許帆卿，李永江，王文波

哈爾濱醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院骨科，黑龍江 哈爾濱 150007

相較于胸椎和腰椎，頸椎具有骨性結(jié)構(gòu)小、椎弓根復(fù)雜易變和骨性結(jié)構(gòu)與血管神經(jīng)毗鄰更加緊密等特點(diǎn)，使得手術(shù)風(fēng)險(xiǎn)大，因此，頸椎手術(shù)的術(shù)中操作精確度要求更高。O 臂導(dǎo)航技術(shù)作為術(shù)中導(dǎo)航的代表，自2008年推出以來(lái)，作為圖像引導(dǎo)手術(shù)的前沿技術(shù)逐漸被運(yùn)用于頸椎多種疾病的診斷和手術(shù)治療中，如退變性疾病、畸形、創(chuàng)傷性骨折脫位、原發(fā)或繼發(fā)性椎體腫瘤、頸椎感染等[1-2]。導(dǎo)航系統(tǒng)可將O 臂術(shù)中掃描所獲得的三維解剖影像、手術(shù)器械和頸椎手術(shù)操作部位在空間位置上自動(dòng)配準(zhǔn)，在屏幕上即可直觀地看到手術(shù)器械與頸椎解剖結(jié)構(gòu)的位置關(guān)系，是頸椎手術(shù)中先進(jìn)的輔助技術(shù)。大多數(shù)學(xué)者認(rèn)為O 臂導(dǎo)航技術(shù)相較于傳統(tǒng)頸椎手術(shù)具有明顯優(yōu)勢(shì)，但也有研究對(duì)O 臂導(dǎo)航技術(shù)的實(shí)用性質(zhì)疑，本研究就O 型臂導(dǎo)航技術(shù)在頸椎手術(shù)中的優(yōu)缺點(diǎn)展開(kāi)如下綜述。

1 頸椎手術(shù)中O臂導(dǎo)航的優(yōu)點(diǎn)

1.1 增加頸椎椎弓根螺釘置入的準(zhǔn)確性

隨著手術(shù)器械的不斷發(fā)展，頸椎椎弓根螺釘和側(cè)塊螺釘內(nèi)固定技術(shù)的治療效果已經(jīng)得到廣泛認(rèn)可。有生物力學(xué)研究證明，椎弓根螺釘可貫穿頸椎前中后柱，較側(cè)塊螺釘能提供更強(qiáng)的生物力學(xué)穩(wěn)定性，同時(shí)有著更高的抗壓強(qiáng)度和更低的松動(dòng)率[3-5]，對(duì)嚴(yán)重頸椎畸形、頸椎剛性內(nèi)固定患者尤其適合。但頸椎椎弓直徑僅5～7 mm[6]，容易造成椎弓根螺釘在置入時(shí)穿孔。同時(shí)椎弓根外壁與椎動(dòng)脈的安全距離僅0.65～1.70 mm，下壁與下神經(jīng)根距離僅1.4～1.7 mm，而椎弓根內(nèi)側(cè)皮質(zhì)厚度約為1.2～2.0 mm，外側(cè)皮質(zhì)僅0.4～1.1 mm[4，7]，這極易造成在置入椎弓根螺釘時(shí)突破外壁和下壁引起椎動(dòng)脈和神經(jīng)根損傷，一旦發(fā)生，可能引起腦血管意外、肢體神經(jīng)功能障礙等嚴(yán)重后果。特別在椎動(dòng)脈變異和嚴(yán)重頸椎退變/畸形引起椎弓根進(jìn)一步減小的情況下，置釘造成血管神經(jīng)損傷的風(fēng)險(xiǎn)將進(jìn)一步增加。徒手置釘是以解剖標(biāo)志為基礎(chǔ)，當(dāng)頸椎病變時(shí)存在椎弓根釘進(jìn)入點(diǎn)和置釘軌跡的不確定性和低重復(fù)性[8]，尤其在頸胸交界處受肩部的干擾，使得徒手置釘?shù)腻e(cuò)位率更高。有研究報(bào)道，傳統(tǒng)的C 臂X 線機(jī)透視下徒手置釘錯(cuò)位率高達(dá)6.7%～40.4%[9-10]。

