CT引导结合三维重建技术在胸腰椎骨折经皮椎体成形术中的应用

张爱明，李青，黄晖，梁道臣，赵成毅，梅治，姚海燕，范志丹，张非



CT引导结合三维重建技术在胸腰椎骨折经皮椎体成形术中的应用

张爱明，李青，黄晖，梁道臣，赵成毅，梅治，姚海燕，范志丹，张非

【摘要】目的探讨CT引导结合三维重建技术在胸腰椎骨折经皮椎体成形术（PVP）中的应用价值。方法回顾性分析中山大学附属中山医院2007年8月至2014年11月应用CT成像Pin-point激光导航系统引导下PVP治疗526例（868个椎体）胸腰椎骨折患者的临床资料。根据是否采用CT三维重建技术分为非三维组（246例420个椎体）和三维组（280例448个椎体）。比较两组术前1 d、术后3 d视觉模拟量表（VAS）评分、椎体中心高度；每组随机选择40例患者，记录单个椎体手术时间；观察两组骨水泥渗漏、肺栓塞、脊髓压迫加重等并发症发生情况。结果两组术后3 d VAS评分相当，均明显低于术前（P＜0.05）；两组手术前后椎体中心高度变化不明显（P＞0.05）；三维组与非三维组腰椎单椎体操作时间分别为（22.1±1.1）m in和（41.2±1.9）m in，两组比较，差异有统计学意义（P＜0.05）；非三维组有4例定位错误需行二次手术，三维组无定位错误；三维组和非三维组分别有96、93个椎体发生骨水泥渗漏，均未发生脊髓压迫加重及肺栓塞。随访3～6个月（平均4.5个月），所有患者疼痛无反复。结论CT引导下三维重建辅助PVP具有精准性高、省时、安全等优点，临床疗效满意。

【关键词】脊柱骨折；胸椎；腰椎；经皮椎体成形术；体层摄影术，X线计算机；成像，三维；外科手术，计算机辅助

作者单位：528403广东，中山大学附属中山医院脊柱外科（张爱明，李青，梁道臣，赵成毅，梅治，姚海燕，范志丹，张非），CT室（黄晖）

E-mail：zsphzam@126.com

经皮椎体成形术（percutaneous vertebroplasty，PVP）是治疗老年椎体压缩性骨折的成熟技术［1］。早在2002年，我科就开展了CT成像Pin-point激光导航系统引导下PVP治疗胸腰椎压缩性骨折［2-3］；2007年始我们在CT引导下PVP术中应用三维重建技术。本研究回顾性分析我院采用CT引导下PVP治疗的526例胸腰椎骨折患者的临床资料，探讨CT引导结合三维重建技术在PVP治疗中的应用价值，现报道如下。

1　资料与方法

1.1一般资料

纳入标准：①年龄≥65岁；②符合骨质疏松性胸腰椎压缩性骨折诊断标准［4］。排除标准：伴发神经系统压迫症状、椎体感染、椎体结核，严重凝血功能异常、心脏疾患患者。

2007年8月至2014年11月我院符合病例选择标准的患者共526例（868个椎体），其中男220例，女306例；年龄66～98岁，平均年龄74.7岁。其中单椎体307例、双椎体123例、3椎体80例、4椎体8例、5椎体5例、6椎体3例；单纯椎体压缩性骨折502例、骨折伴椎体转移瘤24例；骨折椎体分布上至T4、下至S1；228例有摔伤或搬重物史；患者均有腰背部疼痛、翻身行走困难、责任椎体附近叩击痛等临床表现。其中采用三维重建的患者280 例448个椎体（三维组）、未采用三维重建的患者246例420个椎体（非三维组），两组性别、年龄、病程、视觉模拟量表（visural analogue scale，VAS）评分［5］等一般资料比较，差异无统计学意义（P＞0.05），具有可比性，见表1。

