[DOC] 红外线透视导航在胸腰椎椎弓根螺钉固定术中的应用

[DOC] 红外线透视导航在胸腰椎椎弓根螺钉固定术中的应用 红外线透视导航在胸腰椎椎弓根螺钉固定 术中的应用 ll96JournalofChinesePhysician,September,2006,Vol8,No9 红外线透视导航在胸腰椎椎弓根螺钉固定术中的应用 喻忠,王黎明,徐杰,桂鉴超,蒋纯志,王钢锐,郑圣鼐,姚京东,侯明夫 (江苏省南京医科大学附属南京第一医院脊柱外科中心,江苏南京210006) 【摘要】目的探讨红外线透视导航系统在胸腰椎椎弓根螺钉植入手术过程中的应用.32例患者在导航下椎弓根螺 钉固定术,其中19例为外伤后胸腰椎骨折,5例为腰椎间盘突出或腰椎管狭窄,8例为腰椎滑脱.记录术中螺钉的植入的时间,出 血量,术后进行CT扫描,按Andrew分类法评估螺钉的位置.结果导航下成功对32例患者共植入168枚椎弓根螺钉,其中T..10 枚,T.20枚,L.18枚,L236枚,L316枚,L426枚,L528枚,s.14枚.按Andrew分类法:I级,165枚(98%);II级,2枚;?级,1枚. 术后临床无神经症状.平均每钉从注册到植入手术时间为(10?2,4)min,出血量:胸腰椎骨折平均为(400?52,3)ml,腰椎间盘突 出或腰椎管狭窄(200?36.8)ml;腰椎滑脱(300?44,6)ml.结论红外线透视导航系统可以准确引导胸腰椎椎弓根螺钉的植入, 减少出血量,缩短手术时间. [关键词]红外线/诊断应用;骨折固定术,内;胸椎/外科学;腰椎/外科学 Applicationofinfraredfluoroscopicnavigationinguidingpediclescrewfixationofthoraic—lumbarspine YUZhong,WANGLi—ming,XUfie,GUIJian—chao,NGChun—zhi,WA rui,ZHENSheng—nai,YAOJing—dong,HOU NGGang— Ming-fu.DepartmentofOrthopedicSurgery,theNanjingFirstHospitalAffiliatedtoNanjingMedicalUniversty,Nanjing210006,China 【Abstact】 ObjectiveToevaluatetheapplicationofinfraredfluoroscopicnavigationguidingpediclescrewfixationofthoracic—lumbar spine,MethodsThepediclescrewfixationofthoraic—lumbarspinewasadop tedin32patients,including19caseswiththoracic—lumbar spinefractures,5caseswithprotrusionoflumbarintervertebraldiscorvertebralcanalstenosis,8caseswithlumbarspineslippage,Thetime forpediclescrewfixationandamountofbleedingwererecorded.Thepediclescrewpositionwasassessedwithpost—operativeCTbyusingAn— drewgrade,ResultsTotally148screwswerefixedin32casessuccessfully,including10screwsinTll,20inTl2,18inLl,36inL2,16in ,26inL4,28inL5,and14inSl,Accordingtoandrewgrade,165screwswereinIgrade(98%),2inIIgrade,and1inIIIgrade,No nerveandspinalcorddamageWasobservedafteroperation,TheaveragetimeofperpedicleSCreWfixationwas(10?2.4)min,Theaverage amountofbleedingWas(400?52.3)mlinthoracic—LumbarSpinefractures, (200?36.8)mlinprotrusionoflumbarintervertebraldiscor vertebralcanalstenosis,and(300?44.6)mlinLumbarSpineslippage.Conclu sionInfraredfluoroscopicnavigationcanimprovethepre— cisionofpediclescrewfixationofthoraic-lumbarspine,reducetheamountof bleeding,andshortentheoperativetime. 