影像导航行椎弓根钉加椎间钛笼融合治疗腰椎滑脱

    作者：严瀚 刘恩志 蔡维山 郭东明    作者单位：广州市第一人民医院脊柱外科，广东 广州 510180

    【摘要】  目的 探讨脊柱影像导航系统引导椎弓根钉加椎间钛笼融合在腰椎滑脱症手术治疗中的临床意义。方法 对80 例腰椎滑脱患者在脊柱影像导航系统引导下利用椎弓根螺钉对滑脱椎体进行复位固定加椎管减压、椎间融合术。手术后对内植物和导航虚拟影像进行测量，疗效采用JOA下腰痛评分标准评定术前、术后分数，同时观察临床疗效及融合率。结果 植入物实际影像图与导航虚拟手术路径图重叠，复查CT示内植物位置理想，椎弓根钉位置理想336枚(93％)。术后随访6～34个月，术前JOA评分平均7分，随访时为12.5分，优良率90％。结论 影像导航系统引导椎弓根钉加椎间钛笼融合治疗腰椎滑脱症，植入前可以虚拟出内固定植入的手术环境和路径；植入中可以适时追踪手术器械的位置变化，使内植物精确植入最佳位置，提高了椎弓根钉和融合器植入的安全性，提高手术疗效。

    【关键词】  腰椎滑脱症 椎弓根钉加椎间融合 影像导航

    从2003年9月至2007年9月我科对80 例腰椎滑脱症采用影像导航引导椎弓根钉加椎间钛笼融合术治疗，取得了良好的手术效果，报告如下。

    1  资料与方法

    1.1  一般资料  80 例中男52 例，女28 例；年龄40～75 岁，平均55 岁。退变性滑脱26 例，峡部裂性滑脱54 例。按Meyerding分类法，Ⅰ°滑脱48 例，Ⅱ°32 例；其中L3～4 8 例；L4～5 32 例；L5S1 20 例；L3～5 8 例；L4～S1 12 例。均有慢性腰痛病史，其中合并双下肢放射痛24 例，单肢痛38 例，伴间歇性跛行62 例，下肢皮肤感觉异常60 例，下肢肌力减弱16 例，全部病例经严格保守治疗无效。共植入360枚椎弓根钉，100对椎间Cage，所有植入物均在计算机辅助骨科手术导航引导下进行。

    1.2  骨科导航设备的组成及工作原理

    1.2.1  设备组成

    1.2.1.1  硬件  a)专业图像工作站，具有复杂计算和图像处理功能；b)校准靶，装配C臂球管具有辐射传感，帮助图像储存，保证导航精度；c)参考架，安装在病人手术部位解剖结构和手术器械上，使导航系统能适时跟踪病人和器械位置变化，为动态跟踪提供精确指引；d)红外光位置侦察仪，及时反应参考架位置信息变化并提供主动和被动手术器械瞬时跟踪功能；e)已预先注册的配套手术工具；f)适配器，可装在非配套工具使其注册后使用。

    1.2.1.2  软件  FluoroNavTM使X线图像数据化后变成虚拟手术环境，配合携带跟踪装置的手术器械，能随时建立手术路径，实时显示内植物位置、角度和深度［1，2］。

    1.2.2  工作原理  基本采用了GPS和红外激光定位跟踪原理，先用带校准靶的C臂一次性地对附近安装了参考架的手术部位，根据需要摄取不同方位的一张或多张X线图像，这时导航设备中的图像处理系统和红外跟踪系统就会创造一个可随意添加手术工具，设计内置物路径的虚拟手术环境。由于有能瞬时反射红外光并安装在病人手术部位解剖结构和手术器械上的参考架的存在，红外光位置侦察仪能瞬时反馈位置变化信息，使得导航系统能对术者的手术器械进行动态跟踪，显示角度和深度的变化，最终使内植物按照预定的手术路径进行精确制导［1，2］。