O 臂導(dǎo)航最大的優(yōu)勢(shì)就是可提高置釘?shù)臏?zhǔn)確性。O 臂導(dǎo)航技術(shù)通過(guò)設(shè)置直徑、長(zhǎng)徑等參數(shù)在圖像上顯示出一條可視化的、虛擬的置釘路徑，同時(shí)模擬出一虛擬螺釘并設(shè)計(jì)出置釘點(diǎn)和方向，并顯示重建圖像上虛擬螺釘與頸椎解剖結(jié)構(gòu)的相對(duì)位置，使得整個(gè)置釘過(guò)程均在定向、可視化下進(jìn)行，無(wú)需依賴骨性標(biāo)志即可進(jìn)行解剖定位，也無(wú)需依賴直接視覺(jué)，克服了傳統(tǒng)透視下頭頸交界和頸胸交界處等部位無(wú)法可視化的缺陷，對(duì)復(fù)雜畸形、嚴(yán)重骨質(zhì)增生患者尤其有利[11-12]。Chachan 等[8]對(duì)44 名患者在O 臂導(dǎo)航輔助下置入241 枚椎弓根螺釘，結(jié)果顯示，總體的破裂率為7.05%（17 枚螺釘），經(jīng)過(guò)Gertzbein 分級(jí)，完全位于椎弓根中的螺釘被歸類為0 級(jí)，椎弓根破裂≤2 mm 為I 級(jí)，椎弓根破裂2-4 mm 為Ⅱ級(jí)，椎弓根破裂＞4 mm 為III 級(jí)。0級(jí)和I 級(jí)認(rèn)為是可以接受的、安全的。10 枚螺釘為I 級(jí)，7枚螺釘為Ⅱ級(jí)，未出現(xiàn)血管神經(jīng)損傷。因此O 臂導(dǎo)航技術(shù)使頸椎椎弓根螺釘置入更加準(zhǔn)確、可靠。Jing 等[13]利用O臂導(dǎo)航輔助頸椎椎弓根釘內(nèi)固定治療30 名寰樞椎不穩(wěn)患者，共置入螺釘139 枚，130 枚螺釘（93.53%）置入位置精確，無(wú)破壁，螺釘錯(cuò)位率為6.47%，O 臂導(dǎo)航可以幫助術(shù)者對(duì)顱頸交界復(fù)雜的解剖做出精準(zhǔn)分析，提高螺釘置入的準(zhǔn)確性，降低手術(shù)風(fēng)險(xiǎn)。趙若宇等[14]也得出相似結(jié)論，其比較了傳統(tǒng)透視與O 臂導(dǎo)航輔助下后路椎弓根螺釘內(nèi)固定治療寰樞椎骨折時(shí)置入的準(zhǔn)確性，研究結(jié)果顯示，O 臂導(dǎo)航下螺釘透壁率為3%，而傳統(tǒng)透視組透壁率高達(dá)18%。有研究[15]對(duì)82 名O 臂導(dǎo)航下頸椎椎弓釘內(nèi)固定患者進(jìn)行回顧性研究，在置入的297 枚椎弓根螺釘中僅17 枚螺釘（5.7%）認(rèn)為置入位置不可接受，并且未出現(xiàn)因血管神經(jīng)損傷或螺釘錯(cuò)位需要行二次手術(shù)的情況。綜上，O 臂導(dǎo)航輔助頸椎椎弓根螺釘置入優(yōu)勢(shì)明顯高于傳統(tǒng)透視下徒手螺釘置入。

