术中锥束CT辅助下脊柱侧凸畸形椎弓根螺钉置入的精确性及安全性

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(1.沈阳军区总医院骨科，辽宁 沈阳 110016；2.大连医科大学研究生院，辽宁 大连 116044)

椎弓根内固定矫形技术因具有较强的把持力及椎体去旋转能力已广泛应用于脊柱侧凸畸形矫形手术[1-3]，然而椎弓根解剖位置毗邻脊髓、神经根及血管等重要结构，且脊柱畸形患者椎弓根尺寸及方向存在较大差异，故脊柱侧凸畸形椎弓根置钉具有较大的手术风险[4-6]，因此椎弓根置钉的安全性非常重要。传统置钉方法是基于椎弓根解剖结构和术中X射线透视来帮助术者判断置钉位置，但此方法用于脊柱侧凸畸形矫形手术存在一定的局限性。近年来随着锥束 CT 扫描技术在骨科手术的广泛应用，脊柱椎弓根内固定技术的准确性及安全性进一步提高。有学者报道术中锥束CT扫描能精确评估椎弓根螺钉的位置，提高术中椎弓根置钉的准确性[7]，但目前锥束CT扫描对于提高脊柱侧凸畸形椎弓根置钉位置准确性的专项研究未见报道。本文分析总结了我科28例脊柱侧凸畸形患者在术中锥束CT辅助下行椎弓根置钉的经验，评估了术中锥束CT在脊柱侧凸畸形椎弓根置钉的精确性和安全性。

1 资料与方法

1.1 临床资料

选取2014年3月至2017年3月我院收治的行后路椎弓根螺钉固定矫形的28例脊柱侧凸畸形患者作为研究对象。其中男10例、女18例；年龄17～68岁，平均38.2岁；神经纤维瘤病4例，先天性脊柱侧凸畸形12例，特发性脊柱侧凸畸形12例；胸弯15例，胸腰弯3例，腰弯10例；术前主弯Cobb角38°～124°。所有患者既往均无脊柱手术史。所有患者术前均行肺功能及骨密度监测，其中8例患者因肺通气功能减低行Halo重力轮椅牵引治疗1个月。

1.2 方法

患者全麻成功后行俯卧位，首先用ArtisZeego系统行锥束CT扫描(图1a、b)，根据CT扫描图像测量椎弓根及椎体旋转角参数以确定每枚椎弓根螺钉直径、最佳置入方向及深度。然后经脊柱后方入路，沿双侧骨膜下剥离，显露拟固定椎体的椎板、关节突关节。应用Parker等[8]介绍的方法，根据解剖学标志确定螺钉进钉点。凿开进钉点后，根据CT扫描图像所测量的椎弓根方向将开路锥插入椎弓根。建立钉道后，用球探探查钉道四壁及底部是否完整，置入标记探针，进行X射线透视或术中CT扫描，确认钉道位置良好后，进行螺钉植入。再次CT扫描确定螺钉位置。如果螺钉位置不满意，需进一步调整穿刺点或钉道，换用较粗螺钉，根据CT影像修正螺钉方向或深度，再一次或多次行CT扫描，直至螺钉位置满意为止，术中全程采用肢体感觉及运动诱发电位监测(图1)。

a、b：在杂交手术室，术中ArtisZeego系统围绕患者旋转预扫描；c、d：脊柱侧凸畸形椎弓根内固定术中置钉后锥束CT扫描固定节段的矢状位及冠状位图像；e：术中锥束CT扫描轴位图像显示椎弓根螺钉位置良好，未穿破骨壁；f：术中ArtisZeego系统下SINGLE模式图像评估矫形后脊柱整体冠状位平衡情况

图1术中锥束CT辅助下脊柱侧凸畸形椎弓根螺钉置入

1.3 精确性评估与安全性评估

术后对所有患者固定节段行螺旋CT扫描，所得图像分别由2位骨科副主任医师在PACS系统上通过Pacs Client软件采用Gertzbein分级系统[9]评估螺钉位置和椎弓根破坏情况：螺钉完全在椎弓根内为0级；螺钉穿破椎弓根骨壁小于2 mm为1级；螺钉穿破椎弓根骨壁2～4 mm为2级；螺钉穿破椎弓根骨壁4～6 mm为3级；螺钉穿破椎弓根骨壁大于6 mm为4级。不良置钉定义为椎弓根螺钉穿破椎弓根内、外壁或椎体前缘的距离超过2 mm[10-11]。同时统计术中或术后与椎弓根螺钉置入相关的并发症，具体包括神经根损伤、脊髓损伤、硬脊膜撕裂、椎弓根骨折、螺钉松动拔出、断钉及假关节形成等。

2 结果

2.1 脊柱侧凸畸形椎弓根置钉精确性分析

28例脊柱侧凸畸形患者均顺利完成手术，共置入椎弓根螺钉总数为402枚，平均每例患者置入14.4枚螺钉；胸椎置钉234枚、腰椎置钉168枚。根据Gertzbein-Robbins分级0级377枚，1级13枚，2级8枚，3级4枚，4级0枚，不良置钉12枚(表1)， 术中根据锥束CT扫描图像进行位置修正的螺钉共64枚。

表1 椎弓根螺钉置钉Gertzbein分级结果

2.2 脊柱侧凸畸形椎弓根置钉安全性分析

1例患者在脊柱凸侧加压矫正过程中出现运动电位消失,术中调整责任节段椎弓根螺钉后运动电位恢复,术后无一例患者因椎弓根螺钉误置行二次手术调整钉位，也未发生椎弓根置钉导致的神经、血管及食管和肺部的损伤等并发症。

