O-Arm 导航在骨盆肿瘤切除与重建术中的应用

孙梦熊 左冬青 马小军 沈嘉康 汪红胜 王崇任 昝鹏飞 华莹奇 蔡郑东 孙伟

骨盆区域解剖复杂，神经血管错综，盆腔内空间广阔，发生在骨盆部位的肿瘤往往起病隐匿，发现时肿瘤巨大。过去对于骨盆区域肿瘤，最常见的手术方式为半骨盆截肢。近 30 年来，随着影像学及外科手术技术的发展，骨盆肿瘤的手术逐渐向保肢方向发展。骨盆区域复杂结构及保肢术中体位不固定等原因使得术者及助手不能有统一参照，不能完全依据术前规划进行肿瘤切除，常常导致肿瘤切除不彻底或过多损伤正常组织，导致术后肿瘤残留或术后肢体功能欠佳。作为承载上下半身的枢纽，骨盆区域肿瘤切除的同时，需要尽可能多保留更多正常组织，实现原位功能重建，这就对骨盆肿瘤的切除重建提出了精准的要求。近 20 年来，随着计算机导航技术的发展，有学者采用术前 CT 数据指导下的导航用于骨盆肿瘤切除术，然而该方法需依据术前 CT 数据制订手术方案，在术中须与术前数据进行点对点的多点注册才能实施导航，而在骨盆这种解剖结构复杂区域，往往需注册 40 min 左右，延长了手术时间。O-Arm 导航 (Medtronic，USA) 为外科手术提供高分辨率的三维 (3D) 和多平面图像，通过患者手术体位下的实时 O-Arm 扫描影像，在导航系统里自动注册配准，不需与术前 CT 数据进行点对点匹配，从而节约手术时间并可以避免由于手术体位变化引起的误差。

目前，国内对于 O-Arm 导航用于骨盆肿瘤手术没有报道，国外也鲜有报道。我院自引入 O-Arm导航系统以来，在脊柱外科及颅脑外科广泛应用，根据骨盆肿瘤需要精准切除和重建的需求，用其为6 例骨盆肿瘤患者的切除与重建，获得了良好的术后髋关节功能。现报道如下。

资料与方法

一、纳入标准与排除标准

1.纳入标准：(1) 本单位自 2021 年 3 月至 2021年 12 月，在我院行 O-Arm 导航下的骨盆肿瘤切除术的患者；(2) 病理明确诊断者；(3) 肿瘤累及骨盆Ⅱ 区者；(4) 未累及盆腔内血管、神经者；(5) 可耐受手术者。

2.排除标准：(1) 不能行保肢手术者；(2) 肿瘤已转移者。

二、一般资料

本研究共纳入 6 例，男 3 例，女 3 例，年龄21～76 岁，平均 51.5 岁。病理类型骨肉瘤 2 例，去分化软骨肉瘤 1 例，间叶性软骨肉瘤 1 例，恶性孤立性纤维瘤 1 例，上皮样血管肉瘤 1 例。Ennecking分期 ⅡA 期 1 例、ⅡB 期 5 例。肿瘤累及范围：Ⅱ区 1 例，Ⅰ 区 + Ⅱ 区 3 例，Ⅰ 区 + Ⅱ 区 + Ⅲ 区1 例，Ⅰ 区 + Ⅱ 区 + 部分 Ⅳ 区 1 例 (表1)。观察围术期随访情况、术后骨切缘情况、术中假体髋臼位置及旋转中心位置、术中及术后早期并发症。本研究通过了本院伦理委员会的审批，所有纳入患者均签署了知情同意书。

表1 入组患者基本信息Tab.1 Basic information of enrolled patients

术前本组 6 例均摄 X 线片，行 CT 扫描及 MRI检查。术前影像学检查符合临床诊断。术前所有患者均行穿刺活检。

2 例骨肉瘤患者术前接受了 4 个疗程的化疗，采用 MAP 方案序贯治疗。1 例间叶性软骨肉瘤患者术前接受了 4 个疗程的化疗，采用 VAC-IE 方案序贯治疗。1 例去分化软骨肉瘤为术后明确诊断，未行术前化疗。其余 2 例如何分别为恶性孤立性纤维瘤、上皮样血管肉瘤，均未行术前化疗。

三、手术方法

1.术前准备及手术方案：所有患者术前经影像学及病理学明确诊断后，术前 24～48 h 内行血管造影及肿瘤供血栓塞。根据术前影像资料，确定术中骨盆截骨位置及重建方式。

2.手术操作 (所有手术均为同一团队完成)：

(1) 麻醉与手术入路：全身麻醉后，患者取侧卧漂浮体位于 Jackson 碳纤维手术床 (Mizuho OSI，USA)。手术入路采用髂腹股沟联合 SP 入路。注册导航下使用的探针、通用手术工具参考架(图1)。