1.2 克服術(shù)前CT導(dǎo)航的不足

O 臂導(dǎo)航作為術(shù)中導(dǎo)航的典型代表，雖然所獲得的圖像質(zhì)量已接近64 排螺旋CT，能基本滿足各種頸椎精準(zhǔn)手術(shù)的需要。相比于術(shù)前CT導(dǎo)航，O臂導(dǎo)航技術(shù)獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)在：（1）O臂導(dǎo)航配準(zhǔn)易操作且高效。術(shù)前CT導(dǎo)航將CT 影像資料傳入計(jì)算機(jī)后，需要在頸椎表面選擇多個(gè)解剖點(diǎn)與CT 圖像上所對(duì)應(yīng)的點(diǎn)進(jìn)行徒手配準(zhǔn)，之后需選擇數(shù)個(gè)點(diǎn)對(duì)配準(zhǔn)的準(zhǔn)確性進(jìn)行驗(yàn)證，如果準(zhǔn)確性認(rèn)為不可接受，則需重新配準(zhǔn)，這一過(guò)程冗長(zhǎng)、繁瑣。而O 臂導(dǎo)航在術(shù)中掃描后則是在頸椎上固定參考架，待術(shù)中獲得圖像后自動(dòng)傳輸圖像數(shù)據(jù)，自動(dòng)配準(zhǔn)，配準(zhǔn)過(guò)程簡(jiǎn)單且高效。有研究[16]指出，相較于術(shù)前CT導(dǎo)航，使用O型臂導(dǎo)航使得配準(zhǔn)加置入一枚椎弓根螺釘時(shí)間減少超過(guò)50%。（2）O 臂導(dǎo)航的準(zhǔn)確性高于術(shù)前CT 導(dǎo)航。Koivukangas 等[17]在模具上分析O 臂導(dǎo)航技術(shù)自動(dòng)配準(zhǔn)的誤差，計(jì)算出實(shí)際位置坐標(biāo)與導(dǎo)航圖像對(duì)應(yīng)坐標(biāo)的平均位置誤差僅0.2 mm，證明自動(dòng)配準(zhǔn)算法精確性和可靠性。Shimokawa等[18]對(duì)762枚頸椎椎弓根螺釘進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)，結(jié)果表明，術(shù)前CT 導(dǎo)航椎弓根螺釘置入的錯(cuò)位率為3.3%（452 枚螺釘中15 枚），而使用O臂導(dǎo)航錯(cuò)位率僅0.6%（310 枚螺中2 枚）。O 臂導(dǎo)航的準(zhǔn)確性高于術(shù)前CT 導(dǎo)航可能與自動(dòng)配準(zhǔn)的精確性高于徒手配準(zhǔn)、術(shù)中標(biāo)準(zhǔn)手術(shù)體位的實(shí)際頸椎解剖位置和術(shù)前CT 掃描仰臥位時(shí)的數(shù)據(jù)不一致有關(guān)[10，19-20]。

1.3 減少術(shù)者輻射暴露

傳統(tǒng)頸椎手術(shù)常須使用透視技術(shù)進(jìn)行定位和評(píng)估螺釘置入的準(zhǔn)確性，如置釘不滿意則需反復(fù)透視以將螺釘調(diào)整到合適的位置，避免發(fā)生穿孔，尤其在微創(chuàng)手術(shù)中，反復(fù)透視至關(guān)重要，使得術(shù)者的輻射照射劑量遠(yuǎn)高于其他醫(yī)生。有研究[21-22]統(tǒng)計(jì)，每一病例術(shù)中平均透視時(shí)間為35.3 s，這對(duì)術(shù)者的影響不可忽視。而O 臂導(dǎo)航僅需1 次掃描，不僅減少了輻射暴露的次數(shù)，并且術(shù)者及手術(shù)室所有工作人員在掃描開(kāi)始前離開(kāi)手術(shù)室，使得術(shù)者的輻射暴露幾乎為零[12，23-25]。

