经皮椎间孔镜定位穿刺技术及相关辅助导航设备应用的研究进展

隆振学 韦文 王露瑶 李清锋 华树良

【关键词】 腰椎间盘突出症;椎间孔镜;定位穿刺;导航

中图分类号：R681.5+3   文献标志码：A   DOI：10.3969/j.issn.1003-1383.2019.07.016

腰椎间盘突出症是脊柱外科中引起腰腿痛的主要原因，其中约10%的患者需要手术治疗。近年来，经皮椎间孔镜技术已成为治疗腰椎间盘突出症的常用方法[1]。成功的穿刺定位是椎间孔镜手术顺利完成的首要前提，其穿刺定位方式及相关辅助定位器的研制更是百花齐放，各有优缺点，本文将对椎间孔镜的穿刺定位技术及相关辅助导航设备的研制进行综述。

1 椎间孔“Kambin三角”

“Kambin三角”的边界有多种描述，最早是由Kambin[2]描述的椎间孔区一个类似三角形区域，由腰椎小关节构成其后界，硬膜囊/走行神经根为其内界，下位椎体的上终板为其下界，相应节段的出行神经根为其外上界。“Kambin三角”已成为经皮腰椎间孔镜手术进行髓核摘除的重要天然通道，该术式效果优良率为80%以上[3～6]。

2 椎间孔镜定位穿刺技术

2.1 YESS技术 YESS技术最早由Yeung等[7]基于“inside-out”理念上发明。术前透视标准的腰椎正侧位片，正位片上用标记笔在皮肤上标定后正中线，侧位片标记目标椎间盘倾斜线与水平线的交点（即皮肤穿刺点）及“Kambin三角”，根据患者的体型及椎间孔大小适当调整皮肤进针点，通常在后正中线旁开8～14 cm放置定位针，局麻下沿椎间盘倾斜线、与地面成15°～30°角度方向穿刺，经“Kambin三角”进入椎间盘。标准的穿刺位置是穿刺针针尖正位X线透视下穿至上下椎弓根连线中点、侧位X线透视下穿至上下椎体后缘连线。周建伟等[8]按上述方法治疗112例腰椎间盘突出症患者，所有患者顺利完成穿刺及手术，并获得良好的远期疗效。YESS技术主要的特点是穿刺套管不经过椎管而直接进入椎间盘内，由内向外进行椎间盘摘除减压，故其并发症相对少，操作也相对简单。因其主要适用于包容性腰椎间盘突出型及部分后纵韧带下脱出型患者，而对椎管内游离型患者不适用，适应证相对较窄。

2.2 TESSYS 技术 TESSYS技术则由Hoogland等[9]于2002年基于“outside-in”理念上首先提出。它与YESS技术最大不同点在于其穿刺目标靶点是正位X线透视下穿刺针针尖位于上关节突尖部，侧位X线透视下穿刺针针尖位于上关节突的前下缘，紧邻椎间孔下缘。另外，TESSYS技术是经扩大的椎间孔进入椎管，减压顺序由椎管内减压再到椎间盘内减压，全程均经过椎管内进行操作，故神经损伤等并发症也较多见，操作相对复杂，步骤更多。其相对适应证较YESS技术也更广，除了可以摘除椎管内游离的髓核组织外，也能探查和松解神经根、扩大神经根管。

2.3 BEIS技术 虽然TESSYS技术的适应证较YESS技术相对更广，但对部分伴有双侧神经症状或因椎体后缘有骨赘等致压物压迫的患者，其弊端仍非常明显。白一冰等[10]在TESSYS穿刺技术的基础上进行穿刺方法的改良（即BEIS技术）。主要改良方面：首先是针对患者体型适当调整穿刺点与后正中线的旁开距离，从L3/4至L5/S1旁开距离8～14 cm逐渐增大;其次是穿刺针外展角从L3/4至L5/S1由20°～50°逐渐增加，头倾角则由20°～60°逐渐增大;再次，当正位相时穿刺针末端到达后正中线上、侧位X线透视下穿刺针末端到达下位椎体的后上缘时即可达到标准的穿刺靶点。BEIS技术实际上是对神经根全方位减压，与TESSYS技术相比，能多角度将导致椎管狭窄的解剖学致病因素去除，达到减压更充分、更彻底的目的。

