微创导航对合并骨质疏松的脊柱手术患者椎弓根螺钉置钉效果的影响

冯硕，田伟，刘波，李勤，张贵林(北京积水潭医院，北京100035)



微创导航对合并骨质疏松的脊柱手术患者椎弓根螺钉置钉效果的影响

冯硕，田伟，刘波，李勤，张贵林
(北京积水潭医院，北京100035)

目的 观察骨质疏松患者行脊柱微创手术时采用微创导航下椎弓根螺钉内固定术对置钉准确性的影响。方法 收集合并骨质疏松的脊柱疾病患者52例，均行导航下胸腰椎椎弓根螺钉内固定手术治疗，对照组35例采取常规手术入路下导航置钉，观察组17例采取微创手术入路下导航置钉。比较两组的置钉准确率。结果 两组共行363枚椎弓根螺钉内固定，其中对照组279枚、观察组84枚。两组置钉准确率分别为90.48%(76/84)和81.00%(226/279)，观察组高于对照组(P<0.05)。观察组右侧和左侧置钉准确率分别为85.71%和95.24%，对照组右侧和左侧置钉准确率分别为75.71%和86.33%，对照组右侧置钉准确率低于左侧(P<0.05)。结论 对合并骨质疏松的脊柱退行性疾病患者行椎弓根螺钉内固定术时，采取微创导航较常规导航置入椎弓根螺钉可进一步提高置钉位置的精确性。

脊柱疾病；骨质疏松；三维导航系统；微创手术；椎弓根螺钉

随着我国人口老龄化加剧，骨质疏松及脊柱退行性疾病的发病率居高不下[1]。对进行椎弓根螺钉内固定手术的骨质疏松合并脊柱退行性疾病的高龄患者，在椎体上置入椎弓根时，螺钉常因骨质疏松及退行性变导致的骨性标记不清晰，在钉道制备及椎弓根螺钉置入过程中突破骨皮质，易造成神经损伤、内固定失效等严重后果[2，3]。目前临床上针对伴有骨质疏松的高龄患者常使用骨水泥加强椎弓根螺钉固定的手术方式，但骨皮质破损会导致骨水泥渗漏等并发症。既往研究表明，使用计算机辅助术中即时三维导航系统获取最佳置钉通道，对术中评估椎弓根置钉的角度和方向、保证椎弓根骨皮质的连续性和完整性有一定效果[4～6]。然而计算机辅助术中即时三维导航技术并不能解决所有问题。脊柱微创椎弓根螺钉内固定术具有软组织损伤小、出血少的优点，通过微创切口及肌肉间隙，在三维导航系统和专用微创手术器械的辅助下，能够进一步降低肌肉自身张力及肌肉髂嵴复合结构对置钉路径的影响。本研究观察了骨质疏松患者行脊柱微创手术时，采用微创导航下椎弓根螺钉内固定术置钉准确性的影响。

1 资料与方法

1.1 临床资料 收集2008年1月～2016年12月北京积水潭医院脊柱外科收治的合并骨质疏松的高龄脊柱退行性疾病患者52例，男15例、女37例，年龄55～79岁、平均66.54岁。其中腰椎管狭窄24例，腰椎滑脱12例，退行性脊柱侧弯9例，腰椎间盘突出5例，脊柱骨折1例，黄韧带骨化1例。将患者分成两组，观察组17例，男7例、女10例，年龄60～79 岁、平均67.18岁；对照组35例，男8例、女27例，年龄55～77岁、平均68.24岁。两组性别、年龄具有可比性。

1.2 手术方法 患者术前均行X线、CT和MRI检查，明确诊断及手术适应证，确定手术节段及置钉位置。两组均在计算机辅助术中三维导航下行椎弓根螺钉内固定治疗。麻醉后常规俯卧位，对照组经后正中入路逐层切开皮肤、皮下，剥离肌肉，暴露进钉点，在术中即时三维导航系统辅助下置入椎弓根螺钉；观察组在导航指示下，自置钉点皮肤投影处行微创皮肤切口，从多裂肌和最长肌肌间筋膜间隙用扩张管逐级扩张。将合适长度的扩张管左/右片装在撑开支架上，并将其组成的工作通道套在扩张管外。用自由臂连接头将自由臂和撑开支架连接起来。将光源纤维从扩张管左/右叶片上方插入孔内，并将光纤调整至合适位置。撑开扩张管左/右片暴露微创置钉及减压术野，形成微创手术工作通道。经此工作通道，在术中即时三维导航系统辅助下置入椎弓根螺钉。

1.3 置钉准确性评价 术后行X线和CT检查判定椎弓根螺钉位置是否精确。椎弓根螺钉未从任何方向突破椎弓根骨皮质和(或)螺钉中轴线与椎弓根几何中轴线重合为椎弓根螺钉位置准确，椎弓根螺钉突破部分椎弓根骨皮质(包括少许突破骨皮质、未造成神经症状的螺钉)为椎弓根螺钉位置失准。