1.4 降低手術(shù)難度

對(duì)于復(fù)雜的頸椎手術(shù)，如嚴(yán)重的畸形、脫位、腫瘤等，O 臂導(dǎo)航被認(rèn)為是更有效的輔助技術(shù)。O 臂導(dǎo)航可以將目標(biāo)結(jié)構(gòu)可視化，使得解剖結(jié)構(gòu)和置入物在屏幕上一目了然，尤其可以降低傳統(tǒng)透視無(wú)法可視化區(qū)域手術(shù)的難度。 例如，頸胸交界處難以用透視有效觀察其解剖結(jié)構(gòu)，并且在術(shù)中更難以評(píng)估截骨的實(shí)際深度，手術(shù)難度大，但O 臂導(dǎo)航在提供良好的三維可視化結(jié)構(gòu)同時(shí)可對(duì)截骨深度有效把控，在極大降低手術(shù)難度的同時(shí)保證了手術(shù)的安全性，Shin 等[26]對(duì)12 名患者行O 臂導(dǎo)航下頸胸交界處椎弓根減壓截骨術(shù)，結(jié)果顯示，12 名患者均無(wú)截骨椎體前壁破裂。有研究曾對(duì)4位不同經(jīng)驗(yàn)的醫(yī)生行O臂導(dǎo)航下C1 側(cè)塊和C2 椎弓根螺釘置入準(zhǔn)確性進(jìn)行回顧性分析，即使在臨床經(jīng)驗(yàn)相對(duì)不足醫(yī)生所進(jìn)行的手術(shù)中， C1 側(cè)塊螺釘和C2 椎弓根螺釘置入的準(zhǔn)確率依然十分理想（分別為95.6%、91.3%）[27]。

1.5 減少手術(shù)時(shí)間

O 臂導(dǎo)航的準(zhǔn)備步驟需要額外掃描和配準(zhǔn)的時(shí)間，有研究統(tǒng)計(jì)額外持續(xù)時(shí)間約為15.6 min，在熟悉導(dǎo)航系統(tǒng)后可縮短至10.0 min[28]。但O 導(dǎo)航實(shí)際掃描時(shí)間僅17 s，并且自動(dòng)傳輸數(shù)據(jù)，自動(dòng)配準(zhǔn)[8]，明顯縮短了螺釘?shù)闹萌霑r(shí)間。由于術(shù)前準(zhǔn)備額外時(shí)間幾乎是一定的，故相較于傳統(tǒng)透視，置釘越多，總體手術(shù)時(shí)間越短[29]，在頸椎畸形的患者中表現(xiàn)得尤其明顯，O 臂導(dǎo)航輔助下無(wú)論置釘還是截骨都能有效減少手術(shù)時(shí)間[23，26，30]。

2 頸椎手術(shù)中O臂導(dǎo)航的缺點(diǎn)

2.1 增加患者輻射暴露

輻射可能增加癌癥的發(fā)生率，尤其對(duì)于未成年人影響更大。有研究[31]報(bào)道，與未暴露患者相比，暴露于CT掃描的患者發(fā)生癌癥的風(fēng)險(xiǎn)增加24%，并且發(fā)病率在未成年人群中更高，每次額外的CT 掃描風(fēng)險(xiǎn)增加0.16%。Simony等[32]對(duì)215 名接受25 年治療的青少年特發(fā)性脊柱側(cè)彎患者進(jìn)行跟蹤隨訪后認(rèn)為，輻射暴露可能使該隊(duì)列癌癥發(fā)生率增高5 倍。O 臂導(dǎo)航雖然減少了術(shù)者的輻射照射，但明顯增加了患者的輻射暴露。Bratschitsch 等[33]比較了18例透視和19例O臂導(dǎo)航病例的輻射劑量，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，導(dǎo)航的輻射劑量約為透視的3 倍。兩項(xiàng)研究[21-22]都得出相似的結(jié)論，術(shù)中O 臂導(dǎo)航輔助下的輻射劑量顯著高于傳統(tǒng)透視。這與O 臂掃描時(shí)需采集比透視廣泛得多的影像數(shù)據(jù)、術(shù)中置釘后立即檢查螺釘位置產(chǎn)生的額外輻射有關(guān)。