图1 O-Arm 导航术中所用器械，图示标注 O-Arm CT 主机，导航主机、参考架、探头，碳纤维手术床图2 患者，女，48 岁，髋臼去分化软骨肉瘤 a：肿瘤未累及同侧骶髂关节附近髂骨时，导航参考架放置于髂骨靠近骶髂关节侧，参考架朝向导航探头便于扫描时被识别；b、c：髋臼肿瘤切除后，髋臼缺损区域植入自体同侧股骨头，导航探针下标定原髋臼臼缘范围并标记，b 为标定术野，c 为相应导航中探针指引图片；d、e：按照导航预定髋臼大小及方向磨挫髋关节打造新的髋臼Fig.1 The instruments used in O-Arm navigation were marked with O-Arm CT host, navigation host, reference frame, probe and carbon fiber operating tableFig.2 Patient, female, 48 years old, dedifferentiated chondrosarcoma of acetabulum a: The navigation reference frame was placed on the side of the iliac bone near the sacroiliac joint when the tumor did not involve the iliac bone near the ipsilateral sacroiliac joint, and the reference frame was oriented towards the navigation probe for identification during scanning; b - c: After the resection of acetabular tumor, autologous ipsilateral femoral head was implanted in the acetabular defect area; the range of the original acetabular margin was marked under the navigation probe; b was the calibrated operation field and c was the guide picture of the probe in the corresponding navigation; d - e: Grind and frustrate the hip joint according to the predetermined acetabular size and direction of navigation to create a new acetabulum

(2) 导航参考架放置及导航手术实施：在完全暴露髂骨内外板及耻骨后，如肿瘤未累及同侧耻骨，参考架置放于同侧耻骨上支上；若累及耻骨未累及骶髂关节髂骨侧时，参考架置放于髂骨靠近骶髂关节处 (图2)；若均有累及，参考架置放于对侧耻骨上支。在完成 O-Arm CT 扫描后，将扫描数据导入导航仪并重建术野地图，导航探针选取几个明显骨性标志核对术野地图与实际骨性结构，并初步测试寻找术前拟定截骨位置 (图3)。结合导航探针及术前订制截骨导板，放置导板于术前拟定截骨位置 (图3)，并用导航探针进行验证，固定截骨导板，使用通用手术工具参考架，固定于磨钻或者超声骨刀等截骨工具，在实时影像引导下，执行术前截骨计划。截骨完成后，再次使用导航探针验证截骨平面。肿瘤完整切除后，取半骨盆假体，在导航探针指引下确定假体髋臼安放位置及旋转中心位置，导航下行骶髂螺钉固定及耻骨坐骨支螺钉固定(图3)，固定后再次导航验证，切除部分髋臼的病例可取自体股骨头植骨于原髋臼缺损部位，导航引导下行髋臼磨挫重建 (图2)，重建原髋臼位置及旋转中心，安装髋臼内衬，安装股骨侧假体，复位髋关节，补片修补髋关节囊。冲洗放置引流，逐层缝合关闭切口。

图3 患者，男，64 岁，骨盆恶性孤立性纤维瘤 a～d：术前影像学资料，提示右侧骨盆肿瘤，d 中红色线标记术前规划骶髂关节离断截骨平面；e：参考架放置在同侧耻骨支；f：髋臼侧截骨采用导航结合导板完成；g、h：骶髂关节截骨导航径线；i：肿瘤大体标本，箭头示肿瘤切缘阴性；j、k：导航下置入骶髂关节螺钉；l～n：导航下验证半骨盆假体安装后髋臼位置及旋转中心位置；o：术后复片提示髋臼位置同术前，与对侧髋臼等高，无双下肢不等长Fig.3 Patient, male, 64 years old, malignant solitary fibroma of pelvis a - d: Preoperative imaging data suggestedright pelvic tumor; the red line in d marked the osteotomy plane of sacroiliac joint before operation; e: The reference framewas placed onthe ipsilateral pubicbranch; f: Acetabular osteotomy was completed by navigationcombined with guide plate; g - h:Navigation route of sacroiliac joint osteotomy; i: The grossspecimen of the tumor, the arrowshowed that the cutting edgeof thetumor was negative; j- k: Sacroiliac jointscrews were insertedunder navigation; l - n:Verifythe positionof acetabulum and rotation center afterhemipelvicprosthesis installation under navigation;o: The positionof acetabulumwasnot thesameas thatofacetabulum afteroperation

四、术后观察与处理

依据术后引流量拔除引流管，如术后 24 h 内引流量 ＜ 100 ml / 天，拔除引流管，原则上不超7 天，以防引流管逆行感染。术后 1 周指导患者床边坐起、扶双拐行站立，并行渐进性下肢肌肉功能锻炼。