1.4 统计学方法 采用SPSS19.0统计软件。组间比较采用χ2检验。P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果

52例患者共行363枚椎弓根螺钉内固定，其中观察组置钉84枚，置钉准确率为90.48%(76/84)；对照组置钉279枚，置钉准确率为81.00%(226/279)。观察组置钉准确率高于对照组(P<0.05)。观察组右侧置钉42枚，置钉准确率为85.71%(36/42)，左侧置钉42枚，置钉准确率为95.24%(40/42)，右侧置钉准确率低于左侧(P>0.05)；对照组右侧置钉140枚，置钉准确率为75.71%(106/140)，左侧置钉139枚，置钉准确率为86.33%(120/139)，右侧置钉准确率低于左侧(P<0.05)。

3 讨论

随着椎弓根螺钉等内固定系统的不断发展，脊柱外科手术技术在高龄患者中的应用越来越广泛。在高龄患者中需要通过椎弓根螺钉内固定来获得及时稳定性、保证治疗效果的相关脊柱外科疾病主要涉及：①脊柱退行性疾病：在神经减压破坏脊柱稳定性时，需要内固定治疗；②脊柱骨折：骨质疏松患者骨折发生率高，尽管有椎体成型等术式提高了相应的治疗水平，但对于爆裂骨折、骨折脱位等中重度损伤，仍需椎弓根螺钉固定治疗；③陈旧脊柱骨折畸形愈合：需要截骨内固定治疗；④脊柱退变导致的后凸、侧弯等畸形：需要矫形内固定治疗。由于脊柱解剖结构复杂，精确定位一直是临床医生追求的目标，如何精确确定椎弓根螺钉置入位置，欧美、日本及我国的临床医生及医学科研工作者都做出过有益的尝试和经验的总结[7～9]。传统方法依据医生的经验及在术中观察患者的脊柱解剖特点、术前患者的影像学资料和术中的X线透视进行定位[10，11]。但是，即使是富有经验的专科医生，在置钉过程中也有出现失误的可能性[12]。计算机辅助术中即时三维导航技术、脊柱微创内固定技术都源于脊柱椎弓根螺钉内固定技术，术中即时三维导航技术或脊柱微创内固定技术均在脊柱外科领域应用广泛，效果稳定。脊柱微创内固定技术结合术中即时三维导航系统能够将肌肉等软组织及肌肉髂嵴复合结构对导航精确性的干扰降到最低，使得术中导航系统能够对术中精确定位发挥出最大的作用，在相关疾病的治疗中显示出不可比拟的优势[13，14]。

以往研究证实，术中三维导航可以大大提高置钉的精确性[6,15]，明显优于徒手置钉。但是脊柱结构退行性改变并发骨质疏松时，置钉的精确性又产生了波动[16]。肌肉等软组织的张力牵拉及肌肉髂嵴复合结构的阻碍是主要原因，在开放手术中，经常出现导航指示了最佳置钉路径，但由于骨质疏松的椎体对椎弓根开路器或螺钉把持力差，以及肌肉张力的干扰等原因，螺钉置入最终偏离了导航指示的最佳路径的情况。微创置钉的手术方式经肌肉间隙操作，减少了肌肉等软组织的张力牵拉及肌肉髂嵴复合结构的干扰，进一步提高了对于高龄骨质疏松患者椎弓根螺钉的置钉精确性，并减小了软组织损伤，减少了术中出血，降低了手术风险。本研究显示，骨质疏松患者采用微创导航置钉的准确率为90.48%，常规导航置钉的准确率为81.00%，微创导航下置钉精确性更高。

对手术医生来说，骨质疏松患者椎弓根螺钉置钉操作“手感”较差是一个普遍的临床难点。术中三维导航系统虽然可以实时指示椎弓根置钉精确入钉点及置钉路径，但临床医生的置钉经验在导航系统出现误差或三维图像“漂移”时仍对置钉精确性有着举足轻重的作用。依临床实际及手术常规习惯分析，手术中置钉的顺序为先置入左侧的椎弓根螺钉，在置入左侧螺钉时对手术切口、皮肤、肌肉、韧带等软组织的牵拉，会导致患者示踪器标记的椎体与置钉的目标椎体发生微小的移位或旋转；在这之后行右侧置钉时，会出现导航精确性低于左侧的系统偏差，导致右侧置钉精确性低于左侧的结果。骨质疏松患者导航下右侧置钉精确性低于左侧。这一偏差，可以通过一定技术手段加以纠正，比如在左侧置钉结束之后，加做一次导航三维扫描，获取最新的数据，再行右侧置钉，即可降低此类偏差发生的概率。另外，患者左侧置钉往往由年资较高的主刀术者完成，经验较丰富，置钉准确性较高；右侧置钉由经验较少的助手完成，尽管有导航指引，仍因为经验不足，置钉准确性略低。这种情况在微创方式置入椎弓根螺钉时更加明显，分析原因主要为右侧经验略不足的助手置钉操作时如果出现偏差，因为切口较小，无法直视术野，术者及助手均依靠导航指示操作，术者无法观察到助手在微创工作通道内操作中的微小偏差并予以纠正。本研究观察组双侧置钉精确性虽存在差异，但无统计学意义，考虑与微创导航置钉左侧失准的螺钉数样本量较小(2枚)有关，有待增加样本量进一步观察。