3 讨论

椎弓根螺钉固定与传统的内固定器械相比具有更强的把持力，可以减少融合节段，降低术后假关节形成率以及矫正冠状面畸形效果更好[12-13]，因此成为了目前较为广泛使用的脊柱内固定技术。但由于椎弓根的解剖位置毗邻神经、血管及重要脏器，所以椎弓根螺钉一旦误置将会出现严重的并发症[14-15]。Di Silverstre等[5]总结了一组后路手术病例，置入椎弓根螺钉1 035枚，并发症包括椎弓根断裂、胸腔积液、神经及主动脉损伤等。翁习生等[6]报道椎弓根置钉的术后并发症发生率为15%。Kosmopeulos等[16]对130篇相关文献行Meta分析后统计胸椎的不良置钉率为3.5%～72.4%，腰椎的不良置钉率为2.5%～40.0%。

对于脊柱侧凸畸形的患者而言，椎体的畸形旋转、椎旁结构位置的变化及椎弓根发育的不对称都造成椎弓根置钉的难度增加，损伤神经及血管损伤的风险进一步增大。Belmont等[17]对脊柱畸形和不伴有脊柱畸形患者的椎弓根螺钉置入精确性进行了研究，发现脊柱畸形患者椎弓根置入的准确率明显低于无脊柱畸形患者，目前文献中对伴有脊柱畸形患者的椎弓根螺钉置人精确性、安全性报道较少，笔者结合以往文献及本组临床资料分析了对于脊柱侧凸畸形椎弓根置钉的危险因素总结为以下两点：①由于脊柱在冠状面上向凸侧的偏移，导致脊髓在椎管内的位置偏向脊椎的凹侧从而造成凹侧硬膜外安全空间的减小，一旦凹侧椎弓根发生置钉不良时更容易损伤相应脊髓及神经根[18]；②对于主胸弯伴椎体旋转，脊柱双侧椎弓根出现自身发育及置钉方向的不对称，同时相应节段椎体前方相邻的大血管及食道等结构亦产生移位，并且凸侧胸腔容积降低后使得椎体与凸侧胸腔和肺间距缩短，这些病理改变均增加了胸椎椎弓根置钉的难度与风险，一旦置钉出现偏差即可造成神经、血管及肺的损伤[19]。对于上述脊柱侧凸畸形椎弓根置钉的危险因素，笔者提出以下几点建议：①对于椎弓根发育不对称及椎体旋转的病例，螺钉进针点及置钉方向存在偏移，所以置钉时应进行个体化分析，术前应在CT断层扫描图像上测量出双侧椎弓根直径和置入螺钉的最佳长度及方向，从而避免置钉致内外骨壁破损，同时减少手术并发症，缩短手术时间;②对于重度先天性脊柱侧凸畸形伴胸廓发育畸形的患者，置钉前可先行椎板开窗以确定好椎弓根进钉点并探查好椎弓根内缘和下缘边界后再行螺钉置入；③脊椎凹侧椎弓根横径发育较小而且椎管内走行的脊髓和神经根都会向凹侧偏移，因此凹侧置钉时增加了脊髓和神经根损伤的风险，所以保证矫形效果的前提下应该在凹侧椎弓根适当减少置钉，而在凸侧适当增加置钉以避免置钉时神经损伤[18]；④由于置入螺钉的数目越多，发生误置的绝对数就会越多，以往的研究发现椎弓根置钉密度与螺钉矫形能力及术后外观无相关性，因此应该在保证矫正效果的前提下，尽量减少置钉以此降低并发症的发生率[20-23]。

除以上几点建议外，我们认为相对于传统术中X射线透视，术中锥束CT辅助下脊柱侧凸畸形椎弓根置钉可以进一步提高置钉的准确性。虽然术中X射线透视在显示脊柱侧凸畸形的整体平衡性及螺钉位置上有重要的作用，但是X射线判断螺钉在椎弓根内位置的准确性相对较差，准确性为CT的10%～83%，同时在检出椎弓根内侧壁穿破方面，CT的检出率是X射线片的10倍[24-25]，所以对于脊柱侧凸畸形椎弓根固定矫形技术而言，单纯依靠传统的X射线检测无法满足精确性置钉的要求。本研究中ArtisZeego系统锥束CT主要采用X射线发生器投照锥形射线束，围绕投照体旋转后得到影像数据交由计算机处理重建，显现出二维或三维图像[26]，此系统初期主要应用于神经介入、心脏血管介入等领域，近年来逐渐被运用于非神经血管介入手术及骨科手术，我们发现术中CT扫描不仅可以测量椎弓根直径、深度及方向，同时在脊柱侧弯矫正后可以为螺钉位置的评判提供多种角度的观察，准确地判断螺钉在椎弓根及椎体内的位置，还可以在SINGLE图像模式下观察脊柱矫形后整体平衡性，具有重要的临床指导价值。置钉后术者可以通过术中CT扫描成像清晰地观察到螺钉与椎弓根的位置关系，对于位置不满意的螺钉可以进一步调整，直至达到满意位置。患者术后均行CT检查确定螺钉在椎弓根内的位置，记录螺钉穿透骨壁的位置、数目和距离。总之，术中锥束CT辅助下脊柱侧凸畸形椎弓根螺钉固定技术精确性和安全性较高，可帮助术者纠正位置不良的螺钉，降低脊柱侧凸畸形置钉的风险及术后再次翻修手术率。