黃圣斌 程志琳 謝兆林

(貴港市人民醫(yī)院脊柱關(guān)節(jié)骨科，廣西貴港市 537100)

【提要】 O型臂導航技術(shù)可以在術(shù)中快速獲取手術(shù)部位的三維CT圖像，從而幫助術(shù)者實時調(diào)整手術(shù)規(guī)劃，有助于精準完成手術(shù)操作，提高內(nèi)固定程度，降低脊柱外科手術(shù)的風險和并發(fā)癥發(fā)生率，減少醫(yī)患雙方受輻射程度。O型臂導航技術(shù)可以實現(xiàn)精準定位，有效降低置釘難度，縮短學習周期，在脊柱外科中的應(yīng)用前景廣闊。

由于脊柱解剖特點的特殊性，手術(shù)操作易損傷脊髓神經(jīng)或神經(jīng)根、椎旁血管，而手術(shù)操作不當可能會導致較嚴重的并發(fā)癥，如術(shù)后疼痛、肢體感覺或活動障礙、術(shù)中或術(shù)后出血較多等，也可出現(xiàn)多次置釘或誤置釘?shù)儒e誤操作。因而提高手術(shù)精準性與安全性是臨床工作的重中之重。20世紀90年代以來，導航技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于脊柱外科，包括脊柱創(chuàng)傷、退變、畸形、腫瘤等。近年來導航技術(shù)還逐漸應(yīng)用于脊柱微創(chuàng)手術(shù)，成為國內(nèi)外常見的手術(shù)輔助系統(tǒng)[1]。O型臂導航系統(tǒng)可快速獲取手術(shù)部位的三維CT圖像，圖像可直接傳到計算機導航中自動完成匹配，導航工具注冊后可引導術(shù)者精準完成手術(shù)操作，是目前脊柱外科較為先進的手術(shù)輔助系統(tǒng)，現(xiàn)將O型臂導航技術(shù)在脊柱外科領(lǐng)域中的相關(guān)應(yīng)用綜述如下。

1 O型臂導航技術(shù)在頸椎手術(shù)中的應(yīng)用

1.1 O型臂導航在上頸椎疾病手術(shù)中的應(yīng)用 上頸椎常見疾病包括外傷性骨折、感染性炎癥、原發(fā)性或繼發(fā)性腫瘤、先天性畸形等。上頸椎因其解剖結(jié)構(gòu)復雜、解剖特點特殊，經(jīng)關(guān)節(jié)螺釘置釘?shù)氖中g(shù)操作通道穿行于重要的動脈、神經(jīng)之間，因而對置釘精度、術(shù)者的操作手感要求極高。手術(shù)方式包括后路鋼絲固定，松質(zhì)骨空心螺釘、側(cè)塊螺釘及椎弓根螺釘固定等。有研究表明椎弓根螺釘固定的生物力學穩(wěn)定性優(yōu)于側(cè)塊螺釘固定[2]。但因上頸椎椎弓根窄小的解剖特點，手術(shù)置釘時易穿破椎弓根壁，置釘失敗率可至16.9%[3]。此外，椎動脈移行的不確定性也可使置釘失敗，進而出現(xiàn)椎動脈破裂出血。有學者發(fā)現(xiàn)徒手置釘治療上頸椎疾病，椎動脈破裂出血發(fā)生率可達4.1%[4]。因此，更為精準、安全的輔助技術(shù)引導置釘對于手術(shù)操作的成功十分必要。