    1.3  手术方法  患者在插管全麻下取俯卧位，常规后入路显露手术椎节的棘突，牢固安装参考架。用带校准靶的C臂对下腰椎进行一次性正侧位成像，这时导航显示器中出现虚拟的腰椎正侧导航图像，使用导航配套的红外线侦测仪追踪携带有反射球的手术配套工具，则可以在导航显示器中显示术者的手术工具。用配套的定位探针在导航引导下确定椎弓钉入钉点，并在二维导航图上建立手术椎节椎弓钉正侧位的进入路径、方向和进钉的深度。用携带有线(被动)参考架的通用套钻在导航引导下插入椎弓根内并与该导航虚拟路径重叠，根据虚拟路径选择适合长度椎弓根钉，将椎弓根钉拧入工具装上适配器(主动参考架)，注册后在导航引导下按径将椎弓根钉植入预设位置。在此过程，导航可以动态显示手术工具及椎弓根钉植入的过程。常规进行双侧椎板切除、相应神经根管减压，融合节段的椎间盘切除后，复位过程中先撑开，再做提拉复位，复位后再次清除神经根周围的压迫因素。用导航探针在已经利用Cage植入工具处理完毕的椎间隙虚拟两个位置理想、大小相配的Cage并建立正侧位植入路径。根据所得到的数据选择适合的Cage后，用Cage植入工具在导航引导下根据路径将填塞了松质骨的Cage向椎间隙植入到预设位置。术后卧床3～6 d后带腰围下床活动。

    1.4  临床评价方法  疗效采用日本矫形外科协会(JOA)下腰痛评分标准评价。包括主观症状(0～9分)、客观体征(0～6分)，无症状者15分，手术前及随访时进行二次评分。测算好转率(the rate of theimproved JOA score，RIS)＝［(术后评分－术前评分)/(15－术前评分)］×100％。优：RIS大于75％；良：RIS为50％～74％；中：RIS为25％～49％；差：RIS小于25％或低于手术前。

    2  结    果

    2.1  植入物结果  80 例患者共植入椎弓根钉360枚，全部行椎间Cage植入。在内植物完成后，即作相同投照条件的手术椎节部位正侧位X线摄片，将得到的植入物实际影像图与导航虚拟手术路径图重叠，测量虚拟手术路径与实际影像图中的内植物位置差和角度差，结果显示椎弓根钉进钉点偏差平均1.2 mm(最大2 mm)，角度偏差平均3°(最大5°)；Cage深度偏差平均2 mm(最大3 mm)，轴线角度偏差平均2°(最大4°)。全部患者均作固定椎节的椎弓根层面CT扫描，按四级分类，椎弓根钉完整在椎弓根内为0级；椎弓根钉涉及椎弓根皮质为Ⅰ级；突破皮质，小于2 mm为Ⅱ级；大于2 mm为Ⅲ级。按CT结果椎弓根钉位置评级：理想336枚(93％)，20枚突破椎弓根外侧皮质(6％)，Ⅱ级4枚。100对融合器在椎间位置良好。

    2.2  随访结果  本组80 例患者，术后随访时间6～34个月，平均20个月。术前JOA评分平均7分，随访时12.5分。优46 例，良26 例，中8 例，差0 例，优良率90％，随访时无螺钉断裂、松动。本组未发生内植物植入不当而二次手术病例。植骨融合率100％，无断钉、断棒现象，未发现骨不连或假关节形成(植骨融合情况经X线摄片评估)。

