计算机导航辅助置钉与截骨治疗上胸段后凸畸形

doi:10.3969/j.issn.2095-4344.2549

中国组织工程研究 ›› 2020, Vol. 24 ›› Issue (12): 1859-1863.doi: 10.3969/j.issn.2095-4344.2549

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计算机导航辅助置钉与截骨治疗上胸段后凸畸形

何达，李祖昌，赵经纬，田伟

北京积水潭医院脊柱外科，北京大学第四临床医学院，北京市 100035

收稿日期:2019-09-02 修回日期:2019-09-03 接受日期:2019-10-31 出版日期:2020-04-28 发布日期:2020-03-01
通讯作者: 田伟，博士后，主任医师，北京积水潭医院脊柱外科，北京大学第四临床医学院，北京市 100035
作者简介:何达，男，1971年生，北京市人，汉族，2008年北京大学医学部毕业，博士，副主任医师，主要从事脊柱畸形和脊柱疾病的微创治疗、计算机和机器人辅助治疗方面的研究。
基金资助:
国家临床重点专科建设项目；北京市医院管理局“使命”人才计划项目(SML20150401)

Computer navigation-assisted surgical treatment with osteotomy for upper thoracic kyphosis

He Da, Li Zuchang, Zhao Jingwei, Tian Wei

Department of Spine Surgery, Beijing Jishuitan Hospital, Beijing 100035, China

Received:2019-09-02 Revised:2019-09-03 Accepted:2019-10-31 Online:2020-04-28 Published:2020-03-01
Contact: Tian Wei, MD, Chief physician, Department of Spine Surgery, Beijing Jishuitan Hospital, Beijing 100035, China
About author:He Da, MD, Associate chief physician, Department of Spine Surgery, Beijing Jishuitan Hospital, Beijing 100035, China
Supported by:
the National Key Clinical Specialty Construction Project; the “Mission” Talent Plan Project of Beijing Hospital Administration, No. SML20150401

摘要/Abstract

摘要：

文题释义：
上胸椎后凸畸形：是一种罕见疾病，通常指脊柱T1-T4节段存在的后凸畸形，常见的病因有肿瘤、骨折、医源性不稳定、退行性改变、强直性脊柱炎和结核；由于该病生物力学特点独特，减压和内固定相对困难，既往相关研究及报道较少。该类患者往往因后凸畸形严重影响生活而就诊，因此有效的矫形手术对提高患者生活质量尤为重要。
计算机导航辅助置钉：一项临床上用于辅助置钉的技术，能够通过术中三维CT进行准确指引与导航，选取最佳置钉位置完成螺钉设计及置入，帮助临床解决特殊病例、疑难病例的手术规划与安全问题。

背景：上胸椎后凸畸形的生物力学特点较为独特，减压和内固定相对困难，既往相关的研究及病例报道较少，并且缺少计算机导航辅助下进行上胸段后凸畸形矫正的相关研究。

目的：探究计算机导航辅助置钉与截骨治疗上胸段后凸畸形的临床疗效。

方法：纳入2011年6月至2018年6月北京积水潭医院收治的T₁-T₄后凸畸形患者18例，其中男11例，女7例，年龄12-59岁，均进行计算机导航辅助置钉与PSO截骨治疗，术后随访检测后凸节段局部Cobb角，评估颈背部目测类比评分、颈椎脊髓功能Nurick评分、欧洲脊髓病EMS评分与患者手术整体满意度。试验通过北京积水潭医院伦理委员会批准，伦理批件号：积伦科审字第201709-23号。

结果与结论：①18例患者均完成术后随访，随访时间6-90个月，平均(33.73±35.33)个月；②18例患者末次随访的局部Cobb角较术前明显改善[(47.32±9.92)°，(24.01±7.64)°，P < 0.001]，末次随访的目测类比评分较术前明显降低(3.64±2.16，0.73±1.01，P < 0.001)，末次随访的Nurick评分较术前明显降低(2.91±0.94，0.82±1.47，P < 0.001)，末次随访的EMS评分较术前明显升高(14.45±0.93，17.09±1.45，P < 0.001)；③患者手术满意度为优(16例)或良(2例)；④至末次随访时，18例患者均未发生与植入物相关的不良反应，伤口愈合良好，未出现螺钉松动等问题；⑤结果表明，使用计算机导航辅助置钉与截骨定位进行合理的截骨矫形，可以使上胸段后凸畸形获得有效治疗。