O型臂導航系統(tǒng)是近年出現(xiàn)的脊柱外科輔助導航技術(shù)，術(shù)中可精準反映患者當前體位的術(shù)區(qū)解剖影像。與傳統(tǒng)的C型臂導航系統(tǒng)相比，O型臂導航系統(tǒng)具有成像質(zhì)量高、掃描和注冊時間短、可避免多次重復拍攝、減少對醫(yī)護人員和患者輻射等優(yōu)勢[5-6]。左燦輝等[7]使用計算機導航輔助齒狀突骨折置釘，28例患者共放置寰樞關(guān)節(jié)螺釘55枚，結(jié)果提示O型臂導航置釘準確性、平均手術(shù)時間、出血量、患者所受輻射量均優(yōu)于傳統(tǒng)置釘法。但研究者同時也提出導航失準致圖像漂移，影響置釘?shù)臏蚀_性等問題。王華棟等[8]應(yīng)用術(shù)中3D導航系統(tǒng)輔助經(jīng)關(guān)節(jié)螺釘固定治療寰樞椎脫位不穩(wěn)，共置入107枚椎弓根螺釘，71.03%的螺釘為Ⅰ級置釘，28.97%的螺釘為Ⅱ級置釘，無Ⅲ級置釘。值得關(guān)注的是，5例患者只能行單側(cè)螺釘置入，分析考慮為頸2椎弓根峽部狹窄，強行置入螺釘易發(fā)生破壁或損傷神經(jīng)。因此術(shù)中O型臂導航可以實時調(diào)整手術(shù)方案，避免并發(fā)癥發(fā)生。該研究中共有31枚螺釘穿出椎弓根皮質(zhì)，破壁率為28.97%，患者術(shù)后癥狀均較術(shù)前改善,螺釘穿破椎弓根內(nèi)側(cè)壁的原因作如下考慮：(1)手術(shù)操作造成的影像漂移，影響導航輔助置釘?shù)木_性，如上頸椎損傷后的不穩(wěn)定在操作時可產(chǎn)生偏移，進而影響圖像精準性。(2)置釘過程中發(fā)生的偏移，因擰入螺釘過程為徒手操作，無導航工具的引導，操作時產(chǎn)生的晃動使螺釘擰入發(fā)生偏差，導致圖像與實際置釘釘?shù)澜嵌瘸霈F(xiàn)偏差。

但也有學者認為O型臂導航技術(shù)與傳統(tǒng)徒手或二維導航輔助置釘?shù)闹委熜Чo明顯差別。曲哲等[9]比較O型臂導航與徒手置釘對上頸椎椎弓根螺釘置釘精確性的影響，兩組的精確置釘率分別為89.6%和86.6%，差異無統(tǒng)計學意義。該研究認為O型臂導航輔助螺釘置釘不能完全避免椎弓根破壁的發(fā)生，其原因如下：(1)術(shù)中導航并不能完全真實地反映最佳釘?shù)牢恢?，導航本身具有一定誤差，術(shù)中出現(xiàn)偏差后仍需憑借術(shù)者的手感或經(jīng)驗完成操作；(2)手術(shù)操作時對患者身體或?qū)Ш絽⒖技艿呐鲎?，以及操作時術(shù)區(qū)椎體的位置變化，使操作與導航影像有誤差。但O型臂導航置釘組無Ⅱ級、Ⅲ級置釘，而傳統(tǒng)置釘組Ⅱ級、Ⅲ級置釘發(fā)生率為3.7%，兩組比較差異有統(tǒng)計學意義，此研究結(jié)果與Tjardes等[10]的結(jié)論相符。趙若宇等[11]探討O型臂導航輔助下后路椎弓根螺釘復位內(nèi)固定治療寰樞椎骨折的療效，O型臂組共置入椎弓根螺釘86枚，0級83枚，Ⅰ級2枚，Ⅱ級1枚，螺釘皮質(zhì)穿透率為3%，傳統(tǒng)組皮質(zhì)穿透率為18%，此外O型臂組的手術(shù)出血量與手術(shù)時間均優(yōu)于傳統(tǒng)組。

