一种新型全脊椎切除间盘切割器的研制

林斌，薛超，何明长

中国人民解放军第175医院 骨科医院，福建 漳州 363000

一种新型全脊椎切除间盘切割器的研制

林斌，薛超，何明长

中国人民解放军第175医院 骨科医院，福建 漳州 363000

全脊椎切除，对于脊柱肿瘤的治疗发挥着重要作用。手术时间长、解剖结构复杂、椎间盘及韧带离断困难成为制约该手术发展的主要因素。本研究基于“T-saw”方法离断椎间盘、韧带时存在损伤周边重要组织的风险，研制了全脊椎切除间盘切割器。该型切割器整体结构简单，主要由刀头、刀架、刀杆、旋钮、挡钩、通槽、支架、主体、握柄等部件构成。弧形挡钩与椎体前方的半弧形前壁贴合，将刀头瞄准椎间盘组织，旋动切割器的旋钮，将外力转变为刀头的切割力，实现对椎间盘、韧带的切割。该切割器相较于传统器械（T-saw），可避免术中脊髓震荡及脊髓的意外损伤。此外，该型切割器拥有较强的切割能力，结构简单、易操作。可用于开创一种全新的椎间盘及韧带切割方法，降低椎间盘及韧带切割过程中的手术风险。

脊柱；全脊椎切除；椎间盘切割；手术器械

引言

脊柱肿瘤的治疗，手术切除仍是主要的治疗方式。随着Enneking分期[1]、WBB[2-3]分期以及Tomita分期[4]的提出，为脊柱肿瘤的切除范围提供了更为全面的指导。患椎的上下终板、椎间盘结构、脊椎周围的韧带组织、骨膜，将肿瘤封闭在一个相对独立的空间内，起到一定意义上的隔离作用，为全脊椎切除创造了条件。对于原发性恶性肿瘤、侵袭性良性肿瘤、单发转移癌但预计生存时间较长，采用全脊椎切除术（Total En Bloc Spondylectomy，TES）治疗[5-6]，逐渐被多数脊柱外科医生所认可。

传统经后路全脊椎切除手术时，在完成患椎的暴露及患椎上、下方脊椎的椎弓根钉置入后，用T-saw[7]患椎两侧的椎弓根离断，将患椎的后方结构（棘突、椎板、上下关节突和部分椎弓根）移除，再用钉棒系统将一侧暂时进行固定后，T-saw切割、离断患椎上下方椎间盘和韧带，用手缓慢将患椎椎体旋转移出。其中，在切割椎间盘之前，先将椎体前方软组织松解，用长压肠板穿过椎体前方，隔离前方组织，同时用脊髓保护器保护脊髓，松解椎体后方组织，最后用T-saw缓慢切割椎间盘和韧带[8]。然而，在椎体前、后方软组织松解过程中，会增加周围软组织的损伤，导致出血量增加；为减少出血量，减慢术中操作速度，这又会延长手术时间，增加感染的风险[9]。此外，传统器械的使用，如拉动T-saw离断椎间盘的过程存在损伤血管、震荡脊髓的风险，术中保护不到位，操作时力量不均匀误伤血管及脊髓，都会导致灾难性的后果[10]。工欲善其事必先利其器，一台手术的成功，不仅需要术前精心的准备以应对术中可能出现的各种状况，优良的技艺完成手术还需要有效、顺手的器械。从而，研制出一种全脊椎切除间盘切割器，用于快速、有效的切割患椎的前、后纵韧带及椎间盘组织，从而利于患椎椎体的移出，是非常有实用价值的。

1 材料与方法

1.1 全脊椎切除间盘切割器基本结构

全脊椎切除间盘切割器的基本结构，见图1。由图1可以得知，该型椎间盘切割器主要由刀头、刀架、刀杆、梯形螺纹、旋钮连接凸起、旋钮、挡钩、通槽、支架、主体及握柄构成。

图1 全脊椎切除间盘切割器的基本结构

全脊椎切除间盘切割器的实物图，见图2。

图2 全脊椎切除间盘切割器的实物图

1.2 全脊椎切除间盘切割器切割的基本原理

切割器前方的弧形挡钩，可与椎体前方的半弧形结构相互贴合，刀头可在有限的通槽内滑动。将刀头瞄准椎间盘组织，旋动切割器上方的旋钮，通过梯形螺纹产生向下的压力，并通过刀杆、刀头，将压力转变为切割力，实现对椎间盘、韧带的切割。通过双侧的对称切割，实现对椎间盘、韧带的完全切割。

