自制椎弓根螺钉角度定位仪减少术中X射线辐射及并发症的初步研究

罗小平LUO Xiaoping

陈瑞生2CHEN Ruisheng

李 基2LI Ji

翁新茫1WENG Xinmang

王东煜1WANG Dongyu

林华棒1LIN Huabang

自制椎弓根螺钉角度定位仪减少术中X射线辐射及并发症的初步研究

罗小平1LUO Xiaoping

陈瑞生2CHEN Ruisheng

李 基2LI Ji

翁新茫1WENG Xinmang

王东煜1WANG Dongyu

林华棒1LIN Huabang

作者单位
1.浙江中医药大学附属温州中医院放射科浙江温州 325000
2.温州市疾病预防控制中心 浙江温州
325000

Department of Radiology， Wenzhou Traditional Chinese Medical Hospital Affiliated to Zhejiang Traditional Chinese Medical University， Wenzhou 325000， China

Address Correspondence to： LUO Xiaoping

E-mail： 17918570@qq.com

2016-02-17

中国医学影像学杂志

2016年 第24卷 第7期：544-546，548

Chinese Journal of Medical Imaging

2016 Volume 24 （7）： 544-546， 548

目的 传统徒手椎弓根螺钉置钉术中透视时间长、辐射剂量大，且存在较大误置率，通过自制椎弓根螺钉角度定位仪辅助进钉，以减少术中辐射及并发症。资料与方法 前瞻性地将40例胸腰段骨折患者随机分成研究组和对照组，每组20例。研究组借助自制椎弓根螺钉角度定位仪辅助进钉，对照组采用传统徒手置钉，比较两组术中透视时间、医患所受辐射剂量及并发症的差异。结果 研究组每枚螺钉植入过程中透视的平均时间为（5.06±0.68）s，对照组为（14.69±1.86）s，两组差异有统计学意义（t=54.931，P＜0.05）。研究组患者术区所受辐射剂量为（65.31±5.52）uSv/钉，施术者手部及晶状体所受辐射剂量为（58.59±6.48）uSv/钉、（8.82±0.84）uSv/钉；对照组分别为（199.37±15.36）uSv/钉、（164.18±11.25）uSv/钉、（27.37±2.52）uSv/钉，研究组均较对照组低，差异有统计学意义（t=92.824、91.755、78.904，P＜0.05）。研究组并发症亦较对照组少，差异有统计学意义（χ2=183.158，P＜0.05）。结论 借助该自制椎弓根螺钉定位仪辅助进钉能减少术中透视时间，从而有效减少医患双方的辐射剂量，并能有效减少术中并发症。

腰椎；骨折；骨折固定术；骨钉；辐射剂量；手术后并发症

【Key words】Lumbar vertebrae； Fractures， bone； Fracture fixation； Bone nails； Radiation dosage； Postoperative complications

椎弓根螺钉内固定系统具有短节段固定、尽可能保留脊柱运动节段以及良好的生物力学特性等优点［1］，在胸腰椎内固定术中得到广泛应用［2-4］。然而，传统的手术方式是根据解剖标志定位植入椎弓根螺钉，要经过多次术中透视来引导置钉，术中患者及施术者所受的X射线辐射较大，且螺钉的误置率高［5-6］。为此，本课题组自制了一种简易的椎弓根螺钉角度定位仪（专利号：ZL 2011 2 0340047.4）［7］，用以指导施术者在术中快速、准确地把握椎弓根螺钉的进钉方向，减少术中透视时间，进而减少医患双方在手术过程中所受的辐射，并减少手术并发症。

1　资料与方法

1.1 研究对象 选择2013年3月—2015年3月于浙江中医药大学附属温州中医院行椎弓根螺钉内固定术的患者40例，男23例，女17例；年龄23～67岁，平均（42.40±11.31）岁。按随机数字表法将其分成研究组和对照组，每组20例。研究组男12例，女8例，平均（42.50±12.89）岁；体重指数（21.10±2.22）kg/m2；T12骨折9例，L1骨折11例。对照组男11例，女9例；平均（42.30±9.83）岁；体重指数（20.55±2.04）kg/m2；T12骨折12例，L1骨折8例。两组患者在性别（χ2=1.0，P＞0.05）、年龄（t=0.055，P＞0.05）、体重指数（t=0.816，P＞0.05）及手术固定节段（χ2=1.0，P＞0.05）方面差异均无统计学意义。本研究经医学伦理委员会批准，所有患者均签属知情同意书。

1.2 测量仪器及剂量元件 测量装置采用北京光润意通辐射监测设备有限公司生产的TLD-469型热释光剂量盒，热释光探测器型号为GR-200A，规格φ4.50 mm× 0.85 mm，LIF（Mg，Cu，P）热释光剂量粉末，探测阈值为1×10-7Gy。

