三维平板透视在脊柱椎弓根螺钉置入中的应用

杜 军,鲁 成,刘宏滨

脊柱椎弓根螺钉以其优越的生物力学特性及显著的内固定效果,被公认为是目前维持脊柱术后结构稳定的最佳内固定方式[1]。脊柱椎弓根螺钉内固定术的主要技术难点是在手术中快速准确地找出合适的进钉位置及方向,这决定着置钉的成败。理想的术中定位设备需要具有轻巧灵活、价格便宜、操作简单、效果显著、辐射量少等优点[2]。目前临床中应用的不同术中影像辅助定位设备均很难达到理想要求。我们选择2013年1月～2017年10月采用脊柱椎弓根螺钉内固定术治疗的206例脊柱损伤患者资料,旨在比较C臂机和三维平板透视定位设备术中透视定位效果及对椎弓根螺钉置钉准确率的影响,报道如下。

1 材料与方法

1.1 病例资料本研究纳入206例,根据术中透视定位设备不同分为对照组和观察组。① 对照组：术中采用C臂机(华东电子DG3310C)透视,95例,男59例, 女36例,年龄17～74(46±29)岁。颈椎8例,胸椎12例,腰骶椎75例。② 观察组：术中采用三维平板(vision FD Vario 3D)透视,111例,男62例,女49例,年龄19～79(48±31)岁。颈椎11例,胸椎5例,腰骶椎95例。两组术前资料比较差异均无统计学意义(P>0.05)。手术均由同一主刀医生完成。

1.2 影像学检查术前脊柱X线检查,判断脊柱椎体骨折、脱位情况及相关附件的退变程度；脊柱CT检查,进一步详细了解骨折、脱位、椎间盘突出程度及部位、椎管狭窄程度等情况,明确术前诊断；脊髓MRI检查,了解脊髓硬膜、神经受压及损伤情况,并排除脊柱邻近组织的其他病变(如良、恶性肿瘤等)[3]。

1.3 手术方法针对不同的脊柱伤病患者,根据术前患者具体症状、体征及相关检查结果判断出主要病变部位及累及脊髓的节段。全身麻醉后采取脊柱后路正中切口,剥离软组织、暴露上关节突及横突,根据解剖标志确定椎弓根螺钉进钉点,依次置入合适规格和数目的螺钉。术中使用C臂机或三维平板透视,然后根据患者病情需要进行椎板减压、髓核摘除、cage椎间融合器置入融合术、自体骨植骨融合术等,术后切口留置负压引流管1根。

1.4 术后处理常规予以预防感染及深静脉血栓等处理；2 d后拔除负压引流管并行X线及CT复查,佩戴颈托或保护腰围下床活动。术后复查脊柱X线片及CT,了解椎弓根螺钉在位情况,判定螺钉位置是否理想。如无特殊并发症发生(脑脊液漏、神经损伤症状等)或者切口愈合不良(切口内积血、裂开、感染等)情况,14 d左右即可拆线出院。

1.5 评价标准按照Richter分类标准[4]评价置入的椎弓根螺钉位置：① 优：螺钉体部及螺纹完全位于椎弓根内；② 良：仅有部分螺纹穿出椎弓根内、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；③ 差：螺钉体部明显穿出椎弓根皮质(超过椎弓根螺钉直径的1/4),有对周围神经、血管造成损伤的危险。

2 结果

术中置入螺钉规格(直径/钉长,mm)：颈椎：3.5/18～20；胸椎：5.5/35～40；腰椎：6.5/40～50；骶椎：6.5/35。两组置入螺钉总数比较差异无统计学意义(P>0.05),见表1。螺钉位置优良率观察组高于对照组(P<0.05),见表2。术后13例失访,193例患者获得随访,时间6～24个月。至末次随访,104例患者取出内固定物,其余89例患者未取出内固定物。对照组有2例螺钉位置差的患者出现典型神经根刺激症状(下肢放射痛、麻木、无力等),下肢功能恢复不佳。两组均无钉、棒断裂及脱落现象。