ORCID: 0000-0001-6341-7506(何达)

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

关键词: 上胸段, 后凸畸形, PSO截骨矫形, 计算机导航辅助, 椎弓根螺钉内固定, 功能, 满意度, Cobb角

Abstract:

BACKGROUND: The biomechanical characteristics of kyphosis of the upper thoracic vertebra are unique. Decompression and internal fixation are relatively difficult. Previous relevant studies and case reports are few, and there is a lack of research on correction of kyphosis of the upper thoracic section with the assistance of computer navigation.

OBJECTIVE: To explore the clinical effect of computer navigation-assisted surgical treatment of upper thoracic kyphosis by screws and osteotomy.

METHODS: Totally 18 patients with kyphotic deformity of the spine (T₁-T₄) were admitted in Beijing Jishuitan Hospital from June 2011 to June 2018, including 11 males and 7 females, aged 12 to 59 years. They were all treated with computer-assisted surgical treatment with PSO osteotomy. Local Cobb angle of the upper thoracic kyphosis was determined during final follow-up. Cervical visual analogue scale, Nurick grades, EMS scores and satisfaction of the surgery were evaluated. This study was approved by the Ethics Committee of Beijing Jishuitan Hospital (approval No. 201709-23).

RESULTS AND CONCLUSION: (1) A total of 18 patients were followed up for 6-90 months at an average time of (33.73±35.33) months. (2) The local Cobb angle of 18 patients at the last follow-up was significantly improved [(47.32±9.92)°, (24.01±7.64)°, P < 0.001]. Cervical visual analogue scale score at the last follow-up was significantly lower than that before surgery (3.64±2.16, 0.73±1.01, P < 0.001). Nurick score at the last follow-up was significantly lower than that before surgery (2.91±0.94, 0.82±1.47, P < 0.001). EMS score at the last follow-up was significantly higher than that before surgery (14.45±0.93), 17.09±1.45, P < 0.001). (3) Surgical satisfaction was excellent (n=16) or good (n=2). (4) At the last follow-up, 18 patients had no adverse reactions related to implants, and the wound healed well without screw loosening. (5) The results showed that reasonable osteotomy correction with computer-assisted surgery and PSO osteotomy could effectively treat kyphosis of upper thoracic segment.

Key words: upper thoracic, kyphotic deformity, PSO osteotomy, computer navigation-assisted surgery, pedicle screw fixation, function, satisfaction, Cobb angle

中图分类号:

何达, 李祖昌, 赵经纬, 田伟. 计算机导航辅助置钉与截骨治疗上胸段后凸畸形[J]. 中国组织工程研究, 2020, 24(12): 1859-1863.

He Da, Li Zuchang, Zhao Jingwei, Tian Wei.

Computer navigation-assisted surgical treatment with osteotomy for upper thoracic kyphosis [J]. Chinese Journal of Tissue Engineering Research, 2020, 24(12): 1859-1863.

图/表（结果） 3

2.1 参与者数量分析 18例患者均进入结果分析。

2.2 患者一般情况根据纳入及排除标准，共筛选出符合条件的患者18例，其中男11例，女7例，年龄12-59岁，平均(31.82±16.4)岁。

2.3 试验流程见图1。

2.4 手术情况研究共纳入18例患者，均为颈胸段胸椎后凸畸形患者，手术方式采用后路PSO截骨矫形术。平均手术时间为(200.91±31.77)min，平均术中出血量为(1 045.45±317.38)mL，平均住院时间为(11.18±1.54)d。共有2例患者出现相关并发症，1例有一过性神经损伤外(术后6个月时基本恢复)，1例硬膜损伤，其余均无明显手术并发症。

2.5 手术矫形程度测量患者术前与术后的站立位脊柱X射线片上的后凸节段的Cobb角度，通过矫形节段Cobb角计算手术的矫形角度。18例患者平均术前后凸角度为33.59°-60.02°，末次随访后凸角度为10.29°-34.2°，矫正度数15.06°-27.15°，平均矫正度数为(23.31±3.80)°，末次随访与术前角度相比差异有显著性意义(P < 0.001)，见表2。