1.2 O型臂導航在下頸椎疾病手術(shù)中的應(yīng)用 因下頸椎的解剖特點，其旋轉(zhuǎn)、屈伸活動度大，是頭部重量傳導的中樞位置，故也是頸椎損傷發(fā)生率最高的部位。外傷性骨折或脫位、感染性炎癥或頸椎退行性變均可引起頸椎損傷，嚴重者可出現(xiàn)神經(jīng)癥狀或癱瘓。下頸椎疾病的外科治療原則需達到兩個目標：一是恢復頸椎的解剖序列及其穩(wěn)定性；二是脊髓神經(jīng)及神經(jīng)根徹底松解減壓。俞仲翔等[12]應(yīng)用O型臂導航輔助治療強直性脊柱炎合并下頸椎骨折，結(jié)果提示O型臂導航組患者治療效果較術(shù)前有所改善，術(shù)中出血量、手術(shù)時間均少/短于傳統(tǒng)組，且O型臂導航組術(shù)中無椎動脈或椎旁血管、脊髓損傷等不良后果出現(xiàn)。此外，O型臂導航系統(tǒng)可精準輔助前路椎弓根置釘,其優(yōu)勢在清除頸椎腫瘤、結(jié)核，徹底減壓的同時還獲得強有力的生物力學穩(wěn)定性,還可縮短手術(shù)時間、減少手術(shù)出血量等[13-17]。梁俊杰等[18]應(yīng)用O型臂導航技術(shù)輔助下頸椎前路椎弓根螺釘置入治療外傷性頸椎骨折、感染性頸椎結(jié)核、原發(fā)或繼發(fā)性頸椎腫瘤、頸椎退行性變等疾病，所有患者共置入60枚椎弓根螺釘,其中56枚螺釘為0級置釘，2枚螺釘為Ⅰ級置釘(出現(xiàn)椎弓根破壁),2枚為Ⅱ級置釘，置釘準確率達到96.7%?；颊咝g(shù)后頸椎功能改善評分較術(shù)前提高，術(shù)中無椎動脈、脊髓神經(jīng)或神經(jīng)根損傷等并發(fā)癥發(fā)生。

近年來，內(nèi)鏡下微創(chuàng)治療頸椎間盤突出癥的應(yīng)用較為熱門，越來越多的學者使用經(jīng)皮內(nèi)窺鏡頸椎間盤切除術(shù)治療神經(jīng)根型頸椎病。但由于視野有限，在使用基于O型臂導航技術(shù)之前，外科醫(yī)生很難進行解剖定位。Zhang等[19]使用O型臂導航系統(tǒng)輔助術(shù)區(qū)精準定位，在達到同等治療效果的情況下，縮短了手術(shù)時間和學習周期，患者所受輻射量較傳統(tǒng)手術(shù)方式減少，認為基于O型臂導航輔助的全內(nèi)鏡后路椎間孔切開術(shù)是治療神經(jīng)根型頸椎病安全、有效的方法，具有微創(chuàng)的優(yōu)勢。

2 O型臂導航技術(shù)在胸椎疾病中的應(yīng)用

已有生物力學研究表明，后側(cè)椎弓根螺釘內(nèi)固定的生物穩(wěn)定性比傳統(tǒng)胸椎鉤、夾固定的生物穩(wěn)定性高。目前胸椎后路椎弓根螺釘固定治療胸椎疾病應(yīng)用廣泛，如外傷性胸椎骨折、胸椎腫瘤、胸椎畸形、胸椎退行性椎管狹窄等。但由于胸椎周圍解剖結(jié)構(gòu)復雜，同時周圍的肋骨、肩胛骨、肺臟、心臟等組織重疊致X線片影像顯影模糊，影響椎弓根置釘。此外，由于胸椎自身的椎弓根解剖周徑較小，在置釘時對術(shù)者要求較高。因此，O型臂導航技術(shù)輔助胸椎置釘在胸椎骨折、腫瘤，胸椎椎管狹窄或畸形等疾病的治療中顯得尤為重要。劉臻等[20]對41例Ⅰ型神經(jīng)纖維瘤病合并營養(yǎng)不良性脊柱側(cè)凸患者的矯形手術(shù)進行分析，O型臂導航組的置釘精準性、平均植入物的密度均高于徒手置釘組，術(shù)后矯正丟失發(fā)生率低于徒手置釘組，但兩組手術(shù)時間和出血量差異無統(tǒng)計學意義。Wen等[21]應(yīng)用O型臂導航技術(shù)輔助胸椎椎弓根螺釘治療胸椎椎管狹窄，結(jié)果提示術(shù)中并發(fā)癥發(fā)生率、術(shù)后隨訪功能改善率、螺釘松動或斷裂發(fā)生率均無明顯差異，但術(shù)中使用O型臂導航組置釘優(yōu)良率較傳統(tǒng)組明顯更高。Zhao等[22]研究O型臂導航輔助胸椎椎弓根螺釘治療胸椎畸形，探討其胸腔積液、螺釘穿孔的發(fā)生率，結(jié)果表明傳統(tǒng)組螺釘穿孔率高于O型臂導航組，O型臂導航組胸腔積液的發(fā)生率、胸腔積液量低于傳統(tǒng)手術(shù)組，提示O型臂導航輔助胸椎椎弓根螺釘置釘可降低胸腔積液量及胸腔積液的發(fā)生率。Wang等[23]報告O型臂導航技術(shù)輔助胸椎椎弓根螺釘置釘治療胸椎黃韌帶骨化癥，研究結(jié)果顯示，O型臂導航技術(shù)在術(shù)中可精準定位黃韌帶骨化的位置、大小、形態(tài)、邊界，同時還提高了置釘?shù)木珳市?，降低了置釘所致并發(fā)癥的發(fā)生風險。Zhang等[24]報告應(yīng)用O型臂導航技術(shù)輔助引導穿刺定位椎體成形術(shù)治療胸6至胸9椎體骨折，結(jié)果顯示兩組的手術(shù)時間和住院時間無明顯差異，術(shù)后隨訪功能康復均明顯改善，但術(shù)中出血量、患者所受輻射量對比，O型臂導航組優(yōu)勢更明顯。該研究同時也提出，呼吸胸廓起伏因素可造成O型臂導航圖像漂移，導致穿刺時穿孔發(fā)生率升高，因而穿刺時需注意手感，當定位不確定時，需再次通過影像學檢查確認，但這可能致使手術(shù)時間、患者所受輻射量增加。李穎等[25]探討O型臂導航系統(tǒng)引導下極外側(cè)椎間融合聯(lián)合椎弓根螺釘固定術(shù)治療腰椎退變性疾病，共置入螺釘94枚,術(shù)后通過 CT檢查評價螺釘位置,其中Ⅰ級置釘89枚(94.7%),Ⅱ級置釘5枚(5.3%)，置釘準確性高。譚海濤等[26]應(yīng)用計算機導航在工作通道下行極外側(cè)入路手術(shù)治療脊柱結(jié)核，研究結(jié)果顯示利用計算機導航在控制手術(shù)時間、術(shù)中出血量與透視時間上更具有優(yōu)勢。

