螺旋CT三维重建辅助胸腰椎骨折椎弓根钉置入的准确性评价

湖北医药学院附属人民医院(湖北省十堰市人民医院)(湖北 十堰 442000)

熊亮 周霖 曾蕾 曹洪 李云广

胸腰椎骨折是临床常见的脊柱损伤之一，以外界暴力、骨质疏松为主要致伤原因，随着现代工业化发展及社会人口老龄化日益严重，其发生率逐年增高，严重威胁人们身心健康。椎弓根螺钉内固定术是目前治疗胸腰椎骨折的重要手段，但手术操作复杂、对椎弓根螺钉置入准确度有较高要求，稍有不慎易致血管、神经损伤[1]。传统置入技术依赖解剖标志识别及手术医师主观经验，即使是经验丰富者亦可能出现置钉不良的情形。计算机导航技术是由计算机图像处理技术、立体定位技术、医学影像技术发展而来的一项新型医学生物技术。借助该技术，医师可在三维图像指导下进行手术，使得置钉过程更为微创、准确[2]。对于胸椎、颈椎等螺钉置入难度大的部位，在计算机导航辅助下也可顺利完成植入[3-4]。本研究将CT三维重建导航应用于胸腰椎骨折椎弓根置钉术中，并与徒手置钉法进行对比，旨在探讨术前CT三维重建辅助胸腰椎骨折椎弓根螺钉置入的准确性及安全性，现报告如下。

1 资料与方法

1.1 一般资料 选取2015年3月～2018年3月在我院因胸腰椎骨折行椎弓根螺钉置入的患者120例。纳入标准：(1)经CT检查确诊为胸腰椎骨折，有明确手术指征；(2)年龄18～80岁；(3)无脊髓、神经损伤；(4)受伤至手术时间≤14d；(5)愿意接受研究。排除标准：(1)由骨质疏松、脊柱结核等因素所致骨折；(2)合并强直性脊柱炎者；(3)伴其他严重系统疾病者；(4)妊娠期或哺乳期女性；(5)恶性肿瘤患者；(6)依从性差者。以随机数字表法对入组患者进行分组：徒手组(n=60)和三维辅助组(n=60)。徒手组：男、女分别32例、28例；年龄(44.25±12.36)岁；体质量(62.53±9.46)kg；骨折部位：胸椎骨折、腰椎骨折、胸腰椎连续骨折分别8例、39例、13例；骨折AO分型：A1型、A2型、A3型分别28例、14例、18例；受伤至手术时间(4.87±1.38)d。三维辅助组：男、女分别34例、26例；年龄(45.78±10.58)岁；体质量(63.74±10.25)kg；骨折部位：胸椎骨折、腰椎骨折、胸腰椎连续骨折分别9例、39例、12例；骨折AO分型：A1型、A2型、A3型分别26例、17例、17例；受伤至手术时间(4.74±1.41)d。两组一般资料满足均衡性(P＞0.05)。本研究获得医院伦理委员会批准，所有患者对研究知情并签署同意书。

1.2 设备及方法

1.2.1 设备：C臂透视机(德国西门子公司)、SOMATOM Definition双源64排螺旋CT(德国西门子公司)、脊柱导航系统及CT三维重建导航配套软件(美国Sofarmor公司)。

1.2.2 手术方法

1.2.2.1 三维辅助组：术前均根据手术体位完成CT扫描，获取数据以DICOM格式保存。将CT数据上传至影像工作站，应用synergy Spine 1.5软件进行CT三维重建，设计出虚拟钉道，制定手术计划。参照CT三维重建数据，于虚拟手术椎体后柱面进行匹配点选取，匹配点选择尽可能为术中易显露的骨性标志，用于术中点注册。于患者脚端放置影像工作站，调整工作站适宜位置，保证其立体定位红外探头覆盖、探查范围。再以同法行胸椎后棘突、椎板等后柱骨性结构暴露，于手术节段上下棘突行参考环安装，注册导航探针及其他器械。手术医师采用探针于脊柱后柱上勾选出术前确定的匹配点，逐一完成匹配注册(精度在3.0以内可被程度通过)，融合匹配工作站获取位置数据与虚拟三维CT模型数据后，得到三维立体解剖图像，模拟最理想进钉路线(图1-4)。多视角三维图像导航下做好钉道准备，然后根据规划设计置入椎弓根螺钉(图5-8)。术中C型臂X线透视下明确置钉角度、位置。

1.2.2.2 徒手置钉组：充分暴露术野后，结合术前影像资料及术中解剖标志确定进针位置、方向，手术医师凭经验进行钉道准备并置入螺钉。

1.3 观察指标

1.3.1 置钉准确性：术后3d进行X线及CT复查，参照Richter分类标准[5]，根据螺钉有无穿破椎弓根皮质和穿入深度来评价螺钉置入准确性：①：螺钉完全处于椎弓根内，未穿透皮质，为优；②仅螺钉螺纹刺入椎弓根狭部皮质，但穿出部分＜螺钉直径1/4，无周围神经、血管损伤风险，为良；③螺钉穿刺入椎弓根狭部皮质部分≥螺钉直径1/4，有明显周围神经、血管损伤风险。优良率=(优螺钉数+良螺钉数)/置钉总数×100%。

表1 两组置钉优良率比较[例(%)]

