三维平板透视在腰椎椎弓根螺钉内固定术中的临床应用

杜军，陈烁，王和洪，刘宏滨*

(1.安徽省蚌埠医学院，安徽蚌埠 233000;2.中国人民解放军第97医院骨科，江苏徐州 221004)

三维平板透视在腰椎椎弓根螺钉内固定术中的临床应用

杜军1，陈烁2，王和洪2，刘宏滨2*

(1.安徽省蚌埠医学院，安徽蚌埠 233000;2.中国人民解放军第97医院骨科，江苏徐州 221004)

目的 探讨三维平板透视定位系统在腰椎椎弓根螺钉内固定术中辅助置钉的优越性及实用性。方法 将2011年1月至2013年10月我科收治的190例接受腰椎椎弓根螺钉内固定术的患者作为研究对象，根据术中透视设备不同，将研究对象分为对照组和实验组。对照组为2011年1月至2012年10月收治的100例患者(术中透视设备为普通C型臂X线机)，实验组为2012年6月至2013年10月收治的90例患者(术中透视设备为三维平板透视系统)，通过分析术后CT，比较两组术后椎弓根螺钉在位情况。结果 共置入椎弓根螺钉820枚，实验组390枚，优良率99.23%;对照组430枚，优良率为95.12%，P＜0.05，研究结果有统计学意义。结论 三维平板透视系统不仅操作简单、经济实用，而且可以明显提高椎弓根螺钉置入准确性及安全性。

椎弓根螺钉;三维平板透视;术中定位

*本文通讯作者:刘宏滨

随着中国逐渐进入老龄化社会及全民医保政策的普及，越来越多被腰腿疼痛折磨的患者倾向于选择手术的方式来根除疼痛。很多脊柱手术均需使用内固定系统辅助维持术后脊柱的稳定性，而椎弓根螺钉内固定系统由于其优越显著的前、中、后三柱的稳定作用，被国内外学者公认为是目前治疗各种病因导致的脊柱不稳的最佳术式［1］。自椎弓根螺钉固定术被应用在临床以来，脊柱外科医生所面对的最大难题就是如何准确、安全的在狭窄的椎弓根中置入椎弓根螺钉。椎弓根螺钉置入过程中如有偏差往往会导致严重后果，轻者螺钉松动，影响内固定效果，重者导致血管、神经的不可逆损伤，甚至可能危及生命。这种意外在医疗环境日益严峻的当下很可能导致严重的医疗纠纷，所以提高椎弓根螺钉置入的准确度及手术质量是目前脊柱外科医师刻不容缓的任务。我科于2012年6月至2013年10月在90例腰椎椎弓根螺钉内固定手术中采用三维平板透视引导椎弓根螺钉置入，通过与普通C型臂X线机引导的100例患者术后CT复查结果对

1.1 一般资料 研究对象是我科自2011年1月至2013年10月收治的190例接受腰椎椎弓根螺钉内固定术的患者，根据术中使用的透视定位设备不同，将其分为对照组和实验组。对照组为2011年1月至2012年10月收治的100例患者(术中透视设备为普通C型臂X线机)，男性56例，女性44例;年龄17～74岁，平均46岁;实验组为2012年6月至2013年10月收治的90例患者(术中透视设备为三维平板透视系统)，男性47例，女性43例;年龄19～79岁，平均48岁。190例患者中腰椎间盘突出症103例，腰椎峡部裂及腰椎滑脱59例，腰椎管狭28例，患者临床症状及体征主要表现为腰腿疼痛、腰部活动受限等，手术指证明确。

1.2 影像学检查 术前检查:腰椎X线(正、侧位及动力位)，比，得出术中三维平板透视引导较普通C型臂X线机透视定位可明显提高术中螺钉置入的准确性，减少术中透视频率和术后并发症发生率，现总结如下。

1 资料与方法

主要判断腰椎滑脱及相关椎体附件退行性病变的程度;腰椎CT平扫，详细了解椎间盘突出程度及部位、椎管狭窄程度等; MRI检查，了解硬膜、神经受压情况，并排除腰椎其他病变(如肿瘤、结核等)。术后复查腰椎CT，了解椎弓根螺钉在位情况，作为判定螺钉位置是否理想的客观依据。

1.3 手术方法及内固定材料 对于腰椎间盘突出症的患者，我们根据术前CT显示髓核突出部位及症状体征，选择后路单侧或全椎板切除减压术+髓核摘除，Cage(椎间融合器)置入融合术+ GSS(椎弓根螺钉棒系统)内固定术。对于腰椎峡部裂及腰椎滑脱的患者，选择滑脱节段椎间盘切除，Cage置入融合术+ GSS复位内固定术。如若硬膜囊、神经受压，则增加后路全椎板切除减压术+横突间自体骨植骨融合术。对于腰椎管狭窄的患者，采用后路全椎板切除减压+横突间自体骨植骨融合术+ GSS内固定术。手术由同一主刀医生完成，术中自体骨采用棘突及椎板骨质。

