O-Arm导航辅助在经皮椎弓根螺钉置入中的指导意义

刘利民 陈书连 曹臣 高延征

河南省人民医院脊柱外科 郑州 450003

近年来随着脊柱微创技术的发展，椎体骨折经皮内固定术、MIS-TLIF等脊柱微创手术逐渐普及，并取得了良好的手术效果[1-4]。但经皮椎弓根螺钉置入多在C型臂X线机引导下操作，术中无法直视解剖标志，操作难度大，需反复调整，置钉准确率较低[1, 5-6]。为此，我科针对上述问题，将O-Arm导航设备引入精准微创脊柱手术中。本研究通过对71例行经皮椎弓根螺钉置入患者的临床资料进行分析，以探讨O-Arm导航辅助在经皮椎弓根螺钉置入中的临床应用价值。

1 资料与方法

1.1一般资料回顾性分析2018-01—2020-01我院行经皮椎弓根螺钉置入的71例患者的临床资料。纳入标准：(1)均为外伤所导致的单节段闭合性胸腰椎新鲜骨折患者，无脱位、神经损伤等并发症。均接受骨折经皮内固定术治疗。(2)因单节段腰椎间盘突出症行MIS-TLIF手术治疗的患者。排除标准：(1)多节段胸腰椎骨折或单节段骨折伴脱位、神经损伤的患者。(2)多节段腰椎间盘突出或单节段突出未行MIS-TLIF手术患者。(3)开放手术治疗患者。(4)局部皮肤有感染或不能耐受手术者。依据不同手术方法分为2组，A组采用O-Arm导航经皮椎弓根螺钉置入术，B组实施C型臂X线机引导经皮椎弓根螺钉置入术。2组患者的基线资料差异无统计学意义(P>0.05)，见表1。患者均签署知情同意书。

表1 2组患者的基线资料比较

1.2手术方法2组患者术前均行正侧位X线摄片，CT平扫+三维重建及MRI等检查，以明确脊柱病变的性质与程度。所有手术均在神经电生理监测下完成。术中使用的O-Arm及导航系统为美国美敦力公司生产，C型臂X线机为德国西门子公司生产，脊柱经皮内固定器械为上海三友医疗器械股份有限公司生产。A组在O-Arm导航系统辅助下实施手术：全麻，患者取俯卧位，如胸腰椎骨折内固定术，胸部及髂垫枕，使腹部悬空，依靠自身重力过伸性复位。工作站置于术者对侧，投影仪置于患者头侧。利用O-Arm二维扫描体表定位并标记手术节段。连接O-Arm与导航系统，输入患者基本信息，参考架放置于拟固定椎体相邻头侧椎体的棘突上。O-Arm三维扫描后将获得的影像资料导入导航系统，注册无线导航装置，使用导航探针根据解剖位置验证导航数据的准确性。术中根据三维导航提供的实时图像直观下完成置钉操作。以骨折节段相邻上下椎体的椎弓根外缘为穿刺置钉点，做1.5 cm纵切口，逐层分离至显露出皮质骨，导航引导下沿合适的置钉轨道放入导丝。丝攻顺导丝攻入至预置的深度，选择合适的空心椎弓根螺钉顺导丝置入。待4枚经皮椎弓根螺钉依次置入后，钛棒预弯连接，撑开并固定牢靠后，冲洗切口，逐层缝合。如实施MIS-TLIF术，术中同样根据导航提供的实时图像直观下完成置钉操作。依次于健侧及患侧上下椎弓根外缘做1.5 cm纵切口，导航引导下选择合适的置钉角度，放入导丝，攻丝后备用。于患侧椎弓根连线处做4 cm切口，切开皮肤与筋膜，使用扩张通道管系统逐级扩大，并清除局部残留的软组织，直至显露出待减压节段的椎板、关节突。在扩张通道管内进行上下关节突、椎板及椎间盘的处理。减压充分后，将装有自体骨大小合适的Cage 置入椎间隙。经导丝置入4 枚经皮椎弓根螺钉，钛棒预弯连接，椎间隙适当加压。固定牢靠后，冲洗切口，逐层缝合。 B组：麻醉、体位、置钉方法及操作完成后的处理同A组。依靠术前影像学资料及术中C型臂X线机引导，以确定合适的置钉点及置钉角度，术中反复透视以确保置钉位置满意。术后处理：术中及术后第1天常规使用抗生素预防感染。术后第3天复查X线及CT，以观察螺钉的位置及椎体复位情况。术后1周佩戴支具下床活动。卧床期间嘱患者加强下肢肌肉功能锻炼，以预防静脉血栓形成。术后3个月根据复查结果(胸腰椎骨折内固定术示骨折愈合情况，MIS-TLIF示椎间融合情况)决定是否继续佩戴支具。术后3个月、6个月、12个月定期复查X线。

1.3观察指标及效果评价(1)置钉准确率(完全在椎弓根内的螺钉数量/该组置入全部的椎弓根螺钉数量)、一次置钉成功率(术中一次置钉无需调整的椎弓根螺钉数量/该组置入全部的椎弓根螺钉数量)，以及手术并发症(血肿、脑脊液漏、神经根损伤)。(2)术前、术后第1天及12个月时采用疼痛视觉模拟评分(VAS)评价患者疼痛严重程度(0分为无痛，10分为剧痛，分值越高表示疼痛越严重)。采用Oswestry功能障碍指数(ODI)评价日常活动功能(ODI指数共10个问题，采用0～5分6级计分法，ODI指数=实际得分/50×100%。功能障碍比率越高，表示功能障碍越严重)。