雖然O 臂導(dǎo)航輻射劑量較高，但是，可以在不影響圖像質(zhì)量的情況下使用低輻射劑量方案來(lái)降低輻射危害。既往文獻(xiàn)報(bào)道，頸部有效輻射劑量約為3 msv[23]。通過(guò)采用低輻射劑量方案以及對(duì)手術(shù)部位精確掃描可使輻射劑量減少5～13 倍，并且對(duì)成像質(zhì)量幾乎無(wú)影響[34-35]。Sarwahi等[36]在不同輻射劑量下評(píng)估O 臂導(dǎo)航輔助置釘?shù)臏?zhǔn)確性，發(fā)現(xiàn)低、極低、超低輻射劑量均不影響置釘?shù)臏?zhǔn)確性。不同輻射劑量所獲得的圖像均可用于術(shù)中導(dǎo)航和評(píng)估。但即使O 臂導(dǎo)航輻射劑量高，在復(fù)雜的頸椎手術(shù)中，基于O 臂導(dǎo)航的有效性，額外大劑量輻射也被認(rèn)為是可以接受的。

2.2 陡峭的學(xué)習(xí)曲線

O 臂導(dǎo)航技術(shù)有著陡峭的學(xué)習(xí)曲線。對(duì)于沒(méi)有導(dǎo)航經(jīng)驗(yàn)的醫(yī)生來(lái)說(shuō)，O 臂導(dǎo)航輔助下頸椎手術(shù)的錯(cuò)誤率可能高于傳統(tǒng)透視，準(zhǔn)備步驟的額外時(shí)間也會(huì)延長(zhǎng)，這與術(shù)者對(duì)該技術(shù)操作的流暢度有關(guān)。但當(dāng)對(duì)O 臂導(dǎo)航技術(shù)熟練掌握后，手術(shù)錯(cuò)誤率和額外準(zhǔn)備時(shí)間都有明顯縮短的趨勢(shì)[15，25]。有研究[37]認(rèn)為，至少15例手術(shù)經(jīng)歷是獲得導(dǎo)航技術(shù)經(jīng)驗(yàn)所必需的。考慮到O 臂導(dǎo)航陡峭的學(xué)習(xí)曲線，在模擬器上對(duì)O 臂導(dǎo)航技術(shù)進(jìn)行大量練習(xí)是十分必要的，而且推薦初學(xué)者從相對(duì)安全的解剖部位或較容易的病變開(kāi)始嘗試。

2.3 成本高昂

O 臂導(dǎo)航技術(shù)的成本也是一個(gè)不可忽略的問(wèn)題。相比較于C 臂X 線機(jī)，O 臂導(dǎo)航的價(jià)格要高得多，因此需要醫(yī)療機(jī)構(gòu)在技術(shù)采用的頻率上精準(zhǔn)把控。Dea等[38]通過(guò)對(duì)502名患者進(jìn)行O 臂導(dǎo)航技術(shù)的經(jīng)濟(jì)評(píng)估，認(rèn)為只要每年執(zhí)行該技術(shù)超過(guò)254 次，由于降低了二次手術(shù)概率，在經(jīng)濟(jì)方面對(duì)醫(yī)療機(jī)構(gòu)是有積極意義的，對(duì)于手術(shù)量不多的醫(yī)療機(jī)構(gòu)可能并不能帶來(lái)效益。