术后拔除引流管后行骨盆 X 线、CT 检查，肿瘤标本骨切缘检查，采用肌肉骨骼肿瘤学会(Musculoskeletal Tumor Society，MSTS) 评分对患侧下肢功能进行评价。

结 果

一、一般情况

本组 6 例，行保留部分髋臼自体股骨头移植全髋关节置换 1 例，半骨盆置换 5 例，均顺利完成手术，无围术期死亡；术中均未发生重要神经、血管、脏器损伤。手术时间 3.5～5.0 h，平均 4.1 h；术中出血 1000～3000 ml，平均 1750 ml。

二、围术期情况

术中导航结合术前定制导板截骨 3 例，导航探针引导下截骨 3 例。6 例术后标本骨性切缘阴性。早期伤口皮缘坏死 1 例，经清创术后伤口愈合。无深部感染。无深静脉血栓形成。无髋关节脱位。早期功能评估发现：6 例术后 1 周均可扶助步器下地站立，术后 1 个月均可扶拐行走。围术期无神经损害症状。

早期影像学评价：本组 6 例均按术前计划，在安全边界下进行了截骨，术后患者髋臼假体高度与术前一致，术后无双下肢不等长。手术时间及术中出血与传统手术相仿。

三、术后功能情况

本组 6 例，术后 1 个月 MSTS-93 下肢功能评分23～28 分，平均 25.7 分，其中优 4 例，良 2 例。

讨 论

一、O-Arm 导航能否保证骨盆肿瘤手术计划的精准实施？

骨盆区域解剖结构复杂，通常发生在骨盆的肿瘤往往体积巨大，毗邻重要血管、神经、脏器，手术操作困难，往往需要多个体位才能实现骨盆肿瘤的完整切除，并且变换体位过程中术者和助手对骨盆解剖空间位置的认知也往往会导致骨盆区域肿瘤切除的边界不佳。而过多的切除正常组织会带来重建后的功能障碍，经瘤手术会引起局部复发甚至远处转移。文献报道导航下的骨盆肿瘤切除较传统手术有精准优势，Cho 等报道了 10 例导航下的骨盆、骶骨肿瘤切除术，得到了阴性切缘而降低了术后复发率。有学者回顾分析了 31 例经计算机导航下的骨盆、骶骨肿瘤切除，发现导航提高了外科边界获得比例进而增加了局控。对 36 例骨盆骶骨肿瘤进行计算机导航下的切除，导航组的骨性肿瘤切缘阴性率比非导航组高 31%，软组织切缘阴性率无明显差别，提示了导航在骨盆肿瘤切除中对骨性切缘控制的优势。Wong 等通过对 12 例骨盆骶骨肿瘤进行计算机导航下的切除，获得了同样的结果。也有学者将导航应用于骨盆转移瘤的微创治疗并取得良好疗效。

本组 6 例患者均在 O-Arm 导航下进行了精准切除，术后标本大体及镜下病理均证实了切缘阴性。O-Arm 导航可在骨盆肿瘤切除术中实时定位，不受患者体位影响，在固定好参考架后，可随意变换患者体位，利用导航探针可精确判断肿瘤的范围及截骨位置，结合导板可实现术中截骨“面精准”，按照术前规划截骨，获得良好切缘，达到完整切除肿瘤保留正常组织的目的。同时在安放骨盆假体时可以再次利用导航进行髋臼位置确认及旋转中心定位，实现精准安放。然而，由于 O-Arm 扫描反馈的是 CT 数据，对骨性结构可以很好显影而对软组织显影不佳，术者须结合术前 MRI 影响判断软组织切除边界从而保证肿瘤被完整切除。

二、O-Arm 导航下骨盆肿瘤手术的操作要点

O-Arm 导航 (Medtronic，USA) 是现代影像引导外科手术被临床最广泛应用的典范，在颅脑外科及脊柱外科手术中广泛应用。首先，骨盆部位解剖复杂，骨盆肿瘤手术对术者提出更高要求。不同于脊柱外科手术，骨盆没有类似棘突这样可以夹放参考架的位置，需要采用创伤手术参考架 (“十字型”固定结构参考架) 固定于髂骨或者耻骨。术者需在暴露肿瘤的过程中，合理分离并保护重要的神经血管，若神经血管在可能进行截骨的平面上，要使用蒸馏水纱布进行隔离保护，并且在截骨时要反复确认截骨深度，避免伤及。术者要认识到导航存在 2 mm 左右误差。其次，骨盆肿瘤形态复杂，导航下的探针只能提供线性指引，而有时候截骨是一个平面或者不规则结构，因此需要术者根据导航下的地图进行调整，从而达到与术前计划相同的截骨。最后，由于固定骨盆的肌肉及韧带的剥离，骨盆可能在肿瘤切除后会发生位移，因此在置放参考架时要提前考虑这一点，保证参考架置放位置不会因为骨盆结构的位移而导致导航指引位置的变化。如果手术时间过长，存在位移时可能需要在术中重新扫描获得新的地图进行导航。