1.2手术方法

术前行X线片及MRI检查确定责任椎体；完善实验室检查。两组均由同一手术组医生进行手术，均采用局部麻醉方式。

非三维组：采用PHILIPS 16排CT机，常规行俯卧横轴位扫描，根据CT扫描定位像结合X线片、MRI确定扫描范围（包括病变椎体及邻近椎体），穿刺部位以3 mm层厚、3 mm层间距行容积扫描，然后根据常规CT扫描结果对穿刺点进行定位。术中借助CT成像Pin-point激光导航系统（PHILIPS螺旋CT机自带）对穿刺点进行皮肤定位，按参考文献［3］方法行PVP手术，如遇骨质疏松严重、显像不清情况（图1），从骶椎、T12椎或既往行PVP的椎体开始向上或向下定位；穿刺椎体成功后再进行扫描，确定针尖达到理想位置后注射骨水泥，严密观察生命体征及患者肢体感觉、运动情况。术后2 d可下床轻微活动，复查伤椎正侧位片，观察3～4 d后出院。

三维组：①在常规扫描后即刻以1.5 mm层厚对图像进行多平面重建（multi-planar reconstrution，MPR）［6］，首先根据MRI矢状位图像（图2A）及CT矢状位三维重建图像（图2B），直接定位伤椎及椎弓根，然后利用CT激光导航系统结合术前CT测量数据（图2C）对穿刺点进行皮肤定位（图2D），指导穿刺针至伤椎骨折线附近并确定穿刺针进针方向（图2E），以确保精准穿刺；②术中在刚进入椎体、椎弓根、椎体中央以及注射完骨水泥时均行三维重建（图2F～2J），获得的矢状位图像可清晰显示穿刺点的高低偏差，横断面图像可显示穿刺点的内外偏差，借此指导定位、进针及观察骨水泥分布情况；③术后即刻行三维重建，以显示矢状位、横断面骨水泥分布及渗漏情况。复查伤椎正侧位X线片（图2K）等术后处理方法与非三维组相同。

1.3疗效评价

评估术前1 d、术后3 d VAS评分和椎体中心高度；观察有无骨水泥渗漏、肺栓塞、脊髓压迫加重等并发症；每组随机抽取40例单腰椎骨折患者（L1～L5皆可）的临床资料，统计其单个椎体手术时间。

1.4统计学方法

应用SPSS 17.0统计软件进行分析，计量数据以均数±标准差（x-±s）表示，两组比较采用两独立样本t检验或配对t检验，计数资料以例表示，采用卡方检验进行比较。P＜0.05为差异有统计学意义。

表1　两组患者术前一般资料比较（±s）

表1　两组患者术前一般资料比较（±s）

注：VAS：视觉模拟量表

非三维组三维组统计检验量P值例数246 280年龄/岁76±5 75±7 t = 2.246 0.248性别/例男102 118 χ2= 0.024 0.900 女144 162伴发椎体转移瘤/例10 14 χ2= 0.036 0.742椎体骨折部位/个胸椎206 242 χ2= 1.615 0.250腰椎214 206病程/d 4.8±1.6 4.6±1.4 t = 3.466 0.486 VAS评分/分8.3±0.7 8.4±0.7 t = 2.322 0.686

2　结果

手术均顺利完成；骨水泥注入量1.8～3.5 mL，平均注入量3.2 mL。如表2所示，两组术后3 d VAS评分相当（P＞0.05），患者疼痛均较术前明显缓解（P＜0.05）；两组手术前后椎体中心高度变化不明显（P＞0.05）。三维组腰椎单椎体手术操作时间少于非三维组［（22.1±1.1）min vs（41.2± 1.9）min）］，两组比较，差异有统计学意义（t = 58.067，P = 0.000）。非三维组有4例定位错误，需再次行PVP，三维组无定位错误；三维组和非三维组分别有96、93个椎体发生骨水泥渗漏，均未发生肺栓塞及脊髓压迫加重症状。随访3～6个月，平均随访时间4.5个月，所有患者疼痛无反复。

图1　非三维重建患者CT定位像，术前定位困难，显像差

图2CT引导结合三维重建技术在经皮椎体成形术中的应用（女，80岁，T12、L3椎体骨折）2A术前MRI矢状面2B术前利用CT三维重建图像快速定位骨折椎体2C术前CT测量数据2D借助CT导航系统对穿刺点进行皮肤定位2E确定进针点并局麻2F刚进入椎体时三维重建显示矢状位、横断面、冠状面穿刺针位置2G进入椎弓根时三维重建显示矢状位、横断面、冠状面穿刺针位置，测量进针深度为27.2 mm 2H穿刺至椎体前1/3时三维重建显示矢状位、横断面、冠状面穿刺针位置2I穿刺成功后注射骨水泥2J横断面、冠状面、矢状面三维重建显示骨水泥分布情况2K术后2 d复查腰椎正侧位X线片