2 结果

2.1 全脊椎切除间盘切割器对动物标本切割

我们使用该型切割器对新鲜猪脊椎进行切割，见图3。整个切割过程中，实验助手用双手维持标本的稳定，避免切割过程中因标本晃动对切割造成影响。切割开始前，先用T-saw离断目标脊椎的双侧椎弓根，移除脊椎后方结构，将脊髓暴露。切割器置于标本的一侧，刀头旋起，使切割器下方的挡钩绕过椎体前方，使其弧形挡钩与椎体贴合。左手持握柄，刀头瞄准椎间盘组织，右手旋动旋钮，对椎间盘组织进行切割，直至刀头行至尽头。同理，使用该切割器完成对侧另一侧椎间盘及韧带的切割。两侧的切割完成后，即可看到椎间盘及韧带被离断成为两部分。

图3 切割器对动物标本切割

2.2 全脊椎切除间盘切割器优势

全脊椎切除间盘切割器的优势有：① 无需对脊柱周围软组织做过多的剥离；② 切割力量均匀；③ 可降低传统操作步骤中一些导致脊髓震荡的风险；④ 切割器前端的弧形挡钩，可与椎体前缘的弧形结构较好的贴合。这不仅可以保护椎间盘前方的组织，而且可以限制刀头在切割末段时向前方的超范围移位；⑤ 在切割的过程中，切割器刀头背面呈凹状弧形，避免对脊髓造成挤压损伤；⑥ 刀头的锯齿状刀锋平移切割时切割能力强，切割效果好，可顺利离断椎间盘及周围韧带；⑦ 切割器挡钩上设计有镂空的“让刀槽”，可在切割末段达到彻底切断剩余组织的目的；⑧ 刀头、刀杆、旋钮三者组装成为一体，当切割器上方的旋钮旋至最低点时，刀头的移动被限制让刀槽的底部，避免刀头的继续前行损伤椎体前方的组织；⑨ 较传统T-saw离断椎间盘韧带方式，这种切割方式操作较为简单；⑩ 该型切割器结构简单，易于使用；⑪ 切割器便于消毒、重复使用。

3 讨论

这项发明是一种骨科手术器械，特别是一种用于脊柱后路脊椎椎间盘、韧带切除的手术器械。在同一切割平面上，左右两侧对称切割，可迅速、完整地将椎间盘、韧带切开，开创了一种全新、简单、便捷的椎间盘及韧带切割方法。较传统T-saw切割，这项发明可降低传统手术器械可能带来的脊髓意外损伤的手术风险。迅速地将目标椎体上下方椎间盘、韧带离断，简化手术步骤，可有效地缩短手术时间，减少感染的概率，减少术后并发症。通过猪脊椎的标本试验，该型切割器都能顺利离断椎间盘及韧带，未发现损伤周围组织的情况。

T-saw进行骨与椎间盘组织切割时，为避免线锯往复运动摩擦产生大量的热对血管、脊髓、神经根等组织造成损伤，故在切割的过程中，需要持续的用生理盐水冲洗降温。这一方面，该型切割器因是持续切割，非线锯式的往复运动，故产生的热量可以忽略，可不用生理盐水冷却降温。此外，传统方法在切割椎间盘及韧带前，需要使用特殊的T-saw guide[7]对T-saw进行引导，避免重要组织的意外损伤。切割器只需将弧形挡钩置于椎体前方，刀头瞄准椎间盘切割即可，省去引导这一步骤，简化了操作。

T-saw拥有纤薄、平滑的切割能力得益于其大约0.5 mm的直径[7]。然而，因在使用过后，其易卷曲、易断裂，极少第二次使用。全脊椎切除间盘切割器在使用过程中，自身结构不会发生影响下一次使用的巨大形变，经高温消毒后，可再次投入使用。相比T-saw而言，经济性方面具有一定优势。

该型器械所要面对的绝大多数是脊柱肿瘤手术，而肿瘤在一定程度上也可以在切割的过程中发生转移。Tomita等人曾经对T-saw，Gigli saw以及手术刀三种切割方式所造成的肿瘤种植转移进行过对比研究[9]，结果表明，T-saw安全有效，几乎不可能引起种植转移。对于该型切割器而言，其刀面光滑，切割过程中其表面几乎不粘带组织碎屑。在造成肿瘤种植转移这一方面，我们还没有与其他器械进行比较，结果还不明确。在今后的动物实验研究中，我们会对这一方面问题做进一步的研究。