2.6 术后功能改善情况 18例患者中多数患者颈背部疼痛不明显，但少数疼痛症状明显的患者术后疼痛症状明显缓解。患者术后Nurick评分和EMS评分较术前均得到了明显改善，但有1例患者术前病程长，就诊时已基本丧失下肢运动功能，术后下肢运动功能未得到明显改善。术后各项评分与术前相比差异均有显著性意义(P < 0.001)，见表2。

2.7 患者手术整体满意度 18例患者中16例评价患者满意度为优(89%)，2例评价为良(11%)。

2.8 植入物生物相容性至末次随访时，18例患者均未发生与植入物相关的不良反应，伤口愈合良好，未出现螺钉松动等问题。

2.9 典型病例 15岁男性患者因双下肢麻木伴行走不稳就诊，既往曾患结核，诊断为上胸椎后凸畸形，术中取背部后正中切口，充分暴露对应节段骨性组织后发现T₂-T₅后方椎体融合，在计算机导航引导下在C₇、T₁、T₂、T₅、T₆、T₇双侧椎弓根置入螺钉，经T₂椎体下缘、T₅椎体上缘水平行楔形截骨，安装连杆后加压闭合截骨面。患者术后神经功能恢复好，症状得到改善。其治疗前后的影像资料见图2。

参考文献

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引言

材料方法

1.1 设计回顾性病例分析。

1.2 时间及地点试验于2011年6月至2018年6月在北京积水潭医院完成。

1.3 对象选择2011年6月至2018年6月北京积水潭医院收治的脊柱T₁-T₄存在后凸畸形并行手术治疗的患者。所有患者均通过详细询问病史、体格检查、影像学检查获得明确诊断。所有患者均完善影像学检查，包括：术前站立位脊柱正侧位X射线片、术后站立位脊柱正侧位X射线片。试验通过北京积水潭医院伦理委员会批准，伦理批件号：积伦科审字第201709-23号。

纳入标准：脊柱T₁-T₄存在后凸畸形者；于后凸畸形节段行手术治疗者，手术指征有：局部后凸对脊髓产生压迫，出现压迫症状；后凸畸形影响患者平视功能；后凸畸形影响患者日常生活，患者有手术意愿。

排除标准：上颈椎畸形、T₅以下胸椎畸形、腰椎畸形者；合并有代谢性骨病、严重骨质疏松症者。

1.4 材料椎弓根螺钉介绍见表1。

1.5 手术方法所有手术由不同医师操作完成，所有手术医师均具有该手术资质。

后路截骨方式选择Pedicle Subtraction Osteotomy (PSO)截骨：对应节段背部正中切口，分离软组织，暴露椎体后方；对于拟截骨的节段，在计算机导航系统(史塞克公司，美国)和术中实时3D影像学(ISO-C 3D Fluroscopy，西门子公司，德国)辅助下于上方及下方椎体置入椎弓根螺钉；切除拟截骨节段椎体后方的棘突、椎板、关节突；挡开硬膜囊，咬除双侧椎弓根，咬除过程中注意保护神经根；经两侧椎弓根残端用刮勺掏除椎体松质骨，掏除过程中使用计算机导航辅助定位，明确掏除的边界位置，松质骨留做植骨备用；挡开硬膜囊，楔形咬除皮质骨，使椎体形成前窄后宽的楔形空腔，并在计算机导航系统中核实截骨情况是否与术前规划相同；利用钉棒系统及体位调整进行复位，之后固定钉棒系统，完成复位。手术过程中使用电生理监护，术中监测电生理有无改变。

1.6 主要观察指标对所有患者进行术后随访，随访时间6-90个月，平均(33.73±35.33)个月，评估以下指标。

后凸局部Cobb角：采用RadiAnt DICOM Viewer软件在站立位脊柱正侧位X射线片上测量后凸局部Cobb角：做上端椎下终板垂线，此垂线与下端椎下终板垂线相交所形成的夹角为后凸局部Cobb角(后凸为正值)。

