术中三维导航辅助微创经椎间孔入路腰椎椎间融合术中置钉偏出方向及程度分析

陈焕雄，何小元，黄 涛，马承榕，孟志斌

海南医学院第一附属医院脊柱外科，海口 570102

经椎间孔入路腰椎椎间融合术（TLIF）目前广泛应用于治疗严重腰椎退行性疾病，临床疗效确切，但医源性肌肉等软组织损伤较大，术后部分患者可出现腰背部肌肉萎缩及持续疼痛［1］。微创经椎间孔入路腰椎椎间融合术（MIS-TLIF）在工作通道下操作，减少了肌肉等软组织的剥离，能够有效减少手术创伤、加快术后康复，有助于患者术后早期活动［2］。然而，MIS-TLIF 手术视野局限、操作空间小，常不能充分暴露解剖标志，通道下椎弓根螺钉置入相对困难，容易导致置钉相关的神经系统及血管并发症［3］。随着导航技术在脊柱微创手术中的广泛应用，导航辅助不仅可以提高置钉精度，还可有效降低医患的射线暴露量［4-5］。因此，本研究比较三维导航与C 形臂X 线机透视辅助Quadrant 通道下MIS-TLIF在治疗腰椎退行性疾病中的置钉偏出方向及程度，并探讨导航辅助MIS-TLIF 治疗腰椎退行性疾病的安全性及优势，现报告如下。

1 资料与方法

1.1 一般资料

纳入标准：①行MIS-TLIF 治疗的腰椎椎间盘突出症伴腰椎失稳、腰椎椎管狭窄；②患者基本信息及随访资料完整；③所有手术由同一团队具有>10 年脊柱微创手术经验的高年资医师完成。根据以上标准，共纳入2017 年12 月—2018 年12 月在本院行MIS-TLIF 治疗的108 例患者临床资料，其中术中采用三维导航辅助58 例（导航组，单节段病变38 例，双节段病变20 例）；采用C 形臂X 线机透视辅助50 例（透视组，单节段病变32 例，双节段病变18 例）。2 组患者年龄、性别、体质量指数、术前诊断及手术节段构成比差异无统计学意义（P > 0.05，表1），具有可比性。

表1 2 组患者基线资料Tab. 1 Baseline data of 2 groups

1.2 手术方法

患者全身静脉麻醉后取俯卧位，全程行大脑皮层体感诱发电位/运动诱发电位（SEP/MEP）神经电生理监测［6］。

导航组：连接导航设备（Brain LAB），应用克氏针将导航参考架固定在髂后上棘，进行三维扫描。扫描图像自动输入导航系统并完成注册，使用导航探针在三维影像引导下定位手术节段并在体表投影点标记切口位置。垂直切开皮肤后内倾10° ~ 20°切开腰背筋膜，沿肌间隙钝性分离至关节突下峡部，以峡部为支点插入逐级扩张Quadrant工作通道，撑开通道后接光源。导航引导下选择最佳进钉点、进钉水平角和矢状角，使用高速磨钻制备钉道，球探探查确定钉道为骨性结构后，置入短尾固定椎弓根螺钉。在导航下定位及标记减压范围后，使用骨刀凿除下关节突，用枪式咬骨钳咬除残余关节突、部分黄韧带及椎板，扩大椎间孔，显露硬膜囊、神经根、椎间盘及椎静脉丛。双极电凝止血后，神经拉钩保护硬膜囊、神经根，清除椎间盘和软骨终板，导航下置入融合器和自身骨粒，上棒后加压拧紧螺帽。透视确认内固定和融合器位置良好后逐层关闭切口。

透视组：在C 形臂X 线机透视下采用长针头定位手术节段上、下椎弓根投影中心，以2 枚针头连线为切口。切开、显露及通道建立等步骤与导航组一致。显露上下关节突关节、椎弓峡部，沿峡部显露人字嵴后开口器在其顶点开口，开路器在正、侧位反复透视下调整进钉角度，以有“磨砂感”判定为进入椎弓根内，球探探查后完成钉道制备并置钉。直视下完成减压和椎间融合操作，步骤与导航组一致。

