O-arm导航系统在青少年特发性脊柱侧凸手术中的应用

费慧 楼宇梁 李伟 全仁夫*

青少年特发性脊柱侧凸（AIS）是一种脊柱三维畸形，其好发于骨骼成熟前，在发育高峰期进展快速，占所有侧凸患者的80%［1］。严重脊柱侧凸会影响青少年发育，压迫内脏器官，影响心肺功能，常需要后路矫形内固定手术治疗［2］。但由于患者椎弓根发育异常或椎体旋转严重，传统C型臂引导徒手置钉存在辐射量大、置钉困难等问题，其置钉失误率在1.7%～15.7%，且螺钉密度低于30%［3］。O-arm三维导航系统是一种新型计算机辅助立体影像系统，在复杂脊柱手术中起重要作用，可以提高椎弓根螺钉精确度，增加椎弓根螺钉密度，减少患者及术者术中辐射［4］。本文探讨O-arm导航系统在治疗青少年特发性脊柱侧凸患者矫形手术中的应用效果。

1 资料与方法

1.1 临床资料 2015年2月至2018年7月本院脊柱外科收治的特发性脊柱侧凸患者42例，纳入标准：（1）根据病史及脊柱全长正、侧位片确诊特发性脊柱侧凸［5］；（2）行后路矫形长节段椎弓根螺钉内固定患者；（3）随访≥12个月，且病例资料完整。排除标准：（1）既往脊柱手术患者；（3）其他类型脊柱侧凸患者。符合纳入和排除标准的患者35例，其中男20例，女15例；年龄11～27岁，平均（15.8±2.3）岁。冠状面Cobb角平均（54.0±8.2）°。根据术中使用影像系统不同分为C臂机组和O臂机组。C臂机组20例，男12例，女8例；年龄11～24岁，平均（14.2±3.2）岁。冠状面Cobb角平均（62.1±7.6）°；O臂机组15例，男8例，女7例；年龄11～27岁，平均年龄（15.7±4.4）岁。冠状面Cobb角平均（65.9±8.7）°。两组一般资料比较差异无统计学意义，具有可比性（P＞0.05）。见表1。

表1 两组患者术前一般资料比较

1.2 方法 患者全身麻醉后取俯卧位，常规消毒、铺巾；根据术前设计切开皮肤，分离椎旁肌，暴露所需椎体节段及上、下关节突，非截骨椎体置入椎弓根螺钉。C臂机组：确定进针点，把握进钉水平面角度和矢状面角度，开路器沿椎弓根方向开路至适当深度，用头端为球形的椎弓根探子确认通道安全后，选择合适规格椎弓根螺钉置入；O臂机组：完成智能手术工具认证，选择合适位置棘突安装示踪器。O型臂三维CT（Medtronic，美国）360°扫描椎体，上传至视图基站生成三维影像。使用智能手术工具在三维导航辅助下选择最佳椎弓根螺钉进针点，根据智能探针深度依次置入椎弓根螺钉。截骨椎体截骨，内固定位置及矫形角度满意后，放置塑形后连接棒，加压闭合截骨面，锁紧连接棒。椎板后方植骨。冲洗创面，放置引流管，逐层缝合切口。术中全程使用皮层诱导体感监测仪和自体血回输。

1.3 观察指标 （1）手术时间：从手术医师切开皮肤至切口缝合完毕。（2）术中出血量：术中显性出血+隐性出血失血量，其中隐性失血量采用Gross方程［6］，根据身高、体重和手术前后红细胞压积（Hct）变化。（3）置钉时间：从所有置钉椎体骨性结构显露后至置钉完成。术前、术后1个月及末次随访测量冠状面Cobb角测量：上下端椎水平线垂线的夹角。

1.4 评价指标 采用Richter法［7］评估椎弓根螺钉优良率，优：螺钉完全位于椎弓根和椎体内；良：螺钉穿透椎弓根峡部皮质（＜螺钉直径1/4）；差：螺钉明显穿透椎弓根峡部皮质（≥螺钉直径1/4）。螺钉密度：实际螺钉数目/需置钉椎体螺钉数目。

1.5 统计学方法 采用SPSS 19.0统计软件。计量资料以（x±s）表示，组间比较采用t检验。计数资料以n表示，采用χ2检验。P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 两组患者术中、术后各指标比较 见表2、图1。

