网格定位板在经皮椎弓根微创手术进钉点定位中的应用

doi:10.3969/j.issn.2095-4344.2017.15.013

摘要/Abstract

摘要：

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文题释义：

经皮椎弓根手术：椎弓根螺钉技术由于其在脊柱三柱固定生物力学方面的优越性，使得其在脊柱外科手术中被广泛应用。但常规开放椎弓根手术需要对椎旁肌进行广泛的剥离和长时间的牵拉，这样往往导致椎旁肌肉的去神经和萎缩，引起脊柱融合病的发生。随着现代医学科学技术的进步，人们在力求椎弓根螺钉置入的安全和准确的同时，又探索运用微创的手段经皮置入椎弓根螺钉，从而有效的减少人为损伤。

椎弓根进针点定位：需清晰的脊柱X射线正侧位片和CT相应节段平扫。正位片了解椎弓根的位置，初步体表定位；侧位片了解椎弓根的矢状面倾角；CT平扫了解椎弓根成角及估计螺钉长度、直径。不同节段的椎弓根大小、形态、长度不一。

摘要

背景：微创经皮椎弓根螺钉内固定技术具有出血少、肌肉及软组织剥离少、术后恢复快等优点，而经皮椎弓根进针点定位是手术成功的关键。

目的：探讨自制网格定位板在经皮椎弓根微创手术进钉点定位中的应用价值。

方法：纳入2009年3月至2015年3月在南华大学附属第一医院接受胸腰椎段后路经皮椎弓根微创手术的患者428例，患者在经皮椎弓根微创手术前随机应用网格定位板或传统定位法(髂嵴定位、肋骨定位、伤椎形态定位、皮肤标志物定位、克氏针定位和穿刺针定位法)进行术前进针点定位，比较不同定位方法的定位准确率、定位时间及透视次数。

结果与结论：①网格定位板定位法定位准确率优于传统定位法(P < 0.05)；定位时间短于传统定位法(P < 0.05)；定位过程中透视次数少于传统定位法(P < 0.05)。网格定位板在脊柱经皮椎弓根微创手术中前定位的定位准确率、定位时间、透视次数均优于传统定位法；②结果表明，网格定位板法与传统定位法比较，具有定位准确率高、定位时间短、透视次数少等优点，在经皮椎弓根微创手术进针点定位中具有一定的优势。

关键词: 骨科植入物, 脊柱植入物, 经皮椎弓根, 术前定位, 网格定位板, 国家自然科学基金

Abstract:

BACKGROUND: Minimally invasive percutaneous pedicle screw fixation possesses the advantages of less blood loss, less muscle and soft tissue dissection, and rapid recovery; however, accuracy of the screw positioning is the key to be successful.

OBJECTIVE: To explore the application value of self-designed spinal localizer in the screw positioning for minimally invasive percutaneous pedicle screw fixation.

METHODS: 428 patients with thoracolumber disorders were subjected to minimally invasive percutaneous pedicle screw fixation at the First Affiliated Hospital of University of South China, from March 2009 to March 2015, and randomly underwent the preoperative screw positioning by self-designed spinal localizer or one of traditional localizing methods (iliac crest, ribs, symptomatic vertebral appearance, skin marker, Kirscher wire, puncture needle localizations). The location accuracy, positioning time and radiographic times were compared among methods.

RESULTS AND CONCLUSION: (1) Compared with the traditional localization methods, the self-designed spinal localizer was superior in accurate rate (P < 0.05), cost less positioning time (P < 0.05) and received less radiation (P < 0.05). (2) To conclude, the self-designed localizer exhibits a certain application value, which is an ideal method in preoperative localization for minimally invasive percutaneous pedicle screw fixation.

中国组织工程研究杂志出版内容重点：人工关节；骨植入物；脊柱；骨折；内固定；数字化骨科；组织工程

Key words: Bone Nails, Internal Fixators, Tissue Engineering

中图分类号:

R318

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图/表（结果） 1

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引言

材料方法

1.1 设计 随机对照试验。

1.2 时间及地点 于2009年3月至2015年3月在南华大学附属第一医院骨科、脊柱外科微创中心完成。

1.3 材料 文中所使用的经皮椎弓根螺钉脊柱外固定系统、经皮椎弓根空心螺钉由山东威高精医疗器械有限公司提供。脊柱外固定系统由螺钉、钛棒、连接杆和螺塞组成，通过小切口微创置入，起到对椎体压缩性骨折撑开复位及固定的作用，其材质为钛合金，具有较好的耐腐蚀性及较高的强度，该内固定系统具有较好的组织相容性，在人体不会被腐蚀且不会产生毒副反应，比如致癌性、致畸等，较高的强度使置入椎体内的螺钉不容易疲劳断裂。

