术中O型臂CT导航技术在骨科中的应用现状

罗益滨，顾庆国，陈诚，王占超，姜东杰，时国华，王新伟，袁文

术中O型臂CT导航技术在骨科中的应用现状

罗益滨，顾庆国，陈诚，王占超，姜东杰，时国华，王新伟，袁文

（第二军医大学附属上海长征医院脊柱一科，上海 200003）

术中O型臂CT导航技术是计算机辅助骨科手术的新成员之一，该技术能提供优质的二、三维成像，清晰显示各骨骼的解剖结构，使得术者能够近乎“直视下”完成操作，且在操作完毕后无需再次透视验证，减少了术者的放射暴露。应用该技术能减少手术时间、出血等并发症，提高骨折复位、椎弓根置钉、螺钉内固定等操作的成功率，目前已经在创伤、关节、脊柱等骨科各亚专业取得了初步的成果。

O型臂CT；脊柱外科；计算机导航技术

随着医学科学的发展和现代大型医学设备的不断涌现，现代骨科手术学一直朝着微创、安全、符合生物学理念的方向发展，计算机辅助骨科手术（Computer-Assisted Orthopedic surgery，CAOS）应运而生，近几十年来受到了不少学者的拥簇。O型臂CT导航（O-arm Computed Tomography Navigation，OCTN）作为新近开发的一种计算机导航技术，得到了初步的临床应用。大多数学者认为其优点明显，但也有人提出并没有表现出比C型臂X线机或徒手操作更为明显的好处。现将骨科各亚专业术中O型臂CT导航的应用情况综述如下，以备临床医师参考。

1 计算机辅助骨科手术及O型臂CT导航技术

计算机辅助骨科手术是上世纪九十年代出现的新概念。该技术利用先进的成像设备如CT、MRI、PET-CT、DSA等，对骨骼进行立体定位，帮助术者更精准的完成操作，尤其是和内固定相关的手术[1]。O型臂CT导航技术是这个大家族的后起之秀，该系统的设计初衷在于可以术前设计内固定器械的进入轨道、分辨组织结构、术中进行导引等[2]。其实时获取的二维、三维图像成像质量高，能够清晰显示各骨骼的解剖结构，使得术者能够近乎“直视下”完成操作，且在操作完毕后无需再次透视验证，减少了术者的放射暴露[3]。其术中追踪手术器械的能力还能让操作者避免损伤重要的神经血管等组织，提高了手术的成功率，降低了手术风险。

2 术中O型臂导航技术在骨科各亚专业中的应用

2.1 术中O型臂导航技术在创伤骨科的应用

创伤骨科的病例通常较为复杂，个体化特点明显，对解剖复位要求高。传统的直视下开放手术操作方便，但创伤较大，出血较多，可能影响术后的功能恢复。术中使用C型臂X线透视辅助可以一定程度上提高复位成功率，减少反复置钉次数，但仍不够完美。比如，跗舟骨疲劳骨折可以导致足部小关节脱位、骨坏死、畸形愈合甚至骨不连，临床治疗方案分歧较大。在普通的X线透视下能够完成跗舟骨的复位和内固定，但难以达到解剖复位。Hsu等[4]通过使用术中O型臂CT导航技术辅助进行跗舟骨骨折复位，发现在导航下能够快速、可靠的实现复位，并且术中能够确认导针方向、骨折线、以及导针越过骨折线的长度，减少了手术的时间以及提高了复位准确性。另外，对于涉及需要修复的骶丛神经损伤的骨创伤病例，术中O型臂导航能提供栩栩如生的骶骨骨性结构，操作人员能迅速按照提示到达需要操作的手术区域。同时，获取的3D影像数据能根据解剖结构自动进行注册，较其他透视设备减少了人工操作的步骤，加快了手术进程[5]。还有学者应用术中O型臂CT导航进行胫腓联合复位程度的判断等[6]。针对解剖结构变异、复杂、翻修的病例，该技术的优势将更为明显。