三、导航结合导板可实现从“点精准”到“面精准”

骨盆区域解剖复杂，骨盆肿瘤的截骨平面往往不是一个单纯的线性平面，有时候可能是不规则形状。作者团队曾采用术前 3D 打印骨盆截骨导板进行肿瘤切除，截骨导板优势是导板具有一定的厚度，可以固定截骨方向，缺点是截骨导板的置放精确性受限于骨性结构的剥离。有时由于软组织肿块存在，使得骨性结构的完整剥离很难实现，带来术中导板置放位置不准从而引起截骨偏差。本组6 例中，3 例运用导航探针结合导板进行截骨，先用探针进行导板置放位置的确认，然后进行截骨，达到了满意的效果。这种导航结合导板截骨方式实现了导航探针的“点精确性”向“面精确性”的转变。

四、导航下确定髋臼位置及旋转中心是否可行？

骨盆区域的重建最关键是髋臼位置的置放及旋转中心的恢复。传统手术中，术者只能通过术中软组织张力、术中影像与术前影像的对比来确定髋臼假体置放位置，这样的方法存在空间不确定性，可能会造成患者术后功能不佳。O-Arm 导航在参考架位置不变的情况下，即使切除了肿瘤，原本扫描的导航地图中仍然有之前髋臼及股骨头等结构的影像，可以利用导航探针辅助假体位置的安放，确定髋臼臼缘，明确旋转中心，同时可以确定髋关节外展角及前倾角度，而且可以在某些保留部分髋臼病例中指导髋臼植骨后髋臼挫磨挫的方向及深度(图2)，在固定骶髂关节螺钉及耻骨坐骨螺钉时同样也可采用导航探针进行钉道方向及置钉深度的规划，达到精准置钉 (图3)。本组 6 例均实现了导航引导下假体置放，术后髋臼位置同术前，并且无双下肢不等长发生，术后 MSTS-93 评分达到 85.6%，较传统手术有显著提高。笔者认为利用导航可确定髋臼假体安放位置，并指导骶髂螺钉及耻骨坐骨螺钉的置放，提高患者功能学预后。

五、与传统手术及传统计算机导航相比较手术时间、出血量以及围术期并发症的情况

本组 6 例导航扫描和验证截骨计划所需时间平均 15 min，增加扫描时间与传统手术切除时 X 线透视验证截骨平面耗时相仿，并不增加手术时间。与传统计算机导航相比，传统计算机导航注册时间需要 40 min 左右，并且存在肿瘤进展与术前数据不能完全匹配的可能，甚至导航不能使用。相较传统导航，O-Arm 导航明显缩短注册所需时间，并且不会存在匹配不上的问题，具有一定优势。本组 6 例手术均未出现导航相关并发症。术中出血量与围术期并发症发生率在既往文献报道范围内。但对于肿瘤学预后改善尤其是局部控制提高在文献中已多次提及。在肿瘤精准切除同时，重建后的髋关节功能必将较传统手术方式更佳。但由于本组病例随访时间较短，肿瘤的复发和下肢功能的恢复仍需要更长时间随访以及更多病例的纳入来验证。

六、O-Arm 导航在骨盆肿瘤应用中的局限性及展望

由于骨肿瘤特殊性，特别是位于骨盆部位的肿瘤，如何确保切缘的肿瘤学安全性，一直是外科手术的天花板。O-Arm 导航基于 CT 数据进行肿瘤外科边界的规划，具有一定先进性。然而，针对软组织肿块，CT 显影有其局限性，不能完好显示软组织肿块的轮廓及边界，造成外科边界判断困难，甚至无法准确显示，造成切除不够精确。因此，针对软组织肿块边界判定，需结合术前 MRI 数据与术中 CT数据进行拼接合成而获得，这也是目前导航研究的热点及发展方向。

本研究为前瞻性观察性研究。O-Arm 导航作为一种新型导航技术，可以用于骨盆肿瘤特别是涉及骨盆 Ⅱ 区肿瘤的切除。导航可按术前规划实现术中精准肿瘤边界控制，肿瘤精准切除；同时在导航引导下进行的假体位置安放可以达到髋臼位置及旋转中心的精准重建，提高患者术后功能。O-Arm 导航并不增加手术时间和导航相关并发症。由于本组病例数较少且随访时间较短，该种方法的远期效果仍须进一步临床实践和随访。