【Keywords】 Infraredrays/diagnosticuse;Fracturefixation,internal;Thoracicvertebrae/sur gery;Lumarvertebrae/surgery 随着医学理论的不断进步和发展,计算机技术和 精密机械自动控制技术的日益成熟,外科手术朝着越 来越精细,复杂的方向发展.由于脊柱解剖结构细微 复杂,毗邻脊髓,神经,血管等重要组织,手术风险高, 难度大,应用而生的影像导航脊柱外科(IGSS)无疑是 脊柱外科手术史上的一次飞越,这使得脊柱外科手术 向直观,可视化发展,使经验化的手术量化,现将本院 在VectvisionCompact红外线透视导航下开展的胸腰椎 椎弓根螺钉固定术的临床研究如下. 1资料与方法 1?1一般资料选择2004年3月,2005年6月在本 院住院患者共32例,男22例,女10例,年龄l8,64岁 (中位年龄42岁),19例为外伤后胸腰椎骨折其中5例 合并神经症状;5例为腰椎间盘突出或腰椎管狭窄;8例 为腰椎滑脱.所有患者术前都行x线,CT,MRI检查. 1?2设备和器械(1)德国BrainLABAG公司Vectvi- sionCompact外科手术导航系统,由主机,双目红外线 摄像机,支撑臂,功能软件,定位框架,适配器,标记物 和附件组成(图1);(2)美国GE公司flexiveiw8800C臂 机.(3)枢法模和北奥公司椎弓根棒钉系统,椎弓根钉 直径4.5,6.5mm,长度35,55mm. 1?3手术方法全部采用后路椎弓根棒钉系统.在 C臂机影像增强器上安装好定位环(图2),麻醉成功 后,患者取俯卧位,常规消毒铺巾,以病椎为中心行后 正中切口,剥离椎旁肌,在参考架固定于病椎或相邻椎 体棘突(图3),以不防碍手术操作为度,将参考环和参 考架的反射球置于双目红外线摄像机的接收范围内, 摄取病椎正侧位(也可摄斜位和其他位置)透视像进行 图像象注册.根据正侧位透视图像,用导航棒椎 弓根手术路径(图4,5).在椎弓根开口器柄上安装好 定位架,在注册器上进行注册(图6)为了确定注册的精 度,术中可用注册器械尖端点击棘突,关节突和横突, 观察与虚拟影像上的匹配度,也可通过观察器械位置 与其透视图像来判断.根据设计的手术路径行椎弓根 莽刺I,,U山接撤抓H;根帅髟像抓穿刺(7, )根扭彤像删I的f{粜选择ft适侄,长度的椎j 帐螺引.披上_螺引起于后进f,注册,『E虚拟影像的监洲收(98%1(浏 1I);11级.2枚;?级.1枝 ?一?毁摊弓钉2垃垧惟弓慢外蜊,】枚篇靛弓嵌内 侧.术后临眯无抻鲢症状卜均缚钉从往册到精人于 术时(10?24)mi.出量胸膳悱骨折平均为(400 ?523)1.腰椎闹盘突或腰椎恃狭窄平均为(200? 368)ml;腰椎滑脱为(300?446)ml 圆圈囤lvm…im…??h&观}航目2机忙毒好任目3枉《《,4目 45导航棒手杠$& (&,}航棒虹女打雌)目6恨口日孽圈7,8#住?牛批*口圈,l0入 位置常常很雌挖 制,甚皇会将栅tj根打穿凋代2l*,31%的 弓根螺钔手术rfI.傩根会被椎j根螺钔打穿这 是由椎,j橄的特非解剖特征,.;!IJ他操作柯细微的小 准确.螺乍J就l能们离顶定的方造成难韵补』内 源件损亿;此外.术?l_椎弓机太多数情况I,露. {能依据其,解剖标志和相对关系nJJ接定位,外川《 儿能凭经验和解制学知进i掸作.而术精度 低水中判断螺钉位覆确辖手感和c臂帆.f 1198JournalofChinesePhysician,September,2006,Vol8,No9 臂机需换位以获得至少两个投射面的图像来保证穿刺 准确性,这就要求C臂机反复换位多次进行x线照射, 经常使手术过程中断,影响其作用的发挥,降低了手术 的精度,这种对术者和病人存在高辐射危险的定位方 法已不能满足脊柱手术今后向精确,微创化发展的需 要. 在传统的脊柱手术中需要用到C型臂,因而基于 C型臂x线透视的导航系统及其临床应用就成为近几 年来的研究热点.其工作原理是首先于病人手术部 位解剖结构上安装动态参考架,使用安装了校准靶的 C臂x光机对安装了动态参考架的手术部位进行扫 描,得到的图象通过视频电缆传输到虚拟x线透视导 航系统后转变为数字信息,再使用红外光位置侦测仪 监测病人解剖结构和C型臂之间的相对空间位置,建 立起手术器械和病人术前影像之间的位置联系,将手 术床上病人解剖结构和影像准确对应.术中导航可实 时动态跟踪手术器械位置,并以虚拟的形式将手术器 械的位置,入钉点,钻孔的方向,角度和深度的变化同 时在术前的x线影像上实时更新显示,在其辅助下,术 者按需要可随意设计手术方案,建立内植物最佳进人 路径,并根据其指示最终使内植物按照预定的手术路 径有计划,精确地进行,使术者的操作形象化,多维化, 实时感强,最大限度的避开危险区.Gebhard运用 3D—C臂导航系统(ISOC3一D,Siemens,GER)使椎弓 根螺钉置入的正确率达90%以上;EbmeirLo运用To— moscanM—EGandEasyGuideSpine(PhilipsMedical System)将365个椎弓根螺钉置入到112例患者的胸椎 中,仅有23个(6.3%)的位置不理想,42个(11.5%) 的椎弓根侧壁发现有细小的穿孔(<2mm),无一例发 生神经,心血管及肺部损伤.