螺旋c三維重建輔助手術技術在胸椎椎弓根釘置入中的應用

螺旋c三維重建輔助手術技術在胸椎椎弓根釘置入中的應用

胸腹部用弓根內固定的手術通常采用傳統(tǒng)的徒手技術，并根據(jù)椎弓根形態(tài)測量數(shù)據(jù)的適用性和角度進行配置。然而，由于胸椎結構的復雜性、椎弓根個體差異較大、椎弓根穿刺、破壞胸髓等結構的風險，手術在臨床上的應用有限。因此，為了更好地開展胸腹部弓根內固定，我們必須制定完善的個性化手術計劃和精確的預測量，以指導手術。近年來,隨著高空間分辨率的螺旋CT的普及應用,螺旋CT三維重建技術在應用于骨折診斷、評估經(jīng)椎弓根內固定手術效果等方面顯現(xiàn)出了重要作用,并相繼出現(xiàn)了將其用于手術計劃、預測量并輔助手術的報道。我科自2006年11月~2007年6月,應用螺旋CT三維重建技術輔助胸椎經(jīng)椎弓根釘內固定手術,與2006年1月~12月間采用傳統(tǒng)徒手技術的此類手術進行對比,結果顯示前者在椎弓根釘置入一次性成功率和準確性方面優(yōu)于后者。臨床數(shù)據(jù)1診斷方法及指導方法本研究共32例患者,男性23例,女性9例;年齡18~50歲,平均36.5歲。創(chuàng)傷骨折30例,胸椎椎管腫瘤2例,分為螺旋CT三維重建技術輔助手術組(A組)和傳統(tǒng)技術手術組(B組),由同一手術組醫(yī)師完成胸椎經(jīng)椎弓根內固定手術。其中A組13例,行螺旋CT掃描后進行三維重建,開展術前計劃及個體化測量,指導置釘31椎節(jié)共60枚;B組19例,采用傳統(tǒng)徒手技術置釘45椎節(jié)共88枚。2腰椎重建的方法所有患者術前行病變部位的正側位X線攝片,必要時行MRI檢查。A組根據(jù)X線片選擇脊柱節(jié)段進行螺旋CT(Philips,MX8000,America)掃描,CT掃描設備:四層CT(Philips,MX8000,America);掃描條件:200mAs/120kv,掃描及重建層厚1.3mm,間隔0.625mm,原始數(shù)據(jù)傳送到計算機工作站(SiliconGraphicsO2工作站)進行容積重建VR(volumerendering)及多層面重建MPR(multi-planarreconstructions)。VR重建針對興趣區(qū)進行,通過動態(tài)旋轉觀察明確病椎與周圍椎體的空間關系,結合病情、X線片和MRI等,分析并確定手術方式、椎弓根釘置入的目標椎及目標椎骨性解剖結構(如椎管、椎體及附件)情況,并應用圖像處理程序模擬手術(圖1)。MPR重建分別按目標椎椎弓根的橫斷位、矢狀位和冠狀位重建進行,橫斷位重建沿椎弓根的中心軸設計理想的椎弓根置入釘?shù)?入點至椎體前沿的距離為釘長最大值,入點距椎板與肋橫突交界凹陷處的距離作為入點的橫斷面參考值,雙側釘?shù)琅c椎體平分線(棘突向椎體最大橫徑線中點作連線)的夾角度數(shù)為外展角;矢狀位重建測量釘?shù)琅c椎板的夾角作為頭傾角,測量入點至下關節(jié)邊緣的距離作為入點的矢狀面參考值;冠狀位重建測量椎弓根最窄處的內、外徑作為釘直徑選擇的參考(圖2)。B組術前行CT橫斷位平掃,但未進行三維重建及測量。3微創(chuàng)微創(chuàng)技術兩組手術均為同組醫(yī)師進行,術中涉及定位椎體節(jié)段、觀察穿刺器械及釘?shù)奈恢脮r,均應用術中C臂X線透視監(jiān)視。A組根據(jù)術前計劃和測量的結果,應用水平測量儀校正手術床水平,結合游標卡尺、分規(guī)確定經(jīng)椎弓根穿刺的入點,用開路錐在入點處穿刺開口,通過量角器的測量確定頭傾及外展角度后,用導鉆鉆入椎弓根開道,C臂X線透視位置滿意后,攻絲并按預測量椎弓根螺釘?shù)闹睆?、長度選擇螺釘置入,依據(jù)術前計劃進行復位、減壓、腫瘤的切除、植骨以及連接棒等步驟。B組參考X線片和CT平掃橫斷片,按傳統(tǒng)的Roy-Camille徒手技術,螺釘入點位于上關節(jié)面中點的垂線與橫突平分線的交點處,穿刺角度垂直于椎板,根據(jù)X線透視監(jiān)視進行調整。