1.3 评价标准

记录围手术期血管、神经、内脏损伤等并发症，并采用疼痛视觉模拟量表（VAS）评分［7］、Oswestry功能障碍指数（ODI）［8］评价临床疗效。根据术后CT 扫描及三维重建评价螺钉位置，记录穿破骨皮质位置，并测量螺钉穿透皮质距离（图1a ~ d）。皮质穿破位置分为内侧皮质、外侧皮质、椎体前壁及椎间孔［9］。按照Rao 等［10］提出的分级评估皮质穿破程度：0 级，螺钉没有穿破椎弓根和椎体皮质；1 级，穿破距离< 2 mm；2 级，穿破距离2 ~ 4 mm；3 级，穿破距离> 4 mm（图1e ~ f）。

图1 CT 评估螺钉穿破方向和程度Fig. 1 CT images demonstrating position and grade of perforation

1.4 统计学处理

采用SPSS 19.0 软件对数据进行统计学分析，性别、诊断、手术节段构成比采用χ2检验，年龄、手术时间、术中出血量、VAS 评分、ODI、置钉参数等计量资料采用Shapiro-Wilk 检验是否呈正态分布，正态分布资料采用x±s 表示，采用独立样本t 检验，非正态分布资料采用曼-惠特尼U 检验；以P < 0.05为差异有统计学意义。

2 结 果

导航组手术时间（134.4±32.6）min，术中出血量（191.4±120.0）mL，少于透视组的（190.2±33.5）min 和（352.0±123.3）mL，差异有统计学意义（P < 0.05）。2 组共置入椎弓根螺钉508 枚，每例平均置钉4.7 枚，总皮质穿破率为15.7%。导航组58 例置钉272 枚，其中27 枚穿破皮质，穿破率为9.9%；透视组50 例置钉236 枚，其中53 枚穿破皮质，穿破率为22.5%。导航组皮质穿破率低于透视组，组间差异有统计学意义（P < 0.05）。导航组4 个方向穿破率均低于透视组，但仅内、外侧皮质穿破率差异有统计学意义（P < 0.05，表2）。导航组与透视组穿破程度相比，除2 级差异无统计学意义，其他各级差异均有统计学意义（P < 0.05，表2）。

所有患者随访10 ~ 22个月，平均16.3个月。2组患者术后6个月及末次随访时腰痛、下肢痛VAS评分和ODI均较术前显著改善，差异有统计学意义（P <0.05，表3），各时间点组间比较差异无统计学意义（P > 0.05，表3）。2组患者均未发生大血管损伤、硬膜撕裂、神经功能损伤及感染等并发症。随访中透视组1例46岁女性患者于术后3个月出现融合器穿透终板，部分陷入上位椎体内，并引起根性疼痛，再次手术处理后症状解除。导航组典型病例影像学资料见图2。

表2 置钉偏出方向及程度分析Tab. 2 Analysis of position and grade of perforation

表3 腰痛、下肢痛VAS 评分和ODI Tab. 3 VAS scores of low back and leg pain and ODI

3 讨 论

经Wiltse 入路Quadrant 通道下MIS-TLIF 是目前治疗腰椎椎间盘突出伴腰椎失稳、腰椎椎管狭窄和Ⅰ/Ⅱ度腰椎滑脱症的常见脊柱微创手术之一［11］。与传统TLIF相比，MIS-TLIF具有组织损伤小、出血量少、伤口感染发生率低、术后疼痛轻、康复快、住院时间短等优点，且在长期随访中患者VAS评分、ODI、植骨融合率及脊柱矢状面平衡参数等与传统开放手术相比并无明显差异［12-13］。但由于Quadrant通道限制，手术视野小、操作空间受限、手术难度高，MIS-TLIF存在手术时间较长、学习曲线陡峭及术中射线暴露等相关问题。其中，由于通道摆放位置需同时兼顾置钉、椎管减压和椎间融合器置入等操作，所有操作在有限的范围内进行，MIS-TLIF 较传统开放手术更容易造成硬膜和神经损伤［14-15］。