2 结果

2.1置钉准确率、一次置钉成功率及并发症A组置钉准确率、一次置钉成功率均高于B组，并发症发生率低于B组，差异均有统计学意义。见表2。

表2 2组患者的置钉准确率、一次置钉成功率、并发症比较

2.2VAS评分、ODI指数2组患者术前的评分、ODI指数差异无统计学意义(P>0.05)。术后第1天及12个月时，2组患者的评分、ODI指数较术前显著改善；术后12个月时，2组患者的评分、ODI指数较术后第1天显著改善。差异有统计学意义(P<0.05)。A组患者术后第1天的评分、ODI指数明显优于B组，差异有统计学意义(P<0.05)；但2组患者术后12个月时的VAS评分、ODI指数差异无统计学意义(P>0.05)。见表3。

表3 2组患者手术前后的VAS评分、ODI指数比较

3 讨论

既往多采用切开放置技术置入椎弓根螺钉[7]，虽然能取得较为准确的穿刺位置及满意效果，但存在创伤大、出血多、易感染等缺点[8-10]。随着脊柱微创技术及影像学(C型臂X线机、O-Arm导航)的发展，近年来经皮椎弓根螺钉置入技术逐渐成熟并不断应用到各种需经皮椎弓根螺钉内固定手术中。Gong等[11]对70例胸腰椎骨折患者行微创经皮椎弓根螺钉内固定与切开椎弓根螺钉内固定的研究发现，两种置钉的临床效果相当，但前者的手术时间更短、创伤更小，术后早期背部疼痛即可显著减轻。由于经皮置钉时无法直视椎体的解剖结构，故其安全性、准确性已成为脊柱外科医师最为关注的问题[5, 12]。

3.1C型臂X线机引导经皮椎弓根螺钉置入技术的不足术中C型臂X线机正侧位透视引导虽能显示椎体的二维形态，但不能显示其三维立体结构，亦不能对经皮椎弓根螺钉置入过程进行实时监测，因此经皮置钉的误置率高、并发症多。Zhao等[13]对781例胸腰椎骨折患者在C型臂X线机引导下行经皮椎弓根螺钉内固定术治疗，椎弓根壁骨折、深部感染、导丝断裂、脑脊液漏等并发症发生率为5.9%。Tajsic等[14]报道在胸腰椎经皮椎弓根螺钉置入中，C型臂引导组的置钉准确率(92.71%)明显低于O-Arm导航组(98.77%)。Lu等[15]对97例单节段胸腰椎骨折患者行经皮椎弓根螺钉内固定术治疗中发现，O-Arm导航组置钉准确率及并发症发生率均优于C型臂引导组。

3.2O-Arm导航辅助经皮椎弓根螺钉置入技术的优势O-Arm导航辅助是术中将CT与患者对应的位置传输至导航工作站，并利用重建技术对术中影像学资料进行数字化处理，能显示螺钉的实时位置及运动轨迹；并通过显示椎体的三维结构，选择最合适的置钉路径，完成手术操作。Kleck等[16]报道O-Arm导航辅助下经皮椎弓根螺钉置入中，置钉准确率高达96.8%，且无感染、神经损伤等并发症。曹臣等[1]在对35例胸腰椎骨折患者行经皮椎弓根螺钉内固定治疗中发现，O-Arm导航组的置钉准确率(95%)明显高于常规C型臂引导组(90%)。

本研究结果显示，A组置钉准确率96.3%，一次置钉成功率为97.8%，并发症发生率为8.8%，B组分别为89.8%、90.5%和27.0%，差异均有统计学意义。而且术后12个月时，2组患者的评分、ODI指数差异无统计学意义。但A组患者术后第1天的评分、ODI指数明显优于B组，差异有统计学意义。说明与C型臂X线机引导比较，O-Arm导航辅助能提高经皮椎弓根螺钉置入的准确性，故有利于减少并发症风险、促进疼痛程度的早期缓解和功能恢复。Jim等[17]研究表明，O-Arm导航辅助可提高置钉的准确率，但距参考架超过3个节段置钉时，误置率将明显增高。本研究仅纳入单节段胸腰椎骨折行经皮椎弓根螺钉内固定的患者，以及单节段腰椎间盘突出症行MIS-TLIF手术的患者，以减少图像误差导致的螺钉误置。

O-Arm导航系统作为先进的计算机辅助技术，为脊柱外科手术的安全提供了保障。但是作为手术的辅助工具，O-Arm导航系统不能被过度依赖。扎实的局部解剖基础，丰富的手术操作经验及技巧，才是手术成功的关键。

3.3O-Arm导航辅助经皮椎弓根螺钉置入技术的操作要点(1)O-Arm导航系统操作较为复杂，需专业技术人员操作。(2)参考架需放置于相邻头端椎体的棘突上，并牢靠固定，以避免参考架距置钉位置过远及参考架移位引起图像误差导致的螺钉误置。(3)使用空心丝攻入经皮椎弓根螺钉置入时，需加持导丝并注意其置入深度，以防止进入过深导致前方血管、脏器损伤。

综上所述，C型臂X线机引导和O-Arm导航辅助经皮椎弓根螺钉置入术，对改善患者远期背痛及功能方面的疗效相当。但O-Arm导航辅助经皮椎弓根螺钉置入术能提高置钉准确率、一次置钉成功率和减少并发症发生率，近期效果明显。本研究的不足之处是样本量较小，随访时间短。O-Arm导航辅助在经皮椎弓根螺钉置入术中的应用价值，还需基线多中心、大样本、长期随访的随机对照研究进一步证实。