了減少因體位改變而產生誤差，術前腰椎CT檢查與手術時同樣體位，且所用俯臥位墊是相同的（圖2 a）。CT檢查之前在病人腰背部皮膚進行金屬條定位標記，CT掃描后在病人皮膚上用記號筆標出金屬條確切位置，以備術中使用。采用64排雙螺旋CT，層厚為1 mm，掃描病人背部全部皮膚，獲取腰椎CT二維數(shù)據(jù)。利用CT數(shù)據(jù)重建出腰椎三維可視化圖像，重建內容包括體表標記物、皮膚、肌肉、神經根、硬脊膜、椎間盤、骨組織等（圖2 b）。建立1條直徑7.5 mm 的虛擬管道及穿刺針，術前模擬通道建立，調整虛擬管道及穿刺針達到理想位置（圖2 b）。360°旋轉圖像觀察管道與神經根、上關節(jié)突和椎間盤位置關系。以皮膚表面標記物為參考位置，測量出術中皮膚進針點，即虛擬穿刺針與皮膚交點（圖2 b藍色圈內）。測量出虛擬穿刺針與矢狀面角度，即術中穿刺外展角度（圖2 c）。根據(jù)模擬穿刺針在體表投影和皮膚表面標記物位置，計算出術中穿刺方向（圖2 d）。術前在病人皮膚表面標記出進針點位置、穿刺外展角度和穿刺方向（圖2 e），以備術中直接穿刺所用。

圖2 術中相關圖片 a：CT檢查的體位；b：可視化重建結果，虛擬管道在藍色圈內顏色改變處是皮膚進針點位置，黑色圈內是重建的體表標記物；c：測量穿刺外展角度；d：確定穿刺方向；e：術前標記出穿刺參數(shù)，藍色圈內是進針點位置，紅色箭頭是穿刺方向；f：術中穿刺；g：自制多功能皮膚定位器實物圖

病人取俯臥位，利多卡因注射液局部皮膚麻醉，安裝好自制輔助穿刺裝置，根據(jù)術前規(guī)劃調節(jié)好穿刺角度，18G 穿刺針從導向器中心沿著術前規(guī)劃的穿刺參數(shù)緩慢行椎間孔穿刺（圖2 f），穿刺針需要平行于刻度針，“C”型臂X 線機透視確定進針位置。若位置不佳，利用“十字交叉”型導向器微調，再次透視，位置滿意后，注射麻藥行椎間孔區(qū)域麻醉。置換導絲后撤掉輔助穿刺裝置。注射麻藥行上關節(jié)突麻醉，最后行腰背筋膜麻醉。通道建立后按照標準經皮椎間孔鏡（TESSYS）技術［16］完成椎間盤切除和神經根減壓。

對照組穿刺路徑的設計及通道建立依靠術者經驗、病人體型，同時參考術前腰椎CT和MRI，椎間隙及穿刺角度的確定采用自制多功能皮膚定位器（圖2 g，專利號：ZL 2022 3 0535477.5）。通道建立完成后，其余步驟與研究組相同。

五、術后隨訪及觀察指標

病人術后常規(guī)嚴格臥床6小時，術后1個月內可以戴腰圍下床行走，避免彎腰和久坐。3 個月內避免體力勞動。術后3 個月、6 個月門診隨訪，隨訪時完善腰椎CT和MRI。

評價兩組住院天數(shù)、穿刺次數(shù)、穿刺時間、透視次數(shù)、手術時間及一次穿刺成功數(shù)，末次隨訪時采用改良MacNab標準［17］評價手術療效。

六、統(tǒng)計學處理

應用SPSS 25.0（IBM 公司，美國）統(tǒng)計軟件包進行統(tǒng)計分析。滿足正態(tài)分布的計量資料采用±s表示，組間比較采用兩獨立樣本t檢驗；計數(shù)資料采用頻數(shù)（%）表示，組間比較采用χ2檢驗。雙側檢驗α值取0.05。

結 果

一、一般結果比較

94例病人均順利完成手術，無大出血、栓塞、神經損傷等嚴重并發(fā)癥發(fā)生。研究組隨訪時間為（8.9±2.1）個月，對照組隨訪時間為（8.7±1.8）個月，差異無統(tǒng)計學意義（t=0.622，P=0.109）。兩組間在住院天數(shù)方面差異無統(tǒng)計學意義（t=-0.747，P=0.690）。研究組在穿刺時間、穿刺次數(shù)、透視次數(shù)、手術時間和一次穿刺成功數(shù)方面均優(yōu)于對照組，差異有統(tǒng)計學意義（P＜0.05，表2）。

二、臨床療效分析

末次隨訪時依據(jù)改良MacNab 標準評估手術療效，研究組優(yōu)：18 例，良：25 例，一般：3 例，優(yōu)良率為93.5%，對照組優(yōu)：19 例，良：25 例，一般：4 例，優(yōu)良率為91.7%，兩組優(yōu)良率比較，差異無統(tǒng)計學意義（χ2=-0.333，P=0.739）。隨訪期間對照組有1例病人術后腰腿痛恢復良好，第7天出現(xiàn)腿部疼痛加重，復查MRI 提示形成側隱窩囊腫，予以保守治療3 周后腿部疼痛消失。兩組各有1 例病人復發(fā)，經保守治療效果不佳，均采用減壓固定融合手術治療，術后恢復滿意。

典型病例見圖3。

圖3 病人，女，41歲，診斷為L5/S1椎間盤突出癥，術前行三維可視化重建腰椎，在自制輔助穿刺裝置引導下建立通道，行PETD手術，手術后病人恢復滿意 a、b：術前腰椎MRI顯示L5/S1椎間盤突出，硬膜囊和S1右側神經根受壓；c：三維可視化重建結果；d、e：術中正側位透視穿刺針位置；f：S1神經根腹側和背側均減壓徹底；g、h：術后半年復查腰椎MRI顯示突出髓核徹底去除