颈背痛目测类比评分：0-10分，0分表示无痛，10分表示剧痛。

颈椎脊髓功能Nurick评分：0-5级，0级，有根性的症状和体征但没有脊髓病的依据；1级，有脊髓病的体征但没有行走困难；2级，轻度的行走困难但不妨碍全职工作；3级，行走困难以至妨碍全职的工作或做所有的家务，但还不至于严重到需要别人助行；4级，在别人或手杖助行下才能行走；5级，卧床不起或轮椅。

欧洲脊髓病EMS评分：从上运动神经元、步态功能、膀胱和直肠功能、下运动神经元功能、手部功能及感觉异常/疼痛等方面进行评分，评分越低脊髓受损越严重。

患者手术整体满意度：分优、良、中、差，由患者根据术后效果进行主观评价。

1.7 统计学分析应用IBM Statistics SPSS 22.0软件进行数据录入及统计分析。对所有数据采用Kolmogorov- Smirnov检验判断样本分布的正态性。对符合正态分布的数据使用x(_)±s表示，对不符合正态分布的数据采用中位数(四分位数)表示。

讨论

上胸段后凸畸形是一种少见的疾病，它属于颈胸段交界的一部分，生物力学特点较为独特，减压和内固定相对困难。对于上胸段后凸畸形的治疗，从手术入路上可以分为前路手术、后路手术及前后路联合手术。前后路联合手术一般用于单纯前路或单纯后路无法满足固定需求时，但创伤较大，多数情况下不需要采用前后路联合手术。前路手术具有手术时间短、出血少的优点^[3]，但是由于传统前路手术入路途径复杂的解剖结构，伴行许多重要的器官、血管、神经，故手术具有一定的挑战性^[4-5]。一些较早的研究，如HODGSON^[6]报道了经胸骨前路矫正颈胸段后凸畸形的高并发症发生率和高死亡率。而一些较新的研究，如MIHIR等^[7]则得出不同的研究结论，其对42例患者进行了前路颈胸段后凸畸形矫正，其中按照患者手术部位和解剖结构差异选择经锁骨上入路或经胸骨入路(切开胸骨)，术中平均出血647.61 mL，手术时间平均231.42 min；所纳入的患者平均术前后凸角度为26°，平均术后后凸角度为12°，平均矫正了14°；而且无患者死亡，仅3例患者出现明显的术后并发症(主要为喉返神经麻痹)；但约有1/3的患者因胸前瘢痕而对整体手术疗效不满意，其中多数为女性。此次研究纳入的病例均采用了后路手术方式，故无法与此类研究相比较；但对于女性患者，即使是后路手术也应注意手术瘢痕对患者满意度的影响。

目前常用于矫正颈胸段畸形的后路手术方式主要有矫正度数较小的SPO截骨和矫正度数较大的3CO截骨，其中3CO截骨主要包含PSO截骨和VCR截骨)^[8]。对于某些特殊节段(C₇节段)，又可以按照复位后截骨是否闭合分为闭合性截骨和延展性(开口式)截骨。SPO截骨的矫正度数较小，有研究认为SPO的矫正度数与前路手术矫正角度接近，但不具备前路手术出血少、用时短的特点^[9]，故应用较少。此次研究中未采用SPO截骨的手术方式。

此次研究所纳入病例采用的截骨方式均为PSO截骨。SAMUDRALA等^[10]对8例行PSO截骨的患者进行了报道，8例患者术前颈背痛症状明显，术前目测类比评分为(7.79±0.7)分，这一结果高于此次研究，而其术后目测类比评分为(4.91±0.84)分，通过手术缓解的疼痛评分与此次研究接近；术中平均出血量为800 mL，低于此次研究的 1 045.45 mL；住院时间平均为12.75 d，高于此次研究的11.18 d；8例患者的平均术前后凸角度为38.67°，术后平均矫正了35.53°，矫正度数比此次研究的23.31°大；在手术并发症方面与此次研究类似，仅1例出现一过性神经损伤。由此次研究和SAMUDRALA等的研究来看，PSO截骨用于治疗颈胸段后凸畸形能够有效缓解术前颈背部疼痛的症状，明显矫正后凸畸形，并且并发症较少，治疗效果较为安全可靠。也有研究同时对PSO截骨和VCR截骨进行了统计研究，发现纳入的23例患者中有3例较重的神经根功能障碍(其中1例需再次手术治疗)及3例心血管并发症和2例较轻的术后感染^[11]，但由于VCR截骨的手术风险更高，所以这一合计结果有可能受VCR截骨的影响。

