腰神经后支阻滞治疗腰椎小关节综合征的数字化研究进展

米 婧，高 丽，张元智

慢性腰痛是指后背腰骶部的疼痛或不适感，可伴或不伴下肢放射痛，60%～80%的成人有患病史。患者常因慢性腰痛而就医，腰椎小关节病变是产生慢性下腰痛的常见原因[1-2]。上世纪30 年代，Ghormley[3]以“小关节综合征”来描述由腰椎小关节（关节突关节）滑膜和关节囊嵌压、关节错位或骨性关节炎引起腰痛、腰椎活动受限等临床症状的一类病症，又被称为腰椎小关节综合征（lumbar facet joint syndrome，LFJS）。腰神经后支阻滞是治疗该病的主要手段，精确定位是小关节面注射（facet joint injection，FJI）成功的关键，其临床结果高度依赖于麻醉剂和/或皮质类固醇的准确沉积。随着数字化技术在骨科领域的广泛应用，脊柱疾患的治疗正在向个性化、精准化方向发展，本研究综述数字化技术在腰神经后支阻滞治疗LFJS中的应用进展。

1 影像学引导下的腰神经后支阻滞治疗

1.1 X线或CT引导

为解决盲穿操作准确性差、并发症多等问题，目前大部分腰神经后支阻滞在X 线或CT 引导下进行。李兴洲等[4]在C 型臂X 线机引导下局部注射治疗60 例LFJS 患者，结果证实，该方法能有效缓解腰椎小关节源性疼痛，改善腰椎活动度，治疗有效率优于布洛芬药物组。李光则认为CT 能清晰显示腰椎小关节病变，同时具有精确定位的功能，因此CT 引导下穿刺较为安全[5]。SPECT显像敏感度高、特异性好，但往往分辨率不够。McDonald等[6]对37例腰痛性小关节面关节病患者进行腰椎扫描，结果显示，与传统SPECT 显像相比，CT-SPECT 显像可清晰显示“热”灶区域（尤其是L4/5和L5/S1节段），结合影像学和疼痛部位施行关节面注射后，止痛效果良好。

尽管X线或CT引导下神经阻滞精准性高，疗效确切，但存在便携式设备缺乏、不能即时显像、受放射线辐射等缺点。

1.2 超声引导

随着超声技术的发展，超声波在腰神经后支阻滞术中得到广泛应用[7-9]，借助超声波不仅可以探测到棘突、横突及腰椎小关节，还可引导脊柱相关的各种神经阻滞操作，安全性和敏感性较高[10-11]。然而，尽管超声引导在技术上越来越成熟，但由于解剖位置和深度“声影”的叠加，超声图像的显示效果往往不尽如人意[12]。诊断结果的准确性在很大程度上依赖于操作者的经验，无经验者很可能因为图像的显示问题而做出错误判断；亦有报道指出，不同检查者之间检查结果存在显著差异，即使在同一检查者的重复检查中也会出现变化，提示其可靠性相对较差[13]。因此有学者认为，提供即时CT片以验证超声检查所显示的骨性结构，对于小关节阻滞注射至关重要[11]。

与此同时，数字化技术可帮助医师了解真实的二维超声腰椎小关节图像，也有助于缩短学习曲线，提高腰神经后支阻滞的准确性和安全性。Ungi 等[14]运用超声追踪快照技术（tracked ultrasound snapshots，TUSS）来增强FJI 的准确性和效率，在羊尸体模型上，FJI 的成功率由徒手超声引导下的44.4%上升至TUSS 引导下的93.3%，穿刺时间由（47.9±34.2）s降至（36.1±28.7）s；在人椎体模型上，TUSS 组成功率亦达到了96.6%。2018年，Massone等[15]将一种新型实时多模超声融合导航系统EcoNav 用于引导FJI，观察其治疗65例小关节面疾病患者的短期疗效，结果表明，该系统引导FJI安全、可行、有效，可避免电离辐射。

1.3 MRI引导

MRI具有无电离辐射、软组织对比度高、多平面成像等优势，随着经皮脊柱介入治疗MRI 兼容仪器的发展，以及拥有足够患者通道的开放式扫描仪的配置，MRI 引导的小关节突关节浸润已成为可行的治疗手段[16-17]。有学者利用增强现实（augmented reality，AR）可视化技术开发一个影像覆盖（overlay）系统，并将其用于MRI 引导下尸体标本腰椎注射实验，结果显示，穿刺成功率94.1%（176/187），平均操作时间10.2 min（5～19 min）[18]。Freyhardt 等[19]对45 例下腰痛患者在1.0-T MRI 系统引导下施行166 次小关节面关节阻滞，结果证实，该方法精确、安全、有效；Fritz 等[20]采用实时MRI 荧光透视引导的方法对22 例患者进行双侧腰椎小关节注射44次，治疗后无并发症发生，操作安全可行。

2 基于数字化技术的个性化治疗

2.1 3D打印技术

数字化技术的出现为外科手术的个性化实施开辟全新的途径[21-23]，术者可根据CT 或MRI 数据建立脊柱（包括腰椎小关节）的三维模型，直观评价小关节的解剖形态。

