增强现实外科导航联合术中3D显像在椎弓根螺钉置入手术中的应用：首个人体前瞻性队列研究

椎弓根螺钉误置可导致神经血管损伤或固定稳定性不足，甚至可能需要行翻修手术。既往多采用术中2D成像来引导和评估置钉效果，但与3D CT扫描成像相比，仅能检测出52%的螺钉误置，因此，配备3D成像设备对于术中螺钉误置的即时评估和矫正是必需的。增强现实外科导航（ARSN）联合术中3D显像是通过光学摄像机增强手术视野、同时用3D术中成像引导置钉的导航新技术。尸体研究已证实，采用ARSN联合3D显像，无需依靠X线即可提高胸椎椎弓根螺钉置入的准确性，本研究目的在于通过临床试验评价3D ARSN引导置入脊柱椎弓根螺钉的准确性。

手术在杂交手术室内进行，配备有一套一体化ARSN系统、一张手术台、一台可在术中获取2D/3D图像的可移动C型臂检测仪，以及置于检测仪架上、用于ARSN及患者无创动态追踪的4台集成光学摄像机。摄像机连接ARSN系统，患者术区表面放置环形标记物，以保证实时连续地对患者进行可视化追踪。C型臂检测仪为置钉规划及确定螺钉准确位置提供3D锥束CT扫描，术者可据此明确优化的螺钉置钉通道以及螺钉尺寸、宽度和长度（图1）。在术中，CT影像和拟置入钉道被增强至显示术区的视频影像上，进而引导椎弓根螺钉按医学监测仪上呈现的计划钉道置入理想位置（图2）。3名独立观察者根据伤口闭合前获得的3D扫描图像，按照Gertzbein评级标准对椎弓根置钉准确性进行评估。

图1 在自动增强的脊柱和椎弓根上制定置钉方案及选择螺钉尺寸

图2 手术医师放置手术锥，随后生成椎弓根置钉的初始入钉点，医学监测仪显示屏上的快照即可清晰显示患者侧凸胸椎的3D增强现实，以及拟置钉的通道

共20例患者行脊柱固定手术，所有患者均由同一位脊柱外科医师施术，共置入253枚腰骶椎和胸椎椎弓根螺钉。椎弓根螺钉置钉总准确率为94.1%，无螺钉出现严重误置（Gertzbein 3级）。共15枚（5.9%）螺钉穿破皮质2～4 mm（Gertzbein 2级），仅出现在脊柱侧凸病例。其中2例为内侧穿破、13例为外侧穿破；Gertzbein 2级中13例为胸椎置钉。平均置钉时间为（5.2±4.1）min。无置钉相关的副作用事件。结果提示，临床上采用3D ARSN引导胸椎和腰骶椎椎弓根螺钉置钉，准确率高，导航时间可接受，能够降低手术翻修及并发症的发生风险。

（ 摘 自 Elmi-Terander A,Burström G,Nachabe R,et al.Pedicle screw placement using augmented reality surgical navigation with intraoperative 3D imaging:a first in-human prospective cohort study.Spine,2019,44(7):517-525.白朝晖摘译，王建华审校）