2.4 靶向定位TESSYS技术 为了精确表述腰椎间盘髓核突出的具体位置，胡有谷等[11]提出了腰椎间盘突出的区域定位法。该团队从三维结构上详细描述了髓核突出位置的层、区、域，经排列组合便可将每一节段的椎管进行三维精确定位，术前根据腰椎CT或MRI影像学表现，即可快速、精准定位突出髓核组织等的位置。椎间孔镜的靶向定位TESSYS技术正是结合本区域定位法提出的以突出的髓核组织为目标穿刺靶点，根据目标穿刺靶点的位置及患者的体型等因素，个体化选取皮肤穿刺点及穿刺角度，根据目标穿刺靶点的不同位置，标准的穿刺位置是正位X线透视下工作套管末端位于后正中线附近，侧位片上则根据突出物所在的区域定位相应的将工作套管的末端置于椎体后缘的椎间隙平面、上位椎体的后下角或下位椎体的后上角[12]。靶向定位TESSYS下操作具有以下优势[13]：穿刺定位全程在C臂透视监视下进行，直达目标靶点，局麻即可完成手术，术者能更好地与患者沟通，降低神经损伤并发症的发生，对周围正常组织的损伤较小，术后无需使用镇痛泵。有部分报道认为应用靶向定位TESSYS技术术后下肢皮肤感觉异常的并发症主要与术中多次穿刺等因素有关，应加以注意[14]。

3 导航辅助穿刺定位设备

3.1 椎间盘突出靶点瞄准仪 椎间孔镜手术常见的并发症与穿刺偏差大、反复穿刺等原因密切相关[14]。为解决椎间孔镜穿刺定位的难题，尽可能缩短初学者的学习曲线、降低手術风险、提高穿刺准确率、最大限度减少人体X线辐射暴露[15]，曾月东等[16]研发了靶点瞄准仪和靶向穿刺新方法。其原理是通过直角三角函数关系科学准确地计算出穿刺针穿刺深度，实现穿刺路径个体化和精准化，穿刺外展角度最大可达到80°左右，穿刺点距离后正中线更远，可达12～15 cm，这样可以有效避开关节突骨质的阻挡，减少患者创伤，降低穿刺难度。当然，该方法也存在一定缺陷，主要是靶点到腰部皮肤标志投影点的距离测量有一定误差，与X线片图像比例尺的准确性也有关。

3.2 HELLO 椎间孔镜同心圆穿刺辅助定位器 学者Fan等[17]研制了HELLO穿刺辅助定位器，利用穿刺靶点始终落在直角圆弧圆心的原理特性达到精准导航的目的。由穿刺目标点本身及其在正侧位的体表投影点组成一个平面，另外由定位器的弧形结构和上方/侧方探针组成一个平面，当上述两个平面重合时穿刺靶点就落在定位器的圆心，这时以圆弧上任何半径为假想的穿刺路径均能精准穿刺至圆心，也就是目标靶点。一般来说，L4/5节段进针点的选择由棘突旁开11～14 cm，L5/S1节段则选择由棘突旁开12～16 cm。使用HELLO穿刺辅助定位器可极大提升穿刺精准度，减少辐射暴露。该设备的特点是任何穿刺路径均能准确穿刺至靶点，从而可为患者提供个性化选择、优化穿刺路径。

3.3 超声容积导航定位技术 超声容积导航技术的主要原理是运用电磁场跟踪系统，结合已采集的CT或MRI三维数据进行图像整合，快速、准确地寻找病变位置。Jung等[18]首先介绍了采用超声容积影像系统快速定位病变部位的方法。国内学者许波[19]利用超声容积导航定位法对36例经椎间孔镜治疗的腰椎间盘突出症患者进行穿刺定位。术前摄取患者腰椎前后位片及侧位片，以患者双侧髂嵴的最高点连线与后正中线交点为圆心，在半径5 cm范围内随机选取4个点，术前采用螺旋CT扫描仪获取三维重建图像[20]。术中通过图像融合及超声容积导航引导穿刺，椎间孔下位椎体椎弓根上缘为其穿刺靶点，超声图像实时跟踪引导进行穿刺，术中需多次调整探头角度，直至穿刺至目标靶点[21]。结果所有患者均能准确穿刺到达目标，认为应用超声容积导航技术可确保穿刺效果，减少术中穿刺时间和辐射暴露剂量，明显减少手术时间，降低手术难度。