图2 导航组典型病例影像学资料Fig. 2 Imaging data of a typical case in navigation group

椎弓根螺钉误置是MIS-TLIF 造成神经根损伤，引起神经根性疼痛、肌力下降及感觉异常的原因之一。目前常用的后路椎弓根螺钉置钉技术主要有Roy-Camille［16］、Weinstein［17］、Magerl［18］、Krag［19］，人字嵴置钉法［20］等，这5 种方法在通道下置钉，可能存在以下问题。①通道视野相对狭小、操作空间有限，清晰显露关节突关节、清理增生骨赘操作困难；②L4，5横突部位深，横突根部有腰动脉穿过，显露时一旦损伤可能出血较多，通道内处理更为困难；③对于解剖结构复杂的患者，如合并退行性侧凸、腰椎滑脱等，通道内置钉难度增加；④进钉时仍需要C 形臂X 线机正、侧位多次透视以确认进钉点和进钉角度，存在术者和手术室人员射线暴露问题，C 形臂X 线机正、侧位切换时影响手术操作，以及透视时间长致术野出血量增加［21］。因此，通道下置钉存在一定特殊性，需要新的置钉方法以提高置钉精度和手术效率。

1995 年，Nolte 等［22］首次将计算机导航技术应用于椎弓根螺钉置入，证明其精准性及可靠性。2003 年，Holly 等［23］首次报道了三维导航辅助胸、腰椎椎弓根螺钉的微创置入，该研究共置入94 枚螺钉，置钉精确度达94.7%。本研究中，导航组总置钉精确度为90.1%，明显高于透视组的81.3%，其中导航组螺钉内、外侧皮质的穿破率以及3 级螺钉比例分别为4.8%、1.5%和1.1%，均低于透视组8.5%、8.5%和4.7%，说明三维导航辅助Quadrant 通道下置钉较透视下置钉更精准与可靠。

与常规开放TLIF 相比，本研究中透视组的置钉、椎管减压和椎间融合器置入等操作受Quadrant通道的限制，其中置钉、融合器置入角度及深度需正、侧位透视进行方向和位置的调整，每次透视只获得一张图像且无横断面信息。如缺乏有效内固定，椎间的活动可导致融合器的移位［24］。透视组1例患者由于融合节段近端1 枚螺钉穿破椎间孔，螺钉失去固定作用，且在处理软骨终板时损伤部分椎体下方骨性终板，导致融合器向椎体内坍陷，椎间隙高度丢失，引起椎间孔容积减小导致根性症状。导航组在导航探针引导下，从切口定位、钉道制备、减压范围确定、软骨终板刮除深度到融合器的置入，全程提供三维影像，导航组平均手术时间及术中出血量均低于透视组，减少了医患的射线暴露，且至末次随访时未发现融合器移位或下沉，说明三维导航全程辅助MIS-TLIF安全、高效。

导航辅助Quadrant通道下MIS-TLIF手术的局限性：①手术视野和操作空间小，术中一旦出现血管、硬膜损伤或脑脊液漏，处理难度较开放手术大［25］；②当病变节段需要双侧减压时，需要双侧置入通道进行减压或行对侧潜行减压，增加手术时间；③导航参考架在术中被遮挡或产生位移，以及置钉、减压等操作引起术中脊柱移位，均可导致导航系统影像与真实位置的误差。本研究中，因导航影像漂移，导航组置钉时导航图像显示位于椎弓根内的螺钉实际穿出了内、外侧皮质及椎体前壁，穿破率分别为4.9%、1.4%及3.3%。因此，在下一步研究中，可应用手术显微镜放大术野让通道内操作更精准，使用改进的曲型脊柱微创器械以行单侧入路的双侧减压，探索新型术中导航实时定位校准系统克服导航漂移问题，以提高术中操作的安全性及便捷性。

综上，与C 形臂X 线机透视下MIS-TLIF 相比，导航辅助MIS-TLIF 治疗腰椎退行性疾病可提升整体置钉精确度，降低内、外侧皮质穿破率，具有手术时间短、出血量少、并发症少的特点。但本研究为单中心研究，且病例数相对较少，还需要严格设计的前瞻性随机大样本多中心研究来获得更为可靠的依据与结论。