4 结论

每一种医疗器械从研制到投入临床使用，都需经过动物实验、人类尸体实验的不断测试，期间还要不断进行改进，尽可能将该器械的特点发挥。我们在器械研制的初期进行动物标本模拟实验，同时对该器械进行修改。对于存在的不足，需要我们不断探索。在今后的动物实验、人类尸体实验以及利用三维有限元软件对其进行生物力学实验的过程中，会继续改进该器械，以趋完美。

[1]韦峰,王宇鸣,刘忠军,等.年龄对活动脊柱节段骨巨细胞瘤预后的影响[J].中国脊柱脊髓杂志,2014,24(6):526-532.

[2]李冬月,刘晓光,刘忠军.颈胸段脊柱原发恶性肿瘤的手术治疗现状及进展[J].中国骨与关节杂志,2015,(8):665-668.

[3]赵忠胜,林斌.原发恶性骶骨肿瘤的外科治疗进展[J].临床骨科杂志,2015,(5):627-632.

[4]栗向东,王臻,郭征,等.后路Ⅰ期全脊椎整块切除治疗胸腰椎原发和转移性肿瘤的疗效分析[J].中国骨与关节杂志,2014,(5): 336-340.

[5]黄稳定,严望军,肖建如.全脊椎整块切除术治疗胸腰椎脊柱肿瘤[J].脊柱外科杂志,2015,13(5):315-318.

[6]李冬月,刘晓光,刘忠军,等.全脊椎切除及脊柱稳定性重建治疗颈胸段脊柱肿瘤的疗效分析[J].中国脊柱脊髓杂志,2014,24 (11):964-970.

[7]Miyakoshi N,Hongo M,Kasukawa Y,et al.En-bloc resection of thoracic calcif ed meningioma with inner dural layer in recapping T-saw laminoplasty: a case report[J].BMC Surgery, 2015,15:82.

[8]周华,姜亮,韦峰,等.胸腰椎肿瘤全脊椎切除手术入路的选择与评价[J].中国脊柱脊髓杂志,2014,24(11):984-990.

[9]林斌,张毕,许洋,等.全脊椎整块切除治疗原发性胸腰椎肿瘤的疗效分析[J].中国骨与关节杂志,2014,(5):330-335.

[10]姜复龄,赵建华,柳峰,等.一期经后路全脊椎整块切除治疗胸椎肿瘤18例临床疗效分析[J].第三军医大学学报,2014,36(6): 532-536.

Development of a New Intervertebral Disk Cutter of Total En Bloc Spondylectomy

Total en bloc spondylectomy plays an important role in the treatment of spinal tumors. Long operation time, complicated anatomy structure and diff culty in cutting intervertebral disc and ligament are the main factors that restricting the development of total en bloc spondylectomy. Using traditional saw (T-saw) method to sever intervertebral disk and ligament has the risk of injuring the important structure around vertebra. To lower such kind of risk, the intervertebral disk cutter of total en bloc spondylectomy is developed. This type of cutter has a simple whole structure, which is constituted by cutting head, cutter rest, cutter arbor, rotary knob, cambered hook, cutter grove, holder, main body and grab handle. When the cambered hook f ts the cambered antetheca of vertebral body, cutter head is adjusted to aiming at intervertebral disk, and external force is transformed into cutting force by turning rotary knob, then the intervertebral disk and ligament will be cut off. In addition, compared with T-saw, this new cutter can avoid concussion of spinal cord and accidental injury of spinal cord during operation. Additionally, the cutter has a higher capacity, and easily-operated simple structure. This new cutter opened up a new cutting method of intervertebral disk and ligament, which can reduce the surgical risk during operation.

spine; total en bloc spondylectomy; cutting of intervertebral disk; surgical instruments

LIN Bin, XUE Chao, HE Ming-chang
Orthopaedic Hospital, People’s Liberation Army 175thHospital, Zhangzhou Fujian 363000, China

TH781

B

10.3969/j.issn.1674-1633.2016.12.026

1674-1633(2016)12-0098-03

2016-03-02

2016-04-20

专利名称：全脊椎切除间盘切割器（ZL 2014 2 0531734.8）。

作者邮箱：linbin813@163.com