3 O型臂導航技術(shù)在腰椎疾病中的應(yīng)用

腰椎骨折是脊柱骨折中較為常見的骨折，其外科手術(shù)方法包括開放性椎弓根螺釘內(nèi)固定、經(jīng)皮椎弓根內(nèi)固定、經(jīng)皮椎體成形術(shù)。后路椎弓根螺釘內(nèi)固定術(shù)是治療腰椎骨折的經(jīng)典術(shù)式。傳統(tǒng)后路椎弓根置釘技術(shù)與術(shù)者的臨床經(jīng)驗及解剖知識密切相關(guān)，若存在解剖變異或解剖標志缺失等情況，將嚴重影響置釘?shù)臏蚀_性。有文獻報道[27]，椎弓根置釘技術(shù)并發(fā)癥總發(fā)生率為21%～27%，其中10%的病例因為螺釘置入過深或位置偏移出現(xiàn)血管神經(jīng)損傷、椎弓根骨折、硬膜撕裂致腦脊液漏、血管內(nèi)臟損傷等嚴重并發(fā)癥。O型臂導航系統(tǒng)是最新的三維成像輔助系統(tǒng)，其最早用于脊柱外科手術(shù)，以確保椎弓根置釘?shù)臏蚀_性[28]。Qin等[29]報告應(yīng)用O型臂導航技術(shù)輔助腰椎椎弓根螺釘置釘治療腰椎骨折，結(jié)果提示與傳統(tǒng)輔助置釘技術(shù)相比，O型臂導航技術(shù)在手術(shù)時間、術(shù)中出血量、術(shù)后功能改善、置釘優(yōu)良率方面無明顯優(yōu)勢，但Ⅰ級置釘率優(yōu)于傳統(tǒng)輔助置釘技術(shù)。術(shù)后長期隨訪患者腰椎生理彎曲改善程度，結(jié)果顯示O型臂導航技術(shù)較傳統(tǒng)技術(shù)優(yōu)。格日勒等[30]比較O型臂導航技術(shù)與傳統(tǒng)透視技術(shù)行經(jīng)皮椎弓根置釘治療腰椎骨折，并對置釘?shù)膬?yōu)良率、臨床療效、手術(shù)時間、術(shù)中出血量、住院天數(shù)以及術(shù)后1周和6個月的VAS評分、Oswestry功能障礙指數(shù)評分、傷椎后凸Cobb角、傷椎椎體前緣高度差異等指標進行比較。結(jié)果提示O型臂導航組在手術(shù)時間、患者所受輻射量、Ⅰ級置釘?shù)确矫鎯?yōu)于傳統(tǒng)透視組，其他指標兩組比較未見明顯差異。該研究仍存在樣本量少，隨訪時間短等局限性，且研究認為O型臂導航技術(shù)輔助置釘存在一定優(yōu)勢，但患者總體受益優(yōu)勢體現(xiàn)不十分明顯。