典型病例见图1。

3 讨论

3.1 两组结果分析本研究结果显示,椎弓根螺钉置入位置的优良率观察组高于对照组,特别是观察组中位置优的螺钉数目明显超过对照组。术中透视设备优越性能是影响结果的主要因素,可以帮助术者准确地选择进钉位置,及时了解置入螺钉的位置,做出适当调整。但是本研究时间跨度较大,观察组研究对象手术时间多数在对照组之后,故推断主刀医生的手术经验的积累同样对椎弓根螺钉置入的准确性有着重要影响,使研究结果略偏向于观察组。

图1 患者,女,44岁,L1椎体压缩骨折,行经腰椎后路切开复位椎弓根螺钉棒内固定术(术中采用三维平板透视)A.术前X线片,显示L1椎体前缘高度下降,明显压缩；B.术前CT矢状位,显示前缘高度下降,骨折块分离,椎弓根完整；C.术前MRI矢状位,显示L1椎体信号改变,前缘高度下降,后缘轻度压迫硬脊膜；D.术后1周X线片,显示L1椎体高度恢复良好,椎弓根螺钉位置良好,牢固在位；E.术后1周CT断层,显示椎弓根螺钉完全位于椎弓根内,位置理想

表1 两组置入螺钉数目[枚(%)]

表2 两组螺钉位置情况(枚)

观察组部分椎弓根螺钉位置良在术中透视后即被发现,但考虑到手术效果并未做出大幅的位置调整。因为多次调整椎弓根螺钉固然可以使位置更佳,但是调整螺钉过程中会不可避免地造成椎弓根内钉道周围骨质的丢失,降低内固定的效果,可能导致术后椎弓根螺钉的松动甚至脱落。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次数。若要进一步减少位置不佳的螺钉数,术者应在置钉前多次透视、调整定位针到位置优,在有绝对把握的情况下置钉。当然,随着术者手术经验的累积,术中一次性置钉成功的概率也会越来越高。

3.2 常用定位方法椎弓根螺钉内固定术被应用临床以来,脊柱外科医生一直面对的难题就是如何准确、安全地在狭窄的椎弓根中置入直径及长度合适的椎弓根螺钉,螺钉的位置是决定手术成败和质量的关键因素[5]。椎弓根螺钉对进钉点及方向的要求很高,稍有偏差可能会导致严重后果,轻者术后椎弓根螺钉松动,影响内固定手术效果,重者直接导致重要血管、神经的不可逆性损伤,甚至可能危及生命(例如损伤腹主动脉等)。临床常见影像辅助设备：① 可移动C臂机：设备相对便宜,二维成像,临床应用广泛。② 计算机辅助导航系统[6]：是一套将计算机处理技术、导航技术及临床手术结合起来的系统。定位精确度高、辐射量小,但是其对空间注册及实物匹配过程要求很高,价格昂贵。③ 个性化导航模板系统[7]：该技术关键是模板的制作,需要专业的Mimics软件和3D打印设备才能完成,模板制作简单、准确性高,但术中需要彻底剥离软组织,创伤较大。④ 术中三维影像导航系统[8]：可以提供术中三维影像资料,精确的将手术器械放到理想位置,但是扫描过程中必须牢固固定示踪器,常需多次调整,延长手术时间。⑤ 有限元分析系统[9]：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,而且现实手术过程并不能完全按照模拟操作进行,其相关技术仍需进一步完善。⑥ 脊柱外科手术机器人[10]：具有抗疲劳性好、精确度高、软组织剥离少等优点,但是价格昂贵限制了其临床应用。⑦ 三维平板透视。

3.3 三维平板透视优势术中采用三维平板透视可以进一步提高置入螺钉的准确性和安全性。经过多次的术中应用并结合相关文献,我们总结出三维平板透视较C臂机透视具有以下优势[11]:① 移动更加灵活,可在手术过程中对患者不同部位进行360°的全方位扫描,不仅解决了术中患者摆放拍摄体位的困难,而且满足了术中需要观察特殊角度影像图片的要求。② 激光定位,该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、时间及术野污染机会。③ 图像清晰度高,并可在显示器上进行调节图像对比度、亮度等二次处理使术者观察到更加清晰、直观的图像。④ 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。⑤ 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,直观清楚地确定螺钉的位置,故该设备亦可称为“术中CT”。⑥ 无繁琐的注册过程,无苛刻的匹配要求,无需在术野固定、调整示踪器。

我们体会,三维平板透视在脊柱椎弓根螺钉内固定术中的置钉优于C臂机透视,具有准确性高、操作简单等优点。