表2 两组钉道准备时间、置钉出血量比较

表2 两组钉道准备时间、置钉出血量比较

表3 两组并发症比较[例(%)]

表4 两组手术前后JOA评分比较

表4 两组手术前后JOA评分比较

1.3.2 置钉时间、置钉出血量：记录术中置钉时间及置钉出血量，其中三维辅助组从棘突上行参考环安装起计时，至钉道准备全部完成并成功置入螺钉停止计时，并测定吸引瓶所收集的术野出血量；徒手置钉组由后柱骨性充分暴露起计时，至钉道准备全部完成并成功置入螺钉停止计时，并测定吸引瓶所收集的术野出血量。

1.3.3 并发症：记录手术并发症，包括神经损伤、血管损伤、切口感染、切口愈合不良等。

1.3.4 日本骨科协会(japanese orthopaedic association,JOA)评分[6]：分别于术前及术后3个月、6个月行JOA评分，包括主观症状、临床体征及日常生活受影响程度三个方面，评分越高表示恢复越好。

1.4 统计学分析 定性变量以例(%)进行描述，比较行χ2检验；定性变量均符合正态分布以进行描述，比较行t检验；以P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结 果

2.1 置钉准确性 120例患者共置钉769枚，优良置钉708枚(92.07%)。三维辅助组置钉优良率明显高于徒手置钉组(P＜0.05)。见表1。

2.2 钉道准备时间、置钉出血量 与徒手置钉组相比，三维置钉组置钉时间、置钉出血量均明显增加(P＜0.05)。见表2。

2.3 并发症 三维辅助组并发症发生率明显低于徒手置钉组(P＜0.05)。见表3。

2.4 手术前后JOA评分 术前，两组JOA评分无统计学差异(P＞0.05)。术后3个月及6个月，三维辅助组JOA评分均明显高于徒手置钉组(P＜0.05)。见表4。

3 讨 论

椎弓根螺钉置入术为治疗胸腰椎骨折的重要手段，该技术能够有效恢复胸椎生理曲度，固定胸椎，促进胸椎骨性融合[7]。但椎弓根与脊髓、神经根相邻，置入螺钉位置不良均可能引起神经损伤及相关并发症。术中准确进针点、进针方向及适宜规格的螺钉是决定椎弓根螺钉置入术成功与否之关键。传统徒手置钉依赖解剖标志识别及手术医师主观经验，但由于不同患者有着明显个体差异，使得置钉存在较高风险。因此，探寻有效措施提高置钉准确性对确保手术成功、减少并发症有重要意义。

与徒手置钉相比，基于CT三维重建图像的导航模式能够完整而直观地呈现椎体组织形态及其空间方位，帮助手术医师获取实时三维数据，尽可能避开危险区，并应用软件在虚拟椎体上进行生物力学分析及手术设计，根据规划好的理想路径使内置入物得到精确固定[8]。CT三维重建导航辅助技术操作简便、易于掌握，使得置钉实现个体化，确保置钉安全准确[9]。本研究显示，三维辅助组置钉优良率为95.09%，明显高于徒手置钉组的87.86%，表明CT三维重建辅助技术能够有效提高胸腰椎骨折椎弓根螺钉置入准确性。余伟等[10]对90例颈椎椎弓根置钉患者进行分组研究，三维导航组应用CT三维图像导航下行椎弓根螺钉置入，徒手组于X线透视下徒手置入螺钉，结果显示，三维导航组置钉128枚，优良率为95.3%，徒手组置钉132枚，优良率为88.6%，也体现了CT三维重建置钉术中的应用价值，这与本研究类似。但CT三维导航技术并无法彻底避免不良置钉。因此，置钉术中应严格遵守操作规范，并对钉道四壁、底部的完整性进行仔细探查。

关于导航辅助椎弓根内固定术的置钉时间仍无一致意见。有学者认为，与徒手置钉相比，CT三维导航辅助置钉可缩短置钉时间[11]。但也有报道显示，C导航辅助置钉相较于徒手置钉虽准确率明显提高，但其置钉时间无明显优势[12]。本研究中，三维辅助组置钉时间及置钉出血量均明显增加，原因可能是：CT三维重建导航是基于术前CT三维数据并与术中实时数据融合匹配所形成的导航模式，但术前CT检查体位和手术体位有所不同，这种体位差别会对导航精确性造成影响；为消除体位差别所造成的误差，需进行椎体多层匹配注册，完成数据重建，从而使得置钉时间延长，置钉出血量增加。CT三维重建图像可提供高质量导航影像，使医生可在直视下进行螺钉置入，提高置入准确性，有利于减少并发症及术后恢复[13]。本研究显示，三维辅助组较徒手置钉组并发症发生率明显降低，且术后3个月、6个月JOA评分明显增高，表明CT三维重建辅助技术能够有效降低并发症发生率，对术后恢复有积极意义。

综上所述，螺旋CT三维重建辅助胸腰椎骨折椎弓根螺钉置入能够有效提高置钉准确性，减少并发症，促进术后恢复。但会增加置钉时间及出血量，临床应根据患者具体情况选择适宜的置钉方法。

图1-4 三维CT重建辅助胸椎体骨折患者制定手术计划。图1 侧位；图2 正位；图3 横断面；图4 手术椎体虚拟进针点、角度及方向。图5-8 术中在CT三维图像导航下置入椎弓根螺钉。图5 侧位；图6 正位；图7 横断面；图8 三维CT重建图像。