自制网格定位板是根据绘图坐标纸的原理而设计。其由直径0.3 mm不锈钢丝纵横交错且互相垂直小方格构成，小方格为边距1 cm正方形，横16排，竖8排共计128个小方格。网格定位板以横竖坐标和坐标计数小方格即可确定皮椎弓根穿刺进针点的位置。此外，网格定板的纵坐标中心，设计纵轴多孔铝条以确定脊柱轴向中心。用克氏针(直径为1.5 mm)固定在脊柱棘突旁，以分清脊柱左右，从而在C型臂机的引导下进行经皮椎弓根微创手术(图1)。

1.4 对象 纳入2009年3月至2015年3月在南华大学附属第一医院接受胸腰椎段后路经皮椎弓根微创手术的患者428例，其中行经皮椎体成形术204例，经皮椎体后凸成形术15例，脊柱外固定器整复联合经皮椎体内植骨术105例，脊柱外固定器整复联合经皮椎体成形术85例，经皮椎弓根空心螺钉内固定术19例。术前采取随机数字表法选择一种定位方法进行术前定位，其中应用自制网格定位板法68例，髂嵴定位法61例，肋骨定位法64例，克氏针定位法60例，皮肤标志物定位法61例，穿刺针头定位法61例，伤椎形态定位法53例(仅应用于椎体有明显形态学改变的脊柱骨折)。比较分析应用不同定位法的定位准确率、定位时间、透视次数。

纳入标准：术前MRI及X射线片明确提示胸腰椎新鲜压缩或爆裂性骨折^[4-13]，患者对治疗方案知情同意。

排除标准：胸腰椎肿瘤引起的病理性骨折，结核引起的骨质破坏，伴有四肢和其他部位的骨折患者^[14-18]。

1.5 方法

1.5.1 网格定位板的定位方法麻醉满意后患者取俯卧位，将网格定位板用克氏针固定于患者棘突上，定位板Y轴与脊柱垂直轴平行，可穿插克氏针以便在C臂透视下明确方位，C型臂X射线前后位透视1次，根据透视图像选取拟行手术的具体体表位置的横坐标及纵坐标，标记两坐标的交点为精确的体表穿刺位置(图2)。根据该标记可确定目标椎弓根的位置从而进行经皮穿刺(图3)，再次透视调整穿刺导针的方位满意后即可剪断一侧纵杆，取下定位板，进行置钉等下一步手术操作。

1.5.2 传统的脊柱定位方法 ①伤椎形态定位法：通常应用在椎体骨折或有明显椎体形态学改变的病例中，在术前根据C型臂侧位透视，所见压缩、爆裂或被侵蚀的椎体确定病椎^[19-22]；②髂嵴定位法：根据髂嵴最高点连线确定L_4/5棘突间隙，再根据棘突间隙逐个向上定位至目标椎；③肋骨定位法：应用C型臂X射线机前后位透视第12肋骨确定T₁₂椎体，逐个向上或下定位至目标椎后穿刺；④皮肤标记物定位法：术前在棘突或棘突间皮肤上放置金属标记物，如硬币等，术前行正位X射线透视后做皮肤表面标记，根据标记进行椎体的选择及穿刺；⑤穿刺针头定位法：应用穿刺针头在手术区域内选择一个椎体大致定位，再根据C型臂透视图像调整到目标椎进行穿刺；⑥克氏针定位法：在躯干背侧平行放置数根粗细不一克氏针应用C型臂X射线机行前后位透视，从骶椎根据克氏针与椎体的关系依次向上透视至目标椎体^[23-26]。

1.6 主要观察指标 完整记录每例患者网格定位板定位法与各类传统定位法(髂嵴定位法、肋骨定位法、伤椎形态定位法、克氏针定位法、皮肤标记物定位法和带穿刺针头定位法)的定位准确率、定位时间和透视次数，并比较其差异。定位准确率由术中透视及术后脊柱正侧位X射线影像资料予以计算。

1.7 统计学分析 所有数据均采用SPSS 13.0软件进行统计分析，组间计量资料比较采用t 检验，计数资料比较采用卡方检验，P < 0.05为差异有显著性意义。