德国BrainLABAG公司 VectvisionCompact外科手术导航系统空间定位距离精 度为?0.35mmRMS,角度精度为?2.,完全能胜任任 何节段椎弓根技术的要求],本组在红外线透视导航 下顺利植入168枚螺钉椎弓根,术后CT椎弓根位置扫 描I级165枚(98%),?,?级椎弓钉术后临床无神 经症状,这充分体现了导航系统安全性和精确性.平 均每钉从注册到植入手术时间为(10?2.4)min,出血 量胸腰椎骨折平均为(400?52.3)ml,腰椎间盘突出或 腰椎管狭窄平均为(200?36.8)ml;腰椎滑脱为(300-I- 44.6)ml,均低于既往的经验报道,这与术中未对小关 节突等椎旁组织作过多剥离以显露骨性标志,免除了 椎弓根探针,攻丝及克氏针定位等步聚以及导航下保 持了手术的连贯性有关. 在红外线透视导航系统引导下行椎弓根螺钉固定 术的优点:(1)更好的计划和模拟手术步骤;(2)提高手 术精确度,减少了手术失误,特别是对严重爆裂骨折, 涉及椎板,关节突等解剖标志的骨折,二次手术及有解 剖变异而致局部解剖标志显示不清的患者.(3)可测量 钉道长度,角度及螺钉的直径,方便选择螺钉;(4)免除 了椎弓根探针,扩张器及克氏针定位等步聚,同时可对 多个椎体双侧椎弓根一次图像注册进行植钉,简化手 术操作,缩短了手术时间;(5)能大幅度减少术中医师和 患者接受的放射线剂量;(6)减小手术窗口,无须对小关 节突等椎旁组织作过多剥离以显露骨性标志,减少患 者失血量,减少手术中的创伤,而有利于患者术后的恢 复.缺点是缺少横断面图像,不能在横断面指导进钉 的角度和深度,术中开槽进钉时对脊柱产生的压力会 导致螺钉角度的偏差,肥胖,肠气,病人体位的设计等 因素均可影响图像的质量,对于解剖复杂多变,椎弓根 的影像解剖标志显示不清的颈椎和上胸椎及脊柱重度 屈曲旋转畸形的患者应用要慎重,新出现的3D—C形 臂透视能够解决这一问题. 对于导航系统,减小导航系统的误差,提高操作的 精度是关键,因此使用手术导航系统的外科医生必须 深入理解导航系统的基本原理,熟悉所用导航系统的 特点和不足之处,最大限度的降低对导航信息的误解; 同时必须具有丰富的临床经验,必要时采用传统的手 术方法来灵活应对,才能发挥其应有的价值. 参考文献 1AndrewSY,DouglasJQ,JohnEM,eta1.Stereotacticnavigationforplace— mentofpedicleinthethoracicsine.Nuerosurgery,2001,48:77I一779. 2HerringJL,DawantBM,MaulerCR,eta1.Surface—basedregistrationofC T imagestophysicalspaceforomage—guidedsurgeryofthespine:asensitivi — tystudy.IEEETransMedImaging,1998,17:743-752. 3HerringJL.DawantBM.Automaticlumbarvertebralidentificationusing surface—basedregistration.JBiomedInform,2001,34:74-84. 4MittelstadtB,KazanzidesP,ZuharsJ,eta1.Roboticsurgery:achieving predictableresultsinanunpredictableenvironment.InProceedingsof6th InternationalConferenceonAdvancedRobotics,Tokyo,1993,11:367— 372, 5GebhardF,WeidnerA,LienerVC,eta1.Navigationatspine.Injury, 2004,35:35-45. 6EbmeierK,GiestK,KalffR.IntraoperativecomputerizedtomogTaphyfor improvedaccuracyofspinalnavigationinpedicleSCreWplacementofthe thoracicspine.ActaNeurochirSuppl,2003,85:105—113. 7RichM,MattesB,CakirB.Computer—asistedposteriorinstrumentation?f thecervicalandcervico?thoracicspine.EurSpine,2004,13(1):50—59. [收稿日期:2005-09-25]