综上所述，术中即时三维导航系统可提高骨质疏松合并脊柱退行性疾病患者椎弓根螺钉置入位置的准确度，脊柱微创内固定技术避免了肌肉自身张力及肌肉髂嵴复合结构对置钉路径的负面干扰作用，进一步提高了椎弓根螺钉的置钉精确性，降低了手术并发症的风险。

[1] Manish S, Chad D. Osteoporosis in elderly: prevention and treatment[J]. Clin Geriatr Med, 2002,18(2002):529-555.

[2] Daichi H, Frank WR, Asim M, et al. Imaging features of postoperative complications after spinal surgery and instrumentation[J]. Am J Roentgenol, 2012,199(1):123-129.

[3] Acikbas SC, Arslan FY, Tuncer MR．The effect of transpedicled screw misplacement on late spinal stability[J]. Acta Neurochirurgica, 2003,145(11):949-954．

[4] Larson AN, Polly DW Jr, Guidera KJ, et al. The accuracy of navigation and 3D image- guided placement for the placement of pedicle screws in congenital spine deformity[J]. J Pediatr Orthop, 2012,32(6):23-29.

[5] Heequel J, Legaye J, Duval BG. Access to a three dimensional measure of vertebral axial rotation[J]. Eur Spine J, 1998,7(3):206-211.

[6] 田伟,刘亚军,刘波,等.计算机导航在脊柱外科手术应用实验和临床研究[J].中华骨科杂志,2006,26(10):671-675.

[7] Yoshida G, Kanemura T, Ishikawa Y. Percutaneous pedicle screw fixation of a Hangman′s fracture using Iitra-operative full rotation three-dimensional image (O-arm)-based navigation: A technical case report[J]. Asian Spine J, 2012,6(3):194-198.

[8] Verma R, Krishan S, Haendlmayer K, et al. Functional outcome of computer-assisted spinal pedicle screw placement: a systematic review and meta-analysis of 23 studies including 5,992 pedicle screws[J]. Eur Spine J, 2010,19(3):370-375.

[9] Fu TS, Wong CB, Tsai TT, et al. Pedicle screw insertion: computed tomography versus fluoroscopic image guidance[J]. Int Orthop, 2008,32(4):517-521.

[10] Carbone JJ, Tortolani PJ, Quartararo LG. Fluoroscopically assisted pedicle screw fixation for thoracic and thoracolumbar injuries: technique and short-term complications[J]. Spine, 2003,28(1):91-97.

[11] Assaker R, Reyns N, Vinchon M, et al. Transpedicular screw placement: image-guided versus lateral-view fluoroscopy: in vitro simulation[J]. Spine, 2001,26(19):2160-2164.

[12] 冯硕,田伟,刘波,等.导航系统对伴骨质疏松的椎体轴性旋转脊柱疾病患者椎弓根螺钉置入效果的影响[J].山东医药,2015,55(16):35-37.

[13] 张啟维,张耀南,孙常太,等.计算机导航下椎弓根置钉与徒手置钉的对比[J].中国组织工程研究,2013,17(9):1579-1585.

[14] Seichi A, Takeshita K, Nakajima S, et al. Revision cervical spine surgery using transarticular or pedicle screws under a computer-assisted image-guidance system[J]. J Orthop Sci, 2005,10(4):385-390.

[15] Tian W, Weng C, Liu B, et al. Posterior fixation and fusion of unstable Hangman′s fracture by using intraoperative three-dimensional fluoroscopy- based navigation[J]. Eur Spine J, 2012,21(5):863-871.

[16]Kosmopoulos V, Schizas C. Pedicle screw placement accuracy: a meta analysis[J]. Spine(Phila Pa 1976), 2007,32(3):111-120.

国家科技支撑计划项目(2012BAI10B02)。

田伟(E-mail: tianweijst@163.com)

10.3969/j.issn.1002-266X.2017.26.023

R681.5

B

1002-266X(2017)26-0070-03

2017-02-11)