表2　手术前后两组临床指标比较结果（±s）

表2　手术前后两组临床指标比较结果（±s）

注：VAS：视觉模拟量表

术前术后t值P值VAS评分/分三维组（n = 280）8.4±0.7 1.9±0.6 110.106 0.000非三维组（n = 246）8.3±0.7 2.0±0.6 111.169 0.000 t值2.322 2.264 P值0.686 0.794椎体中心高度/mm三维组（n = 280）18.4±3.3 18.8±3.2 0.123 0.810非三维组（n = 246）18.2±2.1 18.7±3.3 0.163 0.818 t值2.268 2.344 P值0.564 0.686

3　讨论

3.1 CT引导下PVP手术

PVP是治疗胸腰椎骨折的常用术式，能够迅速缓解疼痛，恢复椎体稳定性，改善临床症状［7-8］。但存在穿刺定位困难、易发生骨水泥渗漏等不足。胸腰椎骨折患者以老年人居多，全身情况差，心肺功能不佳，不能耐受长时间俯卧，CT室通常缺乏监护及急救设备，因此如何使PVP手术更加快捷、安全、有效，是脊柱外科医师关注的焦点问题之一。CT成像Pin-point激光导航系统为CT机本身自带，其原理是先行CT扫描，获取伤椎/病椎三维数据，然后在PVP手术过程中进行实时监控和操作导航。借助这一技术，PVP手术的准确性和可靠性大为提高，尤其是对邻近多节段胸腰椎骨折，效果满意［2-3］。

3.2 CT引导结合三维重建技术在PVP中的应用

3.2.1应用价值CT MPR图像与横断面图像比较，其优势在于多方位、多角度地显示伤椎/病椎的具体情况以及椎管的内部结构，从而提高治疗的精准性，降低并发症的发生。现有16排及以上螺旋CT处理速度快、图像清晰，3～5个椎体在15 s内即可完成扫描并实现同步重建，我们以3 mm层厚扫描、1.5 mm层厚重建，重建图像质量优良，不增加患者的辐射剂量，同时进一步提高了穿刺的精准性，明显节约手术时间，减轻患者的痛苦。

国外学者将三维C型臂重建应用于PVP中，根据CT扫描数据评价骨水泥在骨折椎体的分布［9-11］。国内赵磊等［12］则指出，将三维重建技术用于经皮椎体后凸成形术，可在术前筛选合适的患者，为手术提供参考依据，还可评估手术效果，应用价值较高。本研究比较分析三维组与非三维组CT引导下PVP手术的椎体操作时间、临床效果以及并发症发生情况，结果表明，两组患者术后VAS评分明显优于术前，在缓解疼痛方面两组疗效相当。三维组由于在术前定位，刚进入椎体、椎弓根、椎体中央及注射完骨水泥后均行三维重建，因此可以快速找到骨折椎体楔形变或增生明显的椎体（疼痛椎），椎体操作时间较非三维组明显缩短（P＜0.05），且无定位错误，手术更加精准，安全性更高；而在非三维组，部分病例无法根据单纯CT定位像进行定位，尤其是胸椎骨折椎体，需从骶椎、有特征性的T12椎体或既往行PVP手术的椎体开始向上或向下定位，定位时间较长，易发生定位错误，组中有4例因此发生定位错误而需要重新行PVP。两组患者术后均未发生脊髓压迫加重及肺栓塞等并发症。

结合临床实践，我们认为CT引导结合三维重建技术的优越性主要体现在以下几个方面：①术前定位更加准确。尽管CT比C型臂、G型臂X线机更易于定位，但对胸椎显影差，尤其是上胸椎骨折，而CT三维重建矢状面图像能显示各椎体形态［13］，结合MRI矢状面图像可更加准确地定位目标椎体，错误率低。②穿刺操作更加精准。非三维组穿刺时只能参照横断面图像，明确穿刺点的内外偏差。而三维组穿刺时可清晰显示穿刺点的高低偏差，更加直观、精准、安全；穿刺还可直达椎体骨折线处，增强了骨折线分布区域的止痛效果［14］。③椎体操作更加省时。由于提高了定位和穿刺的准确性，操作也就更加快捷；对多节段胸腰椎骨折可实现多点穿刺，一次扫描，可同时观察各穿刺点的具体位置，明显缩短了手术时间。④及时发现骨水泥渗漏等并发症发生情况。借助CT三维重建技术，术者可从横断面、冠状面及矢状面角度更加清晰立体地观察有无骨水泥渗漏以及骨水泥弥散效果，我们推测这也是三维组骨水泥渗漏发生率不低的原因之一；同时还可避免穿刺时骨水泥进入椎管、椎间盘及邻近正常椎体，降低医源性损伤发生的风险。