1.4 术后处理 术后常规给予预防感染、深静脉血栓等对症治疗，3 d后拔出引流管并复查腰椎CT，如无特殊的情况，10 d左右即可出院。

1.5 观察标准 按照Richter分类标准将置入的椎弓根螺钉分为，a)螺钉位置理想(优):螺钉体部及螺纹完全位于椎弓根内; b)螺钉位置可接受(良):仅有螺钉部分螺纹穿出椎弓根峡部内侧或外侧皮质(不超过螺钉直径的1/4)，且对周围神经、血管无危险; c)螺钉位置不可接受(差):螺钉体部明显穿出椎弓根峡部皮质(超过椎弓根螺螺钉直径的1/4)，有对周围神经、血管造成损伤的危险［2］。

1.6 统计学处理 所得数据均采用SPSS 19.0统计学软件进行处理，计数资料采用χ2检验，P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

本组190例研究对象共置入椎弓根螺钉820枚，实验组390枚，对照组430枚，长度45～50 mm。术后复查CT显示螺钉位置，实验组螺钉位置优占259枚，66.41%;良128枚，占32.82%;差3枚，占0.77%。对照组螺钉位置优237枚，占55.12%;良172枚，占40.00%;差21枚，占4.88%。两组比较差异有统计学意义，P＜0.05。术后173例患者获得随访，17例失访，失访原因为患者所留联系方式失效，随访时间6～18个月，平均14个月。对照组中有2例螺钉位置差的患者术后功能恢复不佳。

3 讨论

3.1 结果分析 实验组部分位置不理想的椎弓根螺钉在术中即被发现，但并未作出位置调整。多次调整椎弓根螺钉固然可以使位置更加理想，但是调整螺钉过程中不可避免的会造成骨质的丢失，使椎弓根螺钉内固定的效果降低甚至失效。所以在螺钉位置可以接受的情况下应尽量减少螺钉的位置调整。

3.2 椎弓根螺钉内固定术适应证及优势 椎弓根螺钉内固定术的主要适应证［3］: a)脊柱的各种不稳定性骨折脱位或病变压迫脊髓神经; b)脊柱的退变，如椎间盘的退行性变、脊柱滑脱及脊柱侧凸等; c)破坏椎体、影响脊柱稳定性的病变，如脊柱肿瘤、结核等。

椎弓根螺钉内固定术是目前脊柱手术后辅助维持脊柱稳定的最佳手术方法。Kotani等［1］研究证实，椎弓根螺钉足够提供人们日常活动脊柱所需的稳定性。同时，国内外学者通过对椎弓根的解剖学研究发现，椎弓根中间，骨质宽、平坦，前后左右均有安全空间，足够容纳椎弓根螺钉。马向阳等［4］通过生物力学实验证明，椎弓根螺钉的抗轴向旋转能力、抗屈伸能力、抗侧屈能力均能很好得满足坚强内固定的需求。

3.3 脊柱手术定位导航 椎弓根置钉的最大难点在于术中精确的选择进钉点和置钉方向，从而使螺钉达到最佳的固定效果，并且最大程度减少术后因固定不牢靠导致的并发症。虽然腰椎椎弓根较颈椎及胸椎粗大，有充足的安全区域通过椎弓根螺钉，但是经过研究发现不同个体、不同的脊柱节段椎弓根的形状及结构上存在较大的变异性［5］，所以术中单纯根据术者经验及解剖标志置钉失误率很高。据文献报道，传统解剖定位置钉失误率在20%～30%，甚至更高。近年来，脊柱外科医生普遍采用术中影像辅助椎弓根螺钉置入，极大提高了置钉的准确性，其误置率多数控制在4%以内［6］。

不同的术中定位导航系统具有各自的优势，但也有不足之处。以下简单介绍几种临床常用的术中定位系统，a)C型臂X线机:虽然设备便宜，但是术中成像质量较差，图像清晰度不够，辐射大，这对长期暴露在辐射中的医务工作者危害巨大。b)计算机辅助导航系统:其主要优点是定位精确度高、辐射量小，但是注册过程繁琐、耗时，而且设备昂贵。c)个性化导航模板:模板制作简单、准确性高是其最大优势，但是制作模板对术前CT影像资料分辨率要求高，术中匹配过程需要彻底剥离软组织，而且快速成型设备同样价格昂贵。d)术中三维影像导航系统:可即时在术中提供三维影像资料，无需匹配，同时避免了繁琐的注册过程，但扫描过程中必须牢固固定示踪器，同时又不能遮挡关键部位。e)有限元分析，通过术前建立逼真的脊柱模型并赋予生物力学特性，帮助术者选择最合理的置钉点和方向，但相关人体数据采集困难使其不能完全模拟出脊柱的真实情况，相关技术仍需进一步完善。