与PSO截骨相比，VCR截骨需要切除全椎体，手术时间长、术中出血量多、手术风险高，优势是矫正角度大，可以用于后凸角度较大的后凸畸形患者。CHEN等^[1]在对10例VCR截骨患者进行研究时，使用了VCR截骨加手动牵引复位的方式，平均术中出血(2 490±569)mL，平均手术用时(263±35.3)min，明显高于此次研究的PSO截骨数据；而其矫正角度则为从术前的(73.6±13.1)°到术后的(37.9± 8.7)°，高于此次研究的数据，满足了大角度后凸患者的需求。也有研究报道过使用侧向铰链来辅助手术，从而在术中增强手术节段的稳定性，也得到了很好的手术效果^[12]。

对于所有颈胸段后凸畸形的手术而言，正确使用术中电生理检测能够有效减少神经损伤的发生，增加手术安全性。PARK等^[13]在研究中指出在颈段及颈胸段后凸手术中使用多模态术中监测，能够从一定程度上降低神经损伤并发症的发生；研究共使用了体感诱发电位、经颅运动诱发电位和肌电图，其中经颅运动诱发电位优于另外两种方法。虽然这一研究具有一定的局限性，但结合研究结果，建议在相关手术中广泛应用术中电生理监测，帮助手术更加安全地进行。

此外，由于上胸段后凸畸形少见，一般研究纳入的研究对象少，术后恢复情况存在个体性差异，多数研究重点集中于后凸的矫正情况，对于术后功能恢复情况的分析较少。结合此次研究及相关文献，术前颈背部疼痛症状能够通过手术减压与畸形矫正得到明显改善^[13]；对于病程较短的脊髓功能障碍，多数患者能够得到明显缓解，而对于病程较长、脊髓功能障碍较重的患者，矫形术后的功能恢复情况并不明显。希望今后能有更多类似的病例得到关注，进而探究更为可靠的相关结论。

既往缺少使用计算机导航辅助上胸段截骨矫形的相关报道，此次研究结果从一定程度上反映了使用计算机导航辅助上胸段截骨矫形的可靠性；在既往使用计算机导航辅助脊柱其他部位截骨矫形的相关报道中，研究者同样指出了计算机导航的安全与可靠。刘伟等^[14]使用术中导航帮助18例儿童先天性半椎体脊柱侧后凸畸形患者实施手术，无神经损伤或椎弓根螺钉误置，取得了满意的矫形效果。李勤等^[15]在治疗陈旧性胸腰椎后凸畸形时使用计算机导航辅助，螺钉置入的优良率为95%以上，未发生血管神经损伤。樊勇等^[16]结合术前截骨设计与术中导航辅助帮助34例胸腰段骨折术后继发角状后凸畸形患者完成了满意的截骨矫形，计算机导航辅助下截骨与术前截骨量及角度进行匹配，避免了传统操作的匹配不佳，进一步体现出了计算机导航辅助的优势。

在手术过程中，一方面可以使用导航辅助椎弓根螺钉的置入，尤其在一些畸形的椎体上，通过术中规划能够找准螺钉的置入位置，完成准确的置钉；另一方面，在掏除松质骨和咬除皮质骨的过程中，可以通过导航系统明确截骨的边界位置，或者将刮勺等手术器械进行计算机注册，在导航辅助下边定位边掏除，增加了手术的安全性与可操作性。计算机辅助导航技术在上胸段后凸畸形截骨矫形过程中，能够充分发挥其定位、指示与辅助的作用，帮助手术更好地完成。

上胸段后凸畸形的评估和诊治是一个复杂过程，术前需要测量好影像参数，以便于明确诊断、选择合适的手术方式、制定合理的手术方案；术中仔细操作，做好术中监测，保护好手术区域的神经与血管，使用计算机导航辅助置钉与截骨定位进行合理的截骨矫形，可以使上胸段后凸这类疾病获得有效治疗。

此次研究具有一定的局限性，由于这类颈胸交界部位后凸畸形少见，研究所纳入的样本量小，今后通过病例积累及多中心研究所得结论将更具有说服力。

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

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