3.2.2技术要点及注意事项①PVP术中第一次扫描完成后即开始重建，定位时运用CT三维重建矢状面结合MRI矢状面图像定位，找准楔形变或增生明显的椎体，避免定位及穿刺错误。②操作要细致，进针动作要缓慢，尤其是刚进入椎体时，首先进行CT扫描，边扫描边重建，然后根据三维重建结果调整进针方向，避免穿刺针进入椎管造成脊髓损伤；通过椎弓根后可安全进针，但要避免穿刺针穿出椎体误伤椎旁血管，尤其是胸腹主动静脉。③骨水泥呈“牙膏状”时注入，注入骨水泥量不可过多，以降低渗漏风险；发生骨水泥椎管内渗漏时，只要无瘫痪症状，就不要盲目手术取出，以免加重病情。④既往视椎体后缘破坏为PVP禁忌，但我们术中同样穿刺，只是尽量穿刺至椎体前缘，骨水泥注射量控制在2 m L以内，未见明显渗漏。

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临床研究

Application of CT guided PVP combined w ith 3D reconstruction for treatment of thoracolumbar fractures

ZHANG Aiming*，LI Qing，HUANG Hui，LIANG Daochen，ZHAO Chengyi，MEI Zhi，YAO Haiyan，FAN Zhidan，ZHANG Fei. *Department of Spinal Surgery，Zhongshan Hospital Affiliated to Zhongshan University，Zhongshan，Guangdong 528403，China

【Abstract】Objective To study application value of CT guided percutaneous vertebroplasty（PVP）combined w ith 3D reconstruction for treatment of thoracolumbar fractures. Methods Clinical data of 526 patients（868 vertebrae）w ith thoracolumbar fractures treated by CT imaging Pin-point laser navigation system guided PVP from August 2007 to November 2014 in Zhongshan Hospital A ffiliated to Zhongshan University，were retrospectively analyzed. According to whether used 3D reconstruction during PVP，patients were divided intobook=20,ebook=20two groups，non 3D group（246 cases，420 vertebrae）and 3D group（280 cases，448 vertebrae）. Visual analogue scale（VAS）scores，central vertebral body height at 1 day preoperatively and 3 days postoperatively were compared between two groups；Forty patients from each group were random ly selected to determ ine the single vertebral body operation time；Complications such as bone cement leakage，pulmonary embolism，spinal cord compression were observed. Results VAS scores at 3 days after surgery showed similar results in both groups，which were significantly lower than preoperative ones（P＜0.05）；There were no significant differences in central vertebral body height between preoperation and postoperation；Average single lumbar vertebrae operation time was（22.1±1.1）min in 3D group and（41.1±1.9）min in non 3D group（P＜0.05）. Four cases had positioning errors and needed to reoperation in non 3D group；Cement leakage had happened in 96 vertebrae in 3D group and 93 in non 3D group，no pulmonary embolism or spinal cord compression aggravation occurred. During 3-6 months（mean 4.5 months）follow-up period，no local pain reoccurred. Conclusion CT guided PVP combined w ith 3D reconstruction for thoracolumbar fractures could obtain good clinical effect w ith the advantages of high precision，time-saving and safety.

【Key words】Spinal fracture；Thoracic vertebrae；Lumbar vertebrae；Percutaneous vertebroplasty；Tomography，X-ray computed；Imaging，three-dimensional；Surgery，computer-assisted

中图分类号：R683.2，R814.42

文献标识码：A

文章编号：1674-666X（2016）02-081-06

DOI：10.3969/j.issn.1674-666X.2016.02.003

收稿日期：（2016-01-07；修回日期：2016-03-01）（本文编辑：白朝晖）