討 論

LDH是脊柱外科常見疾病，20%的病例需要手術治療，而LDH 的微創(chuàng)手術已被廣泛接受和使用［18］。PETD 作為成熟的微創(chuàng)手術在臨床效果和預后方面具有諸多優(yōu)勢，因此越來越受到醫(yī)生和病人的青睞。研究發(fā)現(xiàn)，內窺鏡手術治療LDH可顯著降低再次手術率，長期隨訪復發(fā)率在4.68%至10.00%之間，再次手術率為3.12%［19-20］。然而，PETD 有幾個實際問題。首先，對于椎間孔狹窄的病人或者穿刺路徑有骨性阻擋的病人，往往需要反復穿刺才能到達滿意位置，這可能導致醫(yī)源性損傷，其中最常見的是神經根和硬腦膜損傷［21］。其次，當穿刺不準確時，尤其是外科醫(yī)生經驗不足時，需要多次重復穿刺并配合X線透視，增加了手術時間和相關手術風險，使醫(yī)護人員和病人都受到X線輻射。而長期低劑量輻射很容易導致甲狀腺、肺和其他器官發(fā)生癌變［22-23］。研究人員已經證實骨外科及其他相關科室醫(yī)生接受的輻射劑量與癌癥之間的關系，并且在PETD手術中X射線輻射是不可避免的［24］。因此，減少X射線透視的頻率對于減少敏感身體部位的輻射暴露量至關重要。

組別研究組對照組統(tǒng)計量P值例數(shù)46 48住院天數(shù)（images/BZ_28_1831_778_1854_829.png±s，d）穿刺時間（images/BZ_28_1831_778_1854_829.png±s，min）穿刺次數(shù)（images/BZ_28_1831_778_1854_829.png±s，次）透視次數(shù)（images/BZ_28_1831_778_1854_829.png±s，次）手術時間（images/BZ_28_1831_778_1854_829.png±s，min）--4.6±0.9 4.7±0.9-0.747 0.690 14.1±4.3 19.1±3.7-6.107＜0.001 3.8±2.1 7.9±2.6-8.389＜0.001 8.3±3.3 15.1±4.2-8.704＜0.001 79.0±8.5 89.7±13.4-4.617＜0.001一次穿刺成功數(shù)（例）12 4 5.242 0.022

為了減少PETD 手術期間X 射線透視和輻射暴露的頻率，精確定位和穿刺技術至關重要。因此，探索新的穿刺方法，減少X線透視和穿刺次數(shù)，提高定位精度，一直是微創(chuàng)脊柱外科醫(yī)生尤其是初級外科醫(yī)生關注的重點。Wu等［25］采用回顧性分析將電磁導航系統(tǒng)應用于PETD 手術中指導通道建立，并與傳統(tǒng)徒手穿刺對比，結果表明電磁導航系統(tǒng)給PETD 手術帶來了方便，可以顯著縮短術中放射時間、穿刺時間和手術時間，并且縮短了PETD的學習曲線。同時，光學導航系統(tǒng)由于其高度準確和完善的技術而被廣泛用于PETD［26］，然而，該系統(tǒng)的一個缺點是視野不足，因為需要用相機觀察反射球，并且視線可以被堅固的障礙物阻擋。此外，反射球通常安裝在手術器械的手柄上，因此靈活的針尖難以可靠地跟蹤目標部位。楊蕙銘等［27］報道2D 引導機器人在TESSYS 手術中輔助椎間孔穿刺效果，同時與常規(guī)徒手穿刺進行對比，結果顯示2D引導機器人組可以明顯減少穿刺次數(shù)和透視次數(shù)，在預防手術并發(fā)癥方面有一定作用。Jin 等［28］采用骨科機器人聯(lián)合術中CT掃描應用于PETD 中，與單純采用傳統(tǒng)穿刺聯(lián)合“C”型臂X 線機透視比較，前者穿刺準確性更高，并降低了醫(yī)生和病人的輻射暴露。但是以上設備較昂貴且需要專門人員進行操作，增加病人住院費用，很難普及使用。我們采用自制輔助穿刺裝置聯(lián)合三維可視化技術，明確了穿刺路徑，降低了穿刺難度，提高了穿刺精度，減少了輻射劑量；其結構簡單、價格低廉、使用方便、可重復使用，適用于PETD 手術；其降低了“C”型臂X線機透視時的輻射劑量、穿刺次數(shù)和手術時間，并且不增加手術并發(fā)癥和治療費用，適用于所有醫(yī)院和脊柱外科醫(yī)生，尤其是普通醫(yī)院，效益顯著。

這種自制的體表輔助穿刺設備仍存在一些不足。理想的輔助穿刺裝置可以達到一次成功穿刺，由于病人體位改變誤差、穿刺參數(shù)測量誤差和輔助穿刺裝置調節(jié)誤差，實際情況下多數(shù)需要兩到三次穿刺。因此，仍然需要改進和升級。盡管存在這些限制，本研究結果表明，這種新的穿刺方法建立通道有效減少了術中X射線輻射、穿刺時間和穿刺次數(shù)。

總之，這種自制輔助穿刺裝置聯(lián)合三維可視化技術建立通道可顯著降低穿刺次數(shù)和透視次數(shù)，縮短手術時間，并沒有增加手術并發(fā)癥，而且其價格便宜，易于操作，不會增加病人的治療費用，證明了其臨床有效性。