2.2 术中O型臂导航技术在脊柱外科的应用

脊柱外科涉及的解剖结构复杂，重要神经、血管较多，手术难度较大。脊柱内固定技术近二十年来经历了巨大的发展，尤其是手术器械、内置物的进步给手术带来了很大方便。然而椎弓根螺钉置钉技术等操作仍是脊柱外科医师的挑战之一，并且徒手置钉技术学习曲线较长。失败或者不完美的置钉可能导致术后疼痛、神经功能障碍、术中出血过多、重复置钉甚至术后翻修。目前多使用术者C型臂X线进行辅助。国内学者郭乃铭等[7]通过比较O型臂CT导航系统和X线片引导下实验动物椎弓根置钉的效果，认为应用前者的技术可以提高置钉的准确性，缩短手术时间，减少手术并发症。Kim等[8]对使用术中O型臂CT导航置钉的患者进行术后CT复查，观察其椎体破壁情况，并按照螺钉与椎体壁的距离将其分为3个等级（2 mm，2～4 mm，4 mm以上），以此评价该技术的安全性和有效性，研究结果得到了肯定，95%以上的患者没有出现椎体前壁和椎管侧的破损。有学者统计分析了266例1651个椎弓根的置钉效果，结果表明使用O型臂CT导航系统能大大提高胸腰椎椎弓根置钉成功率（94.7%～97.5%）[9，10]。然而使用该技术的最初6个月内，由于操作经验不足，失败率可能稍高，随着技术掌握的熟练程度提高，误置率会大大下降。值得一提的是，由于其高精度的导航，在脊柱畸形矫治领域有更为广阔的应用空间，如及时发现误置钉导致的假性气胸等[11，12]。这些都是O型臂CT导航的优势，但也有一些不同意见。比如有尸体标本研究指出，和常用的C型臂X线机相比，O型臂CT导航下置钉保持椎体壁完整、手术时间等指标上无明显优势，而且O型臂CT导航虽然对术者的辐射量较小，但对患者的辐射量较大[13]。O型臂导航在脊柱外科中的应用还有很多，有人将其应用到椎体球囊扩张成形术、Hangman’s骨折、骶髂部置钉等[14，15]。

2.3 术中O型臂导航技术在关节外科的应用

关节外科手术要求术者有较强的三维空间想象能力，并且术中复查X线片往往不能观察到理想的复位情况，仍需术后行CT扫描，来回运送患者增加了医护及患者家属的负担。尤其是关节翻修、关节畸形矫正等复杂手术，通常要结合MRI、CT、X线等许多影像学资料进行术中定位，延缓了手术时间。且往往由于术中定位不准确，或者手术中影像学复查不够理想，可能产生较高的手术并发症甚至需要翻修。O型臂CT导航可以部分解决上述问题。L dermann等[16]的临床研究认为，通过术中O型臂CT导航技术行肩关节融合术，不仅能显著减少手术创伤，而且能准确进行螺钉内固定。特别在骨量有限或者关节畸形的患者中，该技术能显著减少置钉次数，避免反复置钉导致骨质流失引起螺钉松动等后果。Sullivan 等[17]使用该技术对胸锁关节后脱位的患者进行术中复查，观察脱位复位情况，可以避免将患者术后再次送到影像科行CT扫描。在关节外科中O型臂CT导航技术的应用尚处于初步阶段，更有力的评价需要继续扩大该技术的使用范围。

2.4 术中O型臂导航技术在骨肿瘤外科的应用

骨肿瘤外科涉及的组织、结构更为复杂，肿瘤切除范围判断、内固定物植入、大块植骨等难度较大，目前尚没有理想的方法能让肿瘤更为直观地展现在术者面前。但学者们没有停止研究，有人使用荧光显影、3D打印技术、超声引导等显示骨肿瘤的界限、转移情况、分布等，提高了肿瘤切除率和预后[18]。虽然目前尚没有O型臂CT导航技术在该亚专业应用的报道，但相信这是未来可以开发的应用领域之一。因为O型臂CT导航技术具有高度清晰的组织分辨能力，预设内固定轨道等特性可以帮助术中判断肿瘤切除的效果、内固定位置，术中及时调整手术方案，减少翻修率、出血、手术时间，提高手术成功率。

综上所述，术中O型臂CT导航是新近出现的一项计算机辅助医学技术，在骨科已经取得了初步的应用，不失为一种十分有益的探索。它的精确定位功能是主要的亮点之一，能减少手术时间和并发症，提高骨折复位、椎弓根置钉、螺钉内固定等操作的一次成功率。但和其他计算机导航技术或术中定位技术一样，术中O型臂CT导航只是一种较为有效的辅助手段，不能过分拔高该技术的作用，也不能认为其可以替代传统的徒手内固定技术。甚至有人对其提出质疑，认为该技术并没有比徒手置钉表现出显著的优越性，还存在系统设置时间长等问题[19]。总的来说，为提高骨科疾病的治疗成功率，患者病情的充分评估、围手术期的各种检查、影像学测量、术者的操作熟练程度、对解剖结构的熟悉、术后的观察及指导功能锻炼等仍然是治疗过程的核心。O型臂CT导航技术作为计算机辅助骨科手术中的新成员，在骨科中的进一步应用，以及该技术的优缺点分析，有待于更多设计严密的实验或者大宗临床病例的研究。

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R814.42

A

1005-7234（2015）05-0417-03

10.3969/j.issn.1005-7234.2015.05.003

2015-02-16；

2015-04-27

国家自然科学基金（编号：81472128）

罗益滨（1987-），男，浙江籍，硕士研究生

研究方向：脊柱外科

王新伟

电 话：021-81886807

电子邮箱：gaoge1987@126.com