1.3 手术方法 所有患者均采用俯卧位，全身麻醉，腰椎后正中入路，暴露棘突、椎板、上下关节突及横突根部等后柱骨性结构。对照组采用传统术式，以上关节突基底、横突及椎板外侧缘的交汇点即“人字嵴”为进钉点，术中以探针定位，并根据C形臂X线机透视来确定进钉位置是否正确。研究组在传统术式基础上，术中借助自制椎弓根螺钉角度定位仪辅助进钉，进钉前根据术前所测得的椎弓根水平位角、椎弓根矢状位角［8］调整椎弓根螺钉角度定位仪的角度并固定，将扩孔器套入定位仪上的引导套筒内扩孔，钉道准备后再植入椎弓根螺钉，见图1。术中透视均采用Siemens Siremobil Compact L型C形臂X线机。

图1　自制椎弓根螺钉角度定位仪。1：固定螺母；2：卡槽；3：支撑杆；4：滑槽；5：水平角度盘；6：滑槽；7：矢状位角度盘；8：导针套筒

1.4 观察项目与方法

1.4.1每枚螺钉植入过程中的透视时间 术中记录每枚椎弓根螺钉植入过程中的透视时间，术中多次透视者则将每次透视时间累计相加得出总的透视时间。

1.4.2患者、施术者各部位的辐射剂量 采用热释光计量仪分别测量患者术区、施术者手部及晶状体的辐射剂量，每个位置并排放置5个热释光探测器，注明组别、部位、序号等，取其平均值作为该部位的辐射剂量。每植入一枚螺钉后，各部位均换新的热释光探测器重新测量。术后将所有剂量计送相关部门检测。

1.4.3椎弓根螺钉相关术中并发症 包括因椎弓根螺钉位置偏差造成穿破椎弓根皮质、椎体前壁皮质。术后复查CT观察螺钉位置，记录各组中完全位于椎弓根内的螺钉数以及穿破椎弓根壁、椎体前壁的螺钉数量。

1.5 统计学方法 采用SPSS 21.0软件，计量资料比较采用成组资料t检验，P＜0.05表示差异有统计学意义。

2　结果

2.1 每枚椎弓根螺钉植入过程中的透视时间 研究组共植入128枚椎弓根螺钉，每枚螺钉植入过程中透视的平均时间为（5.06±0.68）s；对照组共植入125枚椎弓根螺钉，每枚螺钉植入过程中透视的平均时间为（14.69±1.86）s。两组螺钉植入过程中透视时间差异有统计学意义（t=54.931，P＜0.05）。

2.2 患者、施术者术中所受的辐射剂量 研究组患者术区、施术者手部及晶状体所受的平均辐射剂量均较对照组低，差异均有统计学意义（P＜0.05），见表1。

2.3 椎弓根螺钉相关术中并发症 研究组共植入128枚椎弓根螺钉，其中125枚螺钉完全位于椎弓根内，3枚穿破椎弓根内侧皮质；对照组共植入125枚椎弓根螺钉，其中108枚螺钉完全位于椎弓根内，17枚穿破椎弓根内侧皮质或椎体前壁。两组椎弓根螺钉相关术中并发症差异有统计学意义（χ2=183.158，P＜0.05）。

表1　行椎弓根螺钉内固定术患者、施术者术中各部位所受的辐射剂量（uSv/钉）

3　讨论

传统椎弓根螺钉置钉技术强调术前仔细读片（X线、CT、MRI等），术中依靠透视了解椎弓根螺钉的进钉情况，然而，反复透视虽可减少手术的风险，但术中要遭受更多的X射线照射［9］，增加了施术者和患者的放射性损伤风险［6，10］。长期暴露在低剂量电离辐射下不但会对施术者的眼晶状体造成不良影响［11］，而且会显著增加外周血淋巴细胞染色体畸变率和微核细胞率［12］，因此应加强术中医患双方的辐射防护。

辐射防护方法主要有时间防护、距离防护及屏蔽防护，但术中操作者不可能远距离进行手术，手部、眼部也因操作灵活性的需要而无法佩戴相应的防护护具，因此，时间防护成为最可行的术中辐射防护方法。时间防护的原理：在辐射场内的人员所受照射的累积剂量与时间成正比，在照射率不变的情况下，缩短照射时间即可减少所接受的剂量［13］。本研究中，对照组采用传统术式即解剖定位并术中透视法辅助置钉，研究组在传统术式基础上，借助自制椎弓根螺钉角度定位仪辅助置钉，其置钉过程中的透视时间较对照组明显减少，其原因可能为研究组术前对每个目标椎体的椎弓根参数均进行了测量，术中仅需根据椎弓根水平位角及椎弓根矢状位角调整定位仪的角度即可确定进钉方向，在透视下确定方向准确后再旋紧定位仪上的旋钮以固定方向，然后可以在定位仪引导下一次性完成钉道准备。而对照组术中仅凭施术者的经验在透视引导下进钉，钉道准备过程及螺钉植入过程中需反复多次在透视下调整进钉方向才能保证其植入的准确性，在内固定完全植入后还需再次透视确定螺钉位置，这些均延长了透视时间。