3 O臂導(dǎo)航準(zhǔn)確性受限于參數(shù)設(shè)置

值得注意的是，即使在O 臂導(dǎo)航輔助下已顯著提高置釘?shù)臏?zhǔn)確性與安全性，但螺釘錯(cuò)位的風(fēng)險(xiǎn)依然存在。椎體間的位移或旋轉(zhuǎn)、參考架的位置可能是引起螺釘錯(cuò)位的主要原因。頸椎是具有高度活動(dòng)性的骨性結(jié)構(gòu)，即使患者頭部被固定也不能完全消除椎體間的相對(duì)位移，尤其頸椎不穩(wěn)的患者更易產(chǎn)生位移。有學(xué)者認(rèn)為椎體間位移超過(guò)4 mm或椎體旋轉(zhuǎn)大于7°即可引起導(dǎo)航置釘不準(zhǔn)確[39]。當(dāng)導(dǎo)航引導(dǎo)下絲攻或螺釘插入時(shí)，由于對(duì)椎體施加一個(gè)向下的推力會(huì)引起椎體的旋轉(zhuǎn)或位移，而O 臂掃描所獲得的圖像并不能準(zhǔn)確反應(yīng)椎體實(shí)時(shí)位置變化，從而導(dǎo)致置釘不準(zhǔn)確[27]。同時(shí)，由于椎體旋轉(zhuǎn)和椎旁肌的推動(dòng)作用使得導(dǎo)航探頭彎曲和置釘?shù)慕嵌雀淖円鹫`差[19]，而這種誤差是難以預(yù)料的。因此有人建議在導(dǎo)航手術(shù)中使用低轉(zhuǎn)速鉆以減少椎體間位移或旋轉(zhuǎn)帶來(lái)的影響[7]。參考架位置的改變也是引起置釘錯(cuò)位的重要因素。當(dāng)參考架發(fā)生移位時(shí)，屏幕上圖像的位置與實(shí)際位置將不一致，使得置釘發(fā)生錯(cuò)誤。所以將參考架牢固地固定在棘突上并且避免術(shù)中意外觸碰至關(guān)重要。多項(xiàng)研究均指出，當(dāng)手術(shù)區(qū)域離參考架越遠(yuǎn)，置釘?shù)腻e(cuò)位率越高。Oba等[40]發(fā)現(xiàn)，當(dāng)置入的螺釘≥9枚時(shí)螺釘?shù)腻e(cuò)位率高達(dá)12.2%，當(dāng)操作區(qū)域離參考架≥3 個(gè)椎體時(shí)，置釘錯(cuò)誤的發(fā)生率將升高。故當(dāng)置釘位置離參考架較遠(yuǎn)時(shí)，建議在置入下一枚螺釘前驗(yàn)證導(dǎo)航圖像位置與實(shí)際解剖是否一致。

4 總結(jié)

O 臂導(dǎo)航技術(shù)作為頸椎手術(shù)中的新型輔助技術(shù)，其有效性已經(jīng)得到臨床證實(shí)。在提供良好可視化同時(shí)提高頸椎手術(shù)的精確性是它的最大亮點(diǎn)。同時(shí)在降低頸椎手術(shù)難度，縮短手術(shù)時(shí)間以及減少術(shù)者輻射劑量方面也有著積極作用。但是，與其他技術(shù)一樣，O 臂導(dǎo)航技術(shù)也有不足之處，對(duì)其過(guò)度依賴參數(shù)、對(duì)患者的高輻射暴露和陡峭的學(xué)習(xí)曲線是值得關(guān)注的問(wèn)題?？傊?，O 臂導(dǎo)航技術(shù)雖然有明顯的優(yōu)勢(shì)，但完善的術(shù)前評(píng)估，豐富的手術(shù)經(jīng)驗(yàn)，解剖結(jié)構(gòu)的清楚認(rèn)知才是成功完成各種頸椎手術(shù)的關(guān)鍵。O 臂導(dǎo)航作為重要的輔助技術(shù)，在頸椎手術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)仍需要大量實(shí)驗(yàn)研究及臨床對(duì)比分析來(lái)進(jìn)一步證實(shí)和完善。