为进一步提高椎弓根螺钉固定手术的安全性，尽可能减少手术失误，提高手术质量，我科引进德国奇目移动式C型臂X线机即三维平板透视设备。本文实验组与对照组分别采用三维平板透视设备和普通移动式C型臂X线机术中透视定位。三维平板透视设备较普通移动式C型臂X线机主要拥有以下几大特色［7］: a)更灵活，可在手术过程中对患者不同部位进行360°的全方位扫描，大大满足术中需要观察特殊角度影像图片的要求; b)激光定位装置可以更加快速准确的定位需要拍摄部位，减少术中位置调整次数和时间。c)图像清晰度高，并可在显示器上通过调节图像对比度、亮度等二次处理使术者观察到更加清晰、直观的图像; d)可将术中影像资料保存并直接打印，提供更加客观的影像证据; e)最显著的优势是强大的三维图像功能，可在数分钟内完成CT断层扫描和三维图像重建，术者可通过处理后的图像直观清楚的确定螺钉的位置，故该设备亦可称为“术中CT”。f)虽未经过详细统计，但是应用三维平板透视后术中透视的次数、时间及调整螺钉的频率较前明显减少。除此之外，三维平板透视定位无繁琐的注册过程、无苛刻的匹配要求、无需在术野固定示踪器，也大大节约了手术时间及术中出血。

3.4 三维平板透视系统具体操作步骤 虽然椎弓根螺钉内固定技术操作简单、效果可靠，但是脊柱椎弓根周围解剖结构复杂，邻近神经根、硬膜等重要组织。置钉过程要求每一步都精准到位，任何失误都可能导致极其严重的后果。因此，椎弓根螺钉内固定术不仅要求术者有丰富的经验及技术，而且对术中定位设备要求很高。在操作三维平板透视系统过程中，我们总结了一些经验及心得体会，可以帮助更加有效的利用该设备，避免不必要的浪费术中宝贵时间，操作步骤如下。

准备工作:患者麻醉成功后，俯卧位于手术床，调节床的位置，确保与透视部位四周无障碍物遮挡。术中暴露预置钉部位，根据解剖标志及术者经验放置定位针，无菌单铺盖手术部位，然后将三维平板透视设备移动到预透视部位正上方(可使用激光定位)，臂与手术床保持垂直位置。

第一步:开机，输入患者信息(姓名，ID等)，定义扫描中心，激活3D运行方式，确定相对于C型臂的测向患者位置，选择辐射剂量(躯干剂量)，根据控制面板上的使用向导确定扫描中心。

第二步:碰撞试验(手动或自动)，通过此试验进行无射线检查，再次确定C型臂运行轨迹上无障碍物。

第三步:实施扫描，离开放射线区，脚踩透视踏板不松，直到扫描结束(约1 min)，扫描结束后监视器上即会显示计算出的三维重建图像(移动鼠标选择观察不同角度及平面)。根据扫描结果调整定位针的位置并置入椎弓根螺钉。置钉完毕后可重复上述步骤，确定螺钉位置，整个过程3～5 min。

总结经验如下: a)术前必须保证在预透视部位四周无金属障碍物遮挡，以免术中X线无法穿透，影响成像或遮挡C型臂运行轨迹(建议使用骨科透视手术床); b)术中拍摄平片时为了消除患者因呼吸导致成像模糊，有时需要连续曝光两次以上; c)对于解剖定位不明确或者变异的患者术中定位时有必要进行仔细、多次的断层扫描定位及三维重建。

本研究的实验组与对照组研究对象最好采用完全随机法分配，这样可以最大程度减少其他混杂因素对研究结果的影响。但是作者认为患者入院及接受手术既是随机事件，而且经过统计学分析研究对象在性别、年龄上无显著统计学意义，所以研究结果仍具有相当的可信度。

［1］Kotani Y，Cunningham BW，Abumi K，et al.Biomechanical analysis of cervical stabilization systems.An assessment of transpedicular screw fixation in the cervical spine［J］.Spine，1994，19(22):2529-2539.

［2］Richter M，Mattes T，Cakir B.Computer assisted posterior instrumentation of the cervical and cervico thoracic spine［J］.Eur Sine J，2004，13(1):50-59.

［3］Borcek AO，Suner HI，Emmez H，et al.Accuracy of pedicle screw placement in thoracolumbar spine with conventional open technique［J］.Turk Neurosurg，2014，24(3):398-402.

［4］马向阳，尹庆水，吴增晖，等.枢椎后路侧块螺钉与椎弓根螺钉固定强度的生物力学评价［J］.中华创伤杂志，2006，22(5):345-347.

［5］Schatlo B，Molliqaj G，Cuvinciuc V，et al.Safety and accuracy of robot-assisted versus fluoroscopy-guided pedicle screw insertion for degenerative diseases of the lumbar spine: a matched cohort comparison［J］.J Neurosurg Spine，2014，20(6):636-643.

［6］Richter M，Amiot LP，Puhl W.Computer navigation in Dorsal instmmentation of the cervical spine: fill in vitro study［J］.Orthopade，2002，31(4):372-377.

［7］杜军，陈烁，王和洪，等.三维平板透视引导上颈椎椎弓根螺钉置入准确性及疗效分析［J］.颈腰痛杂志，2014，35(6):409-413.

R681.5+7

B

2015-08-20

杜军(1991－)，男，研究生在读，安徽省蚌埠医学院，233000。