3.4 3D打印技术 3D打印技术近年来在脊柱外科等医疗领域被广泛应用[22]。国内学者李承龙等[23]研发3D打印技术用于椎间孔镜的辅助定位穿刺。首先通过软件生成腰椎三维图像，术前模拟最佳的穿刺路径并制作个体化穿刺导板，穿刺目标靶点选择在患侧上关节突的尖部。手术时将个体化穿刺导板紧密固定在穿刺部位，沿3D打印个体化穿刺导板进行定位穿刺，通过C型X线透视机严密监视穿刺进程。结果所有患者均在3D个体化穿刺导板引导下顺利完成穿刺，未出现重要组织及血管的损伤。杨军等人[24]与赖居易等[25]亦采用3D打印技术椎间孔镜穿刺定位导向器进行辅助穿刺，也能顺利完成穿刺及手术。上述几种3D打印技术的使用均明显提高椎间孔镜术中穿刺的准确性，临床应用前景广阔，但目前其样本量较少，穿刺准确性还需更多的大样本进行验证。

3.5 新型三维穿刺定位器 陈铭吉等[26]设计出一种由横梁、竖梁和水平梁组成的新型三维穿刺定位器。其依据是穿刺靶点与竖梁、横梁组成特定的矩形。在正、侧位透视下分别确定穿刺目标点的体表投影并做标记，调整竖梁和横梁上的探针分别与皮肤标记点重合并固定，适当调整三个维度上的探针，使之分别与体表投影点重叠，此时将穿刺针经两套管路径穿刺即可直达穿刺靶点。尸体研究表明，该定位器能提升50%左右的穿刺精度，减少40%左右的辐射量，但使用过程中需调整各维度的距离，C臂机的摆放位置、体位摆放及表皮定位器的使用也均有严格的要求，但目前尚未应用于临床。

3.6 其他导航辅助穿刺定位设备 精准、快捷地完成穿刺定位一直是临床医生的追求。国内外许多学者进行了许多相关穿刺辅助设备的研制，研究成果更是百花齐放，这对椎间孔镜技术临床应用起到了积极的推动作用。李明等人[27]利用直角三角形两条直角边长度可确定斜边长度及角度的几何学原理研制出一种椎间孔镜定位导向器，由滑动架、旋钮、滑动螺栓、导向套及锁定螺栓等五部分组成。导向套管经滑动轨道及锁止部连接固定于滑动架，并可在标尺上移动，穿刺导向套管可借助锁止部改变穿刺方向，可确保穿刺角度及穿刺路径的稳定，确保了手术的安全性和准确性。史航等人[28]介绍了一种新型三轴调节式精准穿刺定位器，可通过测距模块测量出定位器中心到皮肤表面的距离，误差可精确到毫米，提高穿刺效率及精度。朱慧阳等[29]研制的激光导向器由支架、可调节角度盘、激光光源组成。术前将患者腰椎CT平扫图像数据输入三维图像重建等软件，模拟经椎间孔入路穿刺，术中根据术前测量的目标靶点与体表投影点的距离，适当调整固定架上端平台并固定，皮肤进针点为激光束与皮肤的交点，穿刺路径即为激光束的路径。上述导航设备的共同特点是操作简便，精确度高。

4 展望

伴随着智能时代和精准医学时代的到来，新的穿刺技术和穿刺定位辅助设备将不断涌现，椎间孔镜的临床应用范围也将不断扩大，椎间孔镜技术将走向精准化、更微创化，提高椎间孔镜的临床应用效果，广大的医生和患者也将从中受益。

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（收稿日期：2019-05-05 修回日期：2019-06-06）

（編辑：潘明志）