早期椎體成形術(shù)的輔助定位常使用C型臂進行，其存在一定問題，如學習周期較長，術(shù)中需多次進行穿刺定位確認，延長手術(shù)時間，以及存在穿刺失敗甚至骨水泥滲漏等風險。呂浩然等[31]應(yīng)用術(shù)中C型臂輔助穿刺治療腰椎壓縮性骨折，21.7%的患者出現(xiàn)骨水泥滲漏，手術(shù)時間也較對照組長。因此，有學者為改進C型臂的缺點，使用O型臂導航的三維視圖取代二維的C型臂輔助進行經(jīng)皮椎體成形術(shù)，獲得較為理想的手術(shù)結(jié)果。Wojdyn等[32]應(yīng)用O型臂導航技術(shù)輔助腰椎椎體成形術(shù)治療腰椎骨折，結(jié)果提示 O型臂導航輔助組與傳統(tǒng)組相比，手術(shù)時間無明顯差異，但O型臂導航輔助組在患者所受輻射量、單次穿刺成功率、學習曲線方面有明顯優(yōu)勢。趙清華等[33]應(yīng)用O型臂導航技術(shù)輔助經(jīng)皮椎體成形術(shù)治療癥狀性椎體血管瘤，結(jié)果表明該技術(shù)具有微創(chuàng)性、安全性。Lin等[34]對比骨固定與皮膚固定導航參考架對椎弓根螺釘置釘優(yōu)良率的影響，得出兩者無顯著差異的結(jié)果，但皮膚固定導航參考架不會造成多余的切口，該研究進一步拓展了O型臂導航技術(shù)的應(yīng)用范圍。Zhou等[35]應(yīng)用O型臂導航技術(shù)輔助椎弓根骨水泥置釘內(nèi)固定治療脊柱轉(zhuǎn)移瘤，23例患者共置入92枚椎弓根螺釘，其中A級螺釘85枚，B級螺釘7枚，術(shù)中無骨水泥滲漏。該研究對于應(yīng)用O型臂導航技術(shù)輔助治療椎體或椎弓根破壞的置釘具有很大的優(yōu)勢，術(shù)中置釘實現(xiàn)精準可視化，雖未與傳統(tǒng)手術(shù)對比，但患者功能康復及術(shù)后影像學評價仍可獲得滿意的效果。此外，還有學者將O型臂導航應(yīng)用于椎間孔鏡技術(shù)，開創(chuàng)性地設(shè)計導航穿刺桿進行椎間孔鏡穿刺定位，引導工作套通過Kambin安全三角進入操作區(qū)域，減少穿刺次數(shù)與時間，縮短椎間孔鏡技術(shù)的學習周期，臨床效果滿意[36]。

綜上所述，O型臂導航系統(tǒng)輔助脊柱椎弓根螺釘固定可以即時觀察虛擬螺釘?shù)闹冕敺轿缓烷L度，引導螺釘置入，極大降低置入操作中損傷神經(jīng)的風險，精準的置釘可提高固定強度，同時降低術(shù)者和患者受輻射程度，縮短青年醫(yī)生的學習周期。此外，O型臂導航技術(shù)已逐漸應(yīng)用于經(jīng)皮微創(chuàng)置釘技術(shù)和輔助引導經(jīng)皮內(nèi)鏡穿刺技術(shù)，進一步提高了微創(chuàng)技術(shù)的精準性與安全性。但就O型臂導航技術(shù)而言，目前仍存在術(shù)中呼吸運動、視野顯露牽拉組織時導致的導航圖像漂移、導航誤差等問題。隨著計算機技術(shù)的日益發(fā)展，智能人工算法的應(yīng)用可能為解決上述問題提供新思路。