    2.3  并发症  无神经根和马尾神经损伤，硬膜损伤致脑脊液漏6 例，3 d后自行愈合。

    3  讨    论

    腰椎滑脱症引起临床症状的机制较复杂，包括节段的不稳定及椎管或神经根管狭窄压迫刺激马尾神经及神经根，进而产生一系列的临床症状。只有进行解剖复位才能解除椎管狭窄，重建脊柱正常的生理前屈和恢复其基本的生理功能是复位治疗腰椎滑脱的基础［3］，但也不能过分强调解剖复位而忽视了神经根管减压和植骨融合［4］。腰椎滑脱症的治疗中稳定性的维持主要是通过脊柱融合来实现的。近年来的临床实践证明在神经减压的基础上行后路椎弓根钉棒内固定与椎体间融合是一种治疗腰椎椎体滑脱较好的术式，椎弓根钉内固定系统可以有效地纠正在腰椎滑脱时导致的解剖改变，同时辅助椎间融合器的植入，可以保持椎间隙的高度，恢复腰椎前凸，重点是扩大椎间孔和解除神经根周围增生的瘢痕及骨赘的压迫［5］。由于椎间融合器可以提高术后脊柱前柱的即刻稳定性，且需要的植骨量小，不需取髂骨移植，减少手术后取骨区并发症，现今也广泛应用于椎间融合术中。通常情况下，骨密度越高，椎间隙终板的质量越好，椎间融合器越不易塌陷和移位，所以对于重度骨质疏松患者使用融合器时进行椎间融合要慎重选择［6］。

    椎弓根螺钉内固定技术已普遍被脊柱外科医生所掌握，但由于传统的方法是根据医生的临床经验和术中X线透视结果来确定螺钉的位置、角度和长度，临床资料显示，椎弓根穿破率为15％～39.8％［1］。所以仅靠临床经验和X线透视的辅助进行椎弓根钉植入存在手术隐患。随着计算机技术的发展，将传统C臂X线透视定位技术与计算机技术结合，在手术中创造无辐射，多维虚拟的手术环境，这就是计算机辅助的导航条件。这种条件下，术者按需要可随意设计手术方案，建立内植物最佳进入路径，使手术有计划、针对性的进行。另外导航系统所具有红外线跟踪功能可瞬时显示术者手中工具的位置，使内植物按照所建立的手术路径精确制导［7］。

    在行脊柱影像导航系统引导椎弓根钉和椎间融合器植入的患者手术中，通过影像导航的辅助，手术医生可以在导航显示屏中对手术部位进行手术路径的设计，通过红外光位置侦察仪对安装在患者手术部位解剖结构和手术器械上的参考架的追踪，使导航系统能对术者的手术器械进行位置动态追踪，显示手术器械在手术部位的角度和深度的变化。术者就能很直观地运用手术工具按照预定的手术路径进行精确操作，避免了传统手术模式中人凭经验的误差，同时减少了以往术中连续的X线辐射对患者和术者的伤害，从各方面提高了手术的安全性。本组80 例导航条件下内置物手术中可观察到虚拟内植物位置与真实位置相当吻合，在椎节中的位置理想，其位移误差不超过3 mm，角度误差不超过5°，这种误差是可接受的。我们经过临床分析考虑误差存在的原因：a)连接病人结构参考架与操作区的距离；b)参考架术中稳定性；c)术者的肉眼辨距力；d)C臂验证时与术前取图时的投射角度、距离的误差［8］。实践显示前两点对导航精确性影响最大。术中导航参考架的安置和稳定性是整个导航内植手术的关键，手术过程中要求参考架在不影响手术操作下尽可能稳定的安放在手术椎节部位，术中操作器械避免与参考架接触，导致参考架发生位移，操作轻柔，术中要反复检查参考架牢固程度，一旦松动要重新安装，并且重新取图建立新的导航状态［9］。在本组患者手术中行导航虚拟影像和实际影像的匹配和手术后CT复查证实，80 例患者术中行导航虚拟影像和实际影像的重叠，椎弓根层面CT扫描，椎弓根钉位置理想336枚(93％)，100对融合器在椎间位置良好。

    使用脊柱影像导航系统辅助手术医生进行椎弓根钉固定和融合器植入，对腰椎滑脱患者，特别是退变增生严重导致的解剖结构紊乱的椎体滑脱患者，可以极大提高椎弓根钉和融合器植入的准确性和安全性。术中能同时在多方位X线影像上观察到手术器械的位置，术者的操作在低辐射条件下更形象化、多维化，最大限度地避开危险区，使内植物按预定的理想路径精确固定，具有较高的精确度并能大幅度减少患者和医护人员所受的X线辐射，减少了手术时间。

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