图1 O-arm导航下后路矫形内固定术前、术中、术后影像

表2 两组患者术中、术后各指标比较

2.2 并发症 两组患者术后均无明显并发症。

3 讨论

O-arm导航系统的优点：（1）辐射时间短：O型臂手术图像系统采用360°自动环形扫描，能在13 s内完成取像，和Stealth Station S7手术导航系统无缝连接，缩短了术中透视操作时间，而传统C臂机需反复透视，会增加手术时间。（2）置钉优良率高：O型臂手术图像系统可获得实时高质量影像，和术前CT影像质量相当，对于进针点及进针角度的选择意义重大，可减少失误率，提高螺钉优良率和螺钉密度。KIM等［8］研究发现使用O-arm导航技术并不能避免置钉时螺钉穿透骨皮质，5%患者出现椎体前壁和椎管侧壁破损。RIVKIN等［9］分析了266例患者使用O-arm导航置入1651个椎弓根螺钉，优良率94.7%。刘臻等［4］比较了C型臂导航和O-arm导航治疗NF1脊柱侧凸患者顶椎区椎弓根螺钉精确性，发现O-arm导航技术能提高这类患者顶椎区置钉的精确性。本研究中，我们治疗青少年特发性脊柱侧凸时使用C型臂导航置钉优良率仅为84.8 %，O-arm导航为94.2 %，O臂机组置钉优良率高于C臂机组（P＜0.05）；表明术中O-arm导航可提高此类患者置钉的准确性。（3）置钉时间短：Stealth Station S7手术导航系统可在30s内实现三维重建，能清晰显示手术器械与椎体关系，减少C型臂反复透视定位、探针探查等操作，缩短置钉时间。刘亚明等［10］研究认为O-arm导航置钉时间低于C臂机导航。本研究中O臂机组术中置钉时间明显少于C臂机组（P＜0.05）。但两组患者总手术时间比较差异无统计学意义（P＞0.05），原因考虑：新技术的学习曲线，掩盖了O-arm导航的时间优势，进一步研究应剔除早期病例；②长节段固定AIS常需扫描2次以上，增加了总手术时间。（4）椎弓根螺钉密度高：当顶椎区椎弓根螺钉密度低于30%时，术后假关节形成、 断棒及矫正丢失等发生率较高［11］。有学者研究发现脊柱侧凸矫形效果随着螺钉密度增加而提高［12］。因此，增加矫形区域椎弓根螺钉密度对于提高矫形效果及降低术后矫形角度丢失十分必要。然而青少年特发性脊柱侧凸存在椎弓根发育细小、解剖标志变异等情况，C型臂导航徒手置钉难度大、失误率高，失败一次后常无修正机会；同时术中患者全麻后俯卧位会使椎体间解剖关系发生改变从而使术前设计出现误差，导致置钉密度偏低。而O型臂手术图像系统可获得实时影像，不受患者体位影响，可选择最佳进针点，减少失误率，提高螺钉密度，但部分细小狭窄的椎弓根不能置入椎弓根螺钉，因此会术前设计螺钉密度。本资料中，C臂机组螺钉密度为（51.2±14.7）%低于O臂机组的（63.3±11.2）%（P＜0.05）；而术后冠状面Cobb角C臂机组为21.1°±5.2°高于O臂机组的14.2°±3.7°（P＜0.05）；表明增加椎弓根螺钉密度可以提高矫形效果。但末次随访时，C臂机组矫正丢失为（5.9±2.6）°与O臂机组（3.3±1.2）°比较差异无统计学意义（P＞0.05），考虑术后矫形角度丢失与患者年龄增长、走路姿势改变、骨盆调整等因素有关。（4）安全性好：术中O-arm导航系统能够在置钉完成后再次扫描椎弓根螺钉，及时发现误置螺钉并更换，避免二次手术；而C型臂引导术中误置螺钉不能及时纠正，需要术后CT扫描判断螺钉位置，存在一定安全隐患。

O-arm导航系统临床应用注意事项：（1）坚强固定参考架：参考架的坚强固定是O型臂手术图像系统获取图像和Stealth Station S7手术导航系统显示手术器械与椎体关系的关键。笔者一般选取截骨节段棘突牢靠固定参考架，这可以避免置钉时触碰参考架导致其移位出现图像误差。（2）正确放置导航仪：导航仪是智能追踪摄像系统的眼睛。当红外线反射球被遮挡或失效时其不能正确显示图像，需反复调整位置寻找信号，这增加了手术时间。笔者建议每次手术可更换新的红外线反射球并按紧，其次参考架不能过高，防止置钉时术者双手遮挡信号。（3）及时发现误差：长节段固定AIS常需扫描＞2次，参考架的变动会出现图像误差。作者建议当发现Stealth Station S7手术导航系统显示图像与实际解剖标志严重不符合或进针角度偏差较多时，可使用皮层诱导体感监测仪的触发肌电判断有无进入椎管，或者反复使用探针探查，必要时重新安放参考架，再次扫描。

综上所述，青少年特发性脊柱侧凸患者术中应用O-arm导航系统可有效缩短术中置钉时间，提高置钉准确率和螺钉密度，增加矫形效果并降低术后矫形角度丢失，同时未增加手术时间和术中出血量，安全性较好。