术中医患双方均会受到不同程度的X射线照射，尤其是施术者，要长期接受小剂量辐射照射，防护工作显得尤为重要。本研究中，研究组施术者手部的辐射剂量为（58.59±6.48）uSv/钉，晶状体的辐射剂量为（8.82±0.84）uSv/钉；对照组相应部位的辐射剂量分别为（164.18±11.25）uSv/钉、（27.37±2.52）uSv/钉。国际放射防护委员会发布的118号推荐书［14］规定，晶状体年剂量当量限值为连续5年的年平均有效剂量不超过20 mSv，5年中任何1年的有效剂量不超过50 mSv。按此规定的标准计算，在借助自制定位仪的情况下，每位外科医师每年植入超过2267（20 000/8.82）枚螺钉才会超出规定的辐射限值，而传统术式中每位外科医师每年植入少于730（20 000/27.37）枚螺钉才不会超出规定的辐射限值，在不超过国际放射防护委员会推荐的有效剂量的情况下，研究组能植入螺钉的数量约为对照组的3倍。本研究中，研究组患者术中所受的X射线辐射剂量也较对照组患者明显减少，虽然两组患者所受的辐射剂量均不会带来确定性辐射损害，但因研究组患者术中的透视时间减少，辐射剂量减小，可减少患者受随机性辐射损害的概率。

椎弓根螺钉进钉准确性的关键在于进钉点的确定及进钉方向的把握。本研究中两组均以人字嵴为进钉点，进钉点确定后，进钉方向就显得尤为重要，研究组借助自制椎弓根角度定位仪使得术中能快速准确把握进钉方向，术后复查97.66%的椎弓根螺钉完全位于椎弓根内，这使得与椎弓根螺钉相关的并发症大大降低。

总之，借助自制椎弓根螺钉角度定位仪置钉能减少术中透视时间，从而有效减少医患双方在术中所受的辐射剂量；并能帮助施术者在术中快速准确地把握进钉方向，提高置钉准确率，减少与椎弓根螺钉相关的并发症。

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［14］ Authors on behalf of ICRP， Stewart FA， Akleyev AV， et al. ICRP Publication 118. ICRP statement on tissue reactions and early and late effects of radiation in normal tissues and organsthreshold doses for tissue reactions in a radiation protection context. Ann ICRP， 2012， 41（1-2）： 1-322.

（本文编辑周立波）

Reduction of X-ray Radiation and Complication in Operation with A Self-designed Localizer

Purpose Conventional freehand pedicle screw placement has long fluoroscopy time， high radiation dose and low accuracy. The aim of this study is to evaluate a new selfdesigned localizer used in conventional technique in order to decrease intraoperative X-ray radiation and postoperative complications.Materials and Methods In this prospective study， 40 patients with thoracolumbar spinal fractures were randomly divided into study cohort and comparison cohort， each group with 20 patients. Patients in the study cohort were treated by self-designed localizer during operation. And the comparison cohort received freehand anatomic landmarks by doctor without new technique. Fluoroscopy time，intraoperative radiation dose and complications related to pedicle screw were compared between two groups respectively.Results The average intraoperative fluoroscopy time of each pedicle screw was （5.06±0.68） s in self-designed group compared to （14.69±1.86） s in freehand group， there was significant difference between the two groups （t=54.931，P＜0.05）. The average radioactive dose of the patients was （65.31±5.52） uSv and （199.37±15.36） uSv per screw in study and control groups， respectively. Differences in the average radiation dose between the two groups were marked （t=92.824， P＜0.05）. The average radiation dose of hands and eyes was （58.59±6.48） uSv and （8.82±0.84） uSv per screw in experimental group， with corresponding in control group （164.18±11.25） uSv and （27.37±2.52） uSv per screw， respectively， which was significantly different from that in experimental group （t=91.775 and 78.904， P＜0.05）. The complications of each group were also different significantly （χ2=183.158， P＜0.05）.Conclusion The study demonstrates that the self-designed localizer can shorten fluoroscopy time and decrease the patients' and doctors' radiation dose exposed to vertebrae internal fixation operation， and also reduce postoperative complications related to the pedicle screw.

10.3969/j.issn.1005-5185.2016.07.018

罗小平

2015-12-06

浙江省温州市科技局科技计划项目（Y20120170）。

R681.5；R814.2