作为当前颇具代表性的新兴技术之一，3D打印技术在骨科领域具有广阔的应用前景[24-25]。借助3D 打印技术可制作腰椎小关节三维立体实物模型，用于医疗教学和手术模拟，进而帮助医师制定最佳的治疗方案，提高成功率。Li 等[26]利用3D打印技术建立退变性腰骶脊柱实物模型，同时借助材料模拟骨与软组织，然后评估初学者在进行CT引导FJI时脊柱模型对其可靠性和熟练度的增进效果，结果证实，3D 打印腰骶脊柱模型可帮助新手获得实施CT引导脊柱手术的技巧和信心。

将患区解剖结构的3D 打印三维实物模型用于术前规划，亦有利于医生为LFJS患者实施个性化手术治疗。但目前还存在3D打印价格昂贵、加重患者经济负担等问题，如何将其与超声等影像学技术结合，精确引导LFJS 的个性化治疗，还有待于深入研究。

2.2 虚拟现实（virtual reality，VR）技术

上世纪60 年代Land和Sutherland[27]首次提出的VR技术，是一种以计算机生成的3D 图像数据为基础，通过感官聚焦或剥夺装置，使操作者能够沉浸在设备传送的预编程数字化世界中的数字技术。在脊柱外科领域，VR技术目前主要应用于教学及手术训练，其在模拟真实情境及各种复杂解剖结构、增加手术操作重复性和节省临床资源等方面具有独特优势[28-30]。

AR 是在VR 基础上发展起来的，能够使真实世界和虚拟世界信息内容在同一画面及空间同时存在的新技术。为强化腰椎及小关节超声图像的真实显像，有学者建议借助AR技术提供操作的可视化，以此来引导穿刺针操作[31]；此外，AR技术还将加快超声引导下关节突注射的学习过程[32]。亦有学者将AR技术用于激光导航系统，以帮助学习经皮FJI 的受训者能够正确找到穿刺针位置[33]。Agten 等[34]对AR 引导腰椎FJI 的可行性和准确性进行评估，结果表明，AR 引导组在穿刺位置的准确率和可接受度方面与CT引导组持平，两组均未有误置发生，而AR引导组操作时间更短。

Stefan等[35]开发了一个理想化、无辐射的训练和评估混合现实系统，该系统将患者个性化3D打印解剖模型与C型臂X线机图像相结合，并对6名外科专家于模拟装置上实施的小关节注射进行研究，结果提示，该系统缩短了训练者向实际操作过渡的时间，是尸体训练方法的有益补充，甚至可以在很大程度上取代尸体训练，同时提供一个安全的评估环境，降低了操作失误的风险。

2.3 激光或电磁导航技术

为提高FJI穿刺的准确性，激光或电磁导航技术被用于FJI。Krombach 等[36]将激光目标装置用于CT引导下小关节穿刺，操作过程中根据激光束导航调整穿刺角度，24次穿刺均成功，计划角度与实际针头角度的平均差值为（1.3±0.7）°，结果证实该装置操作简单，可实现穿刺针的精确定位。Wang 等[37]还开发了一个激光引导导航软件，将其用于1例症状性腰椎关节滑膜囊肿的穿刺治疗并取得成功。

利用电磁导航技术，根据患者腰椎小关节的三维重建图像实施腰椎小关节注射，缩短了患者和医生的辐射暴露时间，穿刺也更加准确。Bruners 等[38]在CT 引导下脊柱介入治疗中运用电磁跟踪导航系统，实时监测1 例脊柱模型、3 例猪尸体和3例麻醉猪的腰椎小关节和椎间盘穿刺，结果表明，该方法可避免对注射部位附近解剖结构的损伤，仪器跟踪还有助于降低验证扫描或CT透视的需要，减少辐射暴露。

然而，激光或电磁导航技术对医疗设备、医生的手术经验和技巧等要求较高，目前仅在少数大型医疗机构中开展，基层医疗机构难以推广应用。

2.4 机器人导航技术

随着计算机辅助外科技术的发展以及精准、微创手术的需求，机器人导航技术开始受到脊柱外 科 医 师 的 青 睐[39-41]。Beyer 等[42]在CT 引 导 下 对40个腰椎小关节分别进行机器人辅助和徒手FJI，结果显示，机器人辅助组总手术时间高于徒手组（前者术前准备时间长），但穿刺精度更高，辐射暴露剂量更低。Zettinig等[43]提出一种基于三维超声配准的视觉伺服技术，并将其用于机器手腰椎小关节面穿刺导航，结果表明，其成功率和准确性均优于金标准。但目前临床应用的骨科手术机器人需要医院另外购置手术室配套CT设备，术前还需要通过CT 数据进行手术规划，因此，开发和设计超声导航机器人可能是未来适合我国国情的一个发展方向。

3 小结与展望

X 线、CT 引导下FJI 提高了腰神经后支阻滞治疗LFJS的准确性，但存在辐射暴露等问题。随着数字医学的发展，超声、MRI 等影像学引导FJI逐渐在临床上得到应用，3D打印、VR、AR、激光或电磁导航、机器人导航技术等被用于FJI个性化治疗中，提高了操作的准确性和成功率。伴随着数字骨科技术的飞速发展，相信未来在智能化操作、脊柱虚拟仿真手术、三维显像导航系统等[44-46]方面的数字化研究会更加深入，为LFJS患者提供更加安全、准确、微创、个性化的医疗服务。