中国组织工程研究杂志出版内容重点：人工关节；骨植入物；脊柱；骨折；内固定；数字化骨科；组织工程

讨论

开放脊柱手术中涉及的椎旁肌肉剥离可以造成肌肉去神经、增加肌肉内压力、局部缺血、坏死和血管再通损伤导致肌肉萎缩和瘢痕化。利用微创技术的脊柱固定能减少手术切口长度、增加手术空间尺寸、减少与脊柱手术显露有关的医源性软组织损伤。近年来，随着现代医学科学技术的进步，人们在力求椎弓根螺钉置入的安全和准确的同时，又探索运用微创的手段经皮置入椎弓根螺钉，从而有效的减少人为损伤。早期经皮椎弓根钉系统固定技术，主要用于治疗脊柱的创伤，钉的连接装置位于皮外，属于外固定装置，其缺点是感染的风险较大。后来将经皮椎弓根钉及连接杆在直视下埋于皮下筋膜，减少了感染的风险，但有较高的骨不连发生，可能与力臂过长有关。而且固定装置位于皮下，患者感到不舒服。目前存在很多经皮穿刺椎弓根螺钉内固定系统，并发症显著降低。并且经皮椎弓根螺钉技术与计算机辅助技术和内窥镜技术开始相结合。而且由于经皮椎弓根螺钉技术的出现避免了传统脊柱后路内固定置入手术的大切口、肌肉剥离多，术后康复慢等的缺点，目前它已经逐渐成为微创脊柱外科的基本技术手段之一。经椎弓根内固定手术成败的关键是螺钉能否准确地经椎弓根到达椎体。因此从后路正确地找到椎弓根标志，进以确定螺钉的入点及进针方向极为重要。术前计划对于选定正确的进针点和螺钉方向非常有用。完善的术前影像学检查，可以有效防止术中出现多次置钉或置钉失败。从前后位片可以判断皮肤进针点，一般皮肤进针点应该位于椎弓根体表投影的外缘，不在椎弓根的正上方。经椎弓根内固定手术的关键是掌握好进针点及进针角度，准确地将螺钉经椎弓根拧入椎体。

经皮椎弓根微创手术的定位与螺钉置入、骨水泥注射、椎体内扩张成形术等有着密切的关系。准确的术前定位一直是经皮椎弓根微创手术的关键^[27-32]。传统的术前定位方法有髂嵴定位法、肋骨定位法、伤椎形态定位法、克氏针定位法、皮肤标记物定位法和穿刺针头定位法，它们各有其优缺点：髂嵴定位法和皮肤标记物定位法均是根据体表标志进行定位的，简便易行，但常因患者过于肥胖难以触及，很大程度影响了定位的准确性^[33]。临床应用中，皮肤标记物定位法准确率68.52%，髂嵴定位法准确率只有52.45%，其准确率不高。而克氏针定位法和穿刺针头定位法是依靠X射线的直射透视作用来实现经皮椎弓根微创手术的定位。克氏针定位法和带穿刺针头定位法比髂嵴定位法和皮肤标记物定位法的准确率明显提高(克氏针定位法60例，准确率82.67%，带穿刺针头定位法61例，准确率81.97%)。克氏针定位法和带穿刺针头定位法是临床较常用的定位方法，在临床中常需要多次X射线的透视逐步修正才能达到定位的准确定。X射线的多次透视对医患身体影响大，定位时间长，经皮穿刺时安全性差。近来国外有文献报道术前经CT或MRI引导下经皮穿刺将一影像学标记物置入目标椎板或椎弓根以便术中较快捷的确定目标椎^[34-35]，虽然该方法的准确率极高，能较好的提高了手术的安全性，但其操作复杂，定位时间长，而且设备成本较高不易推广。

