应力传导分析联合术中导航椎弓根置钉△

王 哲，于建林，姜传杰，段修杨，杨永军，周纪平，林海朋，李金健，岳肖华

（山东省文登整骨医院，山东文登 264400）

腰椎椎弓根螺钉作为一种坚强稳定的内固定装置在腰椎后路手术中大量使用［1，2］。腰椎椎弓根内侧和下侧毗邻神经根和硬膜囊，且椎体前方有大血管走行，椎弓根螺钉的误置可能造成神经、血管损伤［3］。因此椎弓根螺钉的精准置入极其关键，它可以避免神经血管、损伤等并发症，同时提升椎弓根螺钉的把持力，获得更加可靠的坚强稳定性。术中导航辅助螺钉置入技术作为一种新型技术，在置钉精准性、安全性方面取得不错效果［4］，但由于自身局限性未得到大范围推广。目前仍以徒手置钉为主，徒手置钉多靠术者经验，没有统一的标准，导致其精准性参差不齐。本院通过研究腰椎内部应力传导规律，以及骨质因应力刺激发生的形态学改变，并根据现有的骨质形态标志来确定安全的椎弓根边界，依此作为椎弓根置钉路径［5］。本研究采用应力传导分析方法结合术中导航技术进行临床置钉，旨在验证其准确性和应用价值，现报道如下。

1 临床资料

1.1 一般资料

2019年6月—2020年8月，在本院行初次腰椎椎弓根钉内固定手术患者132例。依据术前医患沟通结果，66例采用基于应力传导分析确定椎弓钉置钉路径，结合术中导航技术置钉（联合组），66例采用术中导航技术置钉（导航组）。两组患者性别、年龄、病程和固定节段的差异均无统计学意义（P>0.05）。本研究获医院伦理委员会批准，所有患者均知情同意。

表1 两组患者一般资料比较

1.2 手术方法

联合组：全麻，取俯卧位。显露棘突、椎板、关节突关节、副突及横突，安装导航系统，将导航手术器械进行匹配、认证。相关准备完善后，以椎板骨嵴末端、关节面上下方向的中点、横突上缘根部、副突下缘分别作为椎弓根置钉路径的内、上、外、下方的边界，同时这四个点所形成的平面区域作为导航穿刺进针点。四边界确定后中间的管状路径作为椎弓根钉的置钉路径。同时监测虚拟穿刺针在椎弓根内位置。

导航组：采用常规技术确定入钉点与钉道，术中导航技术引导置钉。

1.3 评价指标

记录围手术期资料，包括术中出血量、手术时长、切口长度及首次置钉成功率。行影像检查，根据Rampersaud分级评估螺钉置入的精确度［6］。A级：螺钉完全位于椎弓根内；B级：螺钉破坏椎弓根的皮质<2 mm；C级：椎弓根皮质侵犯2～4 mm；D级：侵犯椎弓根皮质≥4 mm。测量矢状位、横断位偏移角度。

1.4 统计学方法

2 结 果

2.1 早期临床结果

两组患者均顺利完成手术，联合组置钉264枚，导航组置钉264枚，两组患者术中均无重要血管、神经损伤及其他并发症发生。两组患者临床资料见表2，两组患者手术时间、术中失血量、手术节段、切口长度的差异无统计学意义（P>0.05），但是，联合组术中首次置钉成功率显著高于导航组（P<0.05）。

表2 两组患者早期临床结果与比较

2.2 影像学评估

两组影像评估与比较见表3，两组患者术后影像置钉准确性Rampersaud分级，矢状位偏移角度和横断位偏移角度的差异均无统计学意义（P>0.05）。典型病例影像见图1。

图1 患者，58岁，腰痛伴左下肢放射痛16个月，保守治疗无效，拟行手术治疗 1a,1b:术前MRI显示L4/5椎间盘突出1c:基于应力传导分析确定L4椎弓钉置钉路径，椎弓根内侧边界（椎板骨嵴末端-白色箭头），椎弓根上边界（关节面中点-黑色箭头），椎弓根外侧边界（横突上缘根部-棕色箭头），椎弓根下侧边界（副突下缘-绿色箭头），进钉点（红色箭头）1d:术中在导航系统辅助下置钉 1e,1f:术后正侧位X线片示内固定位置良好 1g,1h:术后横切面CT显示，L4和L5平面椎弓钉置入准确

表3 两组患者影像测量结果与比较

3 讨 论

各种新的置钉技术、方法和理念随着技术发展应运而生，计算机导航技术即为典型代表。但是导航设备技术过于昂贵，且学习周期长，操作过程复杂，早期不熟练、耗时长，严重的限制了其临床应用与推广［7，8］。只在发育变异畸形的复杂手术中，导航技术才能展现其精准安全置钉的应用价值［9，10］。目前临床医师主要凭借个人经验徒手置钉，腰椎椎弓根螺钉置入技术包括：Roy-Camille置入技术、Magerl置入技术和Weinstein置入技术等［11］，这些技术一般仅提供固定的置钉角度或角度范围，由于不同椎体间的解剖学差异、术中体位改变等，都会对置钉点的选取、置钉的角度等产生较大影响，从而导致螺钉误置［12］。因此，本研究通过分析椎体内应力的传导方向及因应力传导产生的骨质形态改变的角度，可以准确地确定出椎弓根四个边界的投影，规划正确的置钉路径，从而进行个性化的置钉。

Wolff定律表明：骨小梁在应力的反复刺激下形成硬度增强的骨性结构［13］。椎弓根作为应力传导的枢纽，承担着脊柱后方应力的传导。脊椎后方的应力从内、上、外、下向椎弓根四壁的骨质传导，刺激椎弓根的四壁形成不同厚度和强度的骨质［14］。基于这个原理作者发现：椎板上应力线骨嵴的末端、上关节面中心区、横突上缘根部、副突下部可作为椎弓根内、上、外、下方的边界的标志。上述椎弓根四边界确定后，实际上找到了进钉点区域的后方投影，投影共同形成了虚拟的椎弓根中心通道，然后参考上关节面相垂直的方向确定出椎弓根上缘的方向［15］，就可以进行正常置钉。

本研究中，两组在精准置钉以及矢状位、横断位偏移角度差异无统计学意义，表明通过应力传导分析确定置钉路径进行置钉的方法与术中导航一样具有较高的精准性。两组在术中出血量、手术时长、切口长度比较差异无统计学意义，但是联合组在首次穿刺成功率方面联合组明显优于导航组，这表明通过应力分析方法确定的置钉路径可根据个体差异实现个体化置钉，而术中导航可能因操作器械松动、碰撞或移动影响虚拟图像的显示，导致注册的器械在虚拟导航图像中发生漂移，影响进钉点和方向，从而降低了首次穿刺成功率［16］。

综上所述，通过术中导航技术验证以应力传导分析方法确定腰椎椎弓根置钉路径是可行的并且具有较高的精准性，同时还可以实现个体化置钉，是对传统置钉的方法和理念的补充，可以在临床实践中进行推广应用，然而对于部分发育畸形、椎体结构破坏的患者应用时有一定局限性，仍需进一步研究。