由于上述传统定位方法中存在的问题，因此，为了提高定位的准确率、缩短定位时间、减少透视次数及手术的安全性，作者自行设计了的网格定位板用于脊柱经皮椎弓根微创手术的术前定位，将影像学成像用网格划分进行量化，使得脊柱结构清晰地显示在量化的网格内，并以X、Y轴的坐标形式划分区域，以量化的尺度达到精确定位。量化尺度根据C型臂透视网格内脊量化的柱结构范围和清晰度，确定网格内相邻横坐标及相邻纵坐标进行上下、左右移动计算，一次性地找到经皮椎弓根的穿刺点和穿刺的角度进行穿刺以实现定位准确、时间缩短、透视次数少及安全性高的目的。在本临床研究结果中网格定位板68 例，准确率达到了98.53%，提高了定位准确率和手术的安全性，缩短了定位时间和减少了X射线的透视次数。网格定位板术前定位时需注意以下问题^[36]：①术前需仔细阅读X射线正侧位片，有必要时需阅读MRI及CT，正确诊断病变位置，防止由于个体差异及解剖结构变异导致的定位错误；②C型臂球管需与患者腰背部垂直或平行且患者体位尽量保持水平，力求透视图像为正侧位，提高穿刺和置钉的准确率；③术中再次透视定位检验并适当调整置钉角度以保证安全。任丁等^[37]对2013至2014年收治的94例胸腰椎疾患拟行手术治疗，分别采用微创定位器法、脊柱定位尺法、解剖定位法(髂嵴定位法或肋骨定位法)和克氏针定位法进行术前体表定位，结果显示微创定位器法、脊柱定位尺法、解剖定位法和克氏针定位法的准确率分别为100.00%，79.79%，45.74%，41.49%。本研究的网格定位板定位法准确率达到了98.53%，与任丁等^[37]自制的微创定位器结果一致，具有很强的临床实用性。

开放手术中需要剥离大量正常椎旁组织，术后瘢痕形成往往导致顽固性腰背部疼痛，且会造成后期内固定手术视野不清楚。而经皮椎弓根螺钉固定术均在影像透视下完成，不需暴露椎体结构，具有以下优点^[38-39]：①置钉过程受解剖变异、关节突关节及周围结构退变等因素影响小；②经皮椎弓根螺钉的置入多严格按影像图像提示穿刺，螺钉多能按理想通道置入，置钉位置及角度的一致性好；③置钉前先穿刺定位，对椎体骨松质破坏少，反复穿刺亦对内固定稳定性影响较小；④经皮椎弓根穿刺时，穿刺点的确定以透视所得影像为基础，较少受局部关节突关节增生、变形的影响，只需找准椎弓根影像即可，可以使穿刺点的确定更加明确。网格定位板定位法能够达到快速准确地确定经皮椎弓根微创手术的进钉点，提高穿刺进针率，使手术安全和简便，缩短手术时间，减少透视次数。随着微创技术的发展，影像学、材料科学以及组织工程技术的进步，脊柱疾病的治疗方法又有了新的突破，微创方法已成为其治疗手段的新趋势。经皮椎弓根脊柱微创通过经皮穿刺方法完成椎弓根螺钉的置入，将传统开放手术改良为经皮小切口手术，有效地保留了椎旁肌肉软组织的功能，减少术后腰背部疼痛的发生。并随着脊柱微创器械、导航影像技术及微创手术技术的改进，经皮椎弓根技术由最初仅应用于脊柱骨折的简单固定，扩展到椎管减压、椎间融合、椎体切除等复杂脊柱脊髓疾病中。由于经皮椎弓根螺钉内固定系统能有效完成脊柱的三柱固定，重建脊柱的力学稳定，它逐步成为临床治疗脊柱疾患的首先内固定方式。同时，虽然网格定位板法具有创伤小、可操作性强、使用简单等优点，但在经皮椎弓根微创手术中，临床中也有学者推荐术中使用神经电生理监测来进行导航或联合使用脊柱内镜技术^[40-46]。因为神经电生理监测在手术中是持续不间断进行的，能全程监控椎弓根螺钉的位置，有无激惹脊髓神经，安全性更高，减少了医务人员及患者的X射线暴露。但是神经电生理监测也有自身的不足，比如监测的置针会影响手术操作空间，导致手术视野不便等问题。经皮椎弓根螺钉技术结合脊柱内镜能为操作者提供更广阔的视野，能完成椎间盘摘除、椎管切开减压、椎体间植骨融合等，成为脊柱微创技术的新方向。

文章结果显示，网格定位板在经皮椎弓根微创手术中发挥了精准定位的作用，弥补了传统定位方法的不足。其结构简单，使用方便，具有定位准确性高、定位时间短、透视次数少、医护人员及患者受X射线辐射量低等优点，是一种提高手术效率及安全性的可行性方法。此外，网状定位板不但可标记经皮椎弓根穿刺点，还可用此方法确定脊柱开放手术的皮肤切口标记，力求最佳的切口位置，有待进一步的研究。

中国组织工程研究杂志出版内容重点：人工关节；骨植入物；脊柱；骨折；内固定；数字化骨科；组织工程