4置釘準確性評估兩組術中記錄置入椎弓根釘?shù)囊淮涡猿晒β?術后擇期行X線正側位片、螺旋CT掃描三維重建及測量(圖3,4),參照Rao等的穿破分級標準評估置釘?shù)臏蚀_性,0級:無穿破;1級:穿破<2mm;2級:2mm≤穿破<4mm;3級:穿破≥4mm,分別得到A、B兩組所有椎弓根釘?shù)男g后穿破分級(表1、2),數(shù)據(jù)按P≤0.05的顯著性標準,應用四格表χ2檢驗進行統(tǒng)計學分析。兩組a比較A、B兩組的一次性置入成功率分別為75.0%(45/60)和53.4%(47/88)(χ2=7.071,P=0.008),A組高于B組(表3);椎弓根穿破率分別為46.7%(28/60)和60.2%(53/88)(χ2=2.648,P=0.104),兩組差異無統(tǒng)計學意義(表4);椎弓根穿破≥2mm的發(fā)生率分別為1.7%(1/60)和14.8%(13/88)(χ2=7.155,P=0.007),A組少于B組,差異具有統(tǒng)計學意義(表5)。討論1置釘方法的選擇胸椎經(jīng)椎弓根內固定具有三柱固定的生物力學優(yōu)勢,較強的三維矯形能力,可以縮短固定融合節(jié)段,同時減少矯正度的再喪失等明顯優(yōu)勢,因此被廣泛用于骨折、青少年特發(fā)性脊柱側凸、后凸畸形和腫瘤的治療。椎弓根釘?shù)囊淮涡詼蚀_置入是確保胸椎經(jīng)椎弓根內固定手術安全性和穩(wěn)定性的前提和基礎,傳統(tǒng)的置釘方法多參考既往的形態(tài)解剖學測量統(tǒng)計結果,依靠骨性解剖標志,結合術中的X線影像增強設備,采用徒手技術進行。Kim等描述了T1~T12各節(jié)段的入點,Zindrick等多位學者報道外展角度在T1~T2為25°~35°之間,向下逐漸減小至T12為0°~10°,Hart等報道了上(T1~T2)、中(T4~T7)、下(T9~T10)胸椎的椎弓根平均直徑分別為(8.4±1.7)mm、(5.7±1.6)mm和(7.1±1.5)mm,而傳統(tǒng)的“Roy-Camille技術”至今仍作為徒手技術的主要方法用于臨床。傳統(tǒng)技術雖然在臨床上的應用較多,但因為胸椎椎弓根形態(tài)學的個體差異和胸廓肋骨、肩部影像的遮擋,實際操作時容易發(fā)生椎弓根側壁的穿破,而導致內固定的穩(wěn)定性降低、腦脊液漏、血管脊髓神經(jīng)的損傷、內臟損傷等相關并發(fā)癥。文獻報道的穿破發(fā)生率為9%~47%,多數(shù)學者主張應慎重開展此項手術,認為內側侵入<2mm才屬于“安全區(qū)域”。2臨床經(jīng)驗與手術技能及評估方法為了提高經(jīng)椎弓根置釘?shù)臏蚀_性,臨床醫(yī)師常以X線平片和普通CT橫斷位片對病變進行術前診斷、計劃和預測量,但二者僅可呈現(xiàn)病變的二維關系,無法進行三維動態(tài)顯示,對病變整體關系的判斷,需要發(fā)揮空間想象力去推測病變的三維空間關系以確定方案,治療效果往往依賴于醫(yī)生個體的臨床經(jīng)驗與手術技能。X線片因胸廓影像重疊,進行術前計劃和測量時難以清晰分辨組織結構,容易產(chǎn)生測量誤差,而普通CT平掃因體位的影響在橫斷面很難呈現(xiàn)對稱的椎弓根,且缺少冠狀位、矢狀位呈像,使預測量難以精確。評估置釘準確性時,依據(jù)X線片判斷釘與椎弓根的準確空間位置關系較為困難,而普通CT平掃橫斷位片無冠狀位重建,加上金屬偽影的影響,難以直觀地反映椎弓根釘與椎弓根的位置和準確的量化穿破程度。3術前準備及技術特點隨著多層螺旋CT的普及應用,依靠其快速、高分辨率的容積掃描技術和后處理技術的支持,在對脊柱疾患進行準確的定性定量診斷方面已體現(xiàn)出重要的價值,并且被認為是評估椎弓根釘置入準確性的的最佳方法,我們進一步將其中的VR、MPR技術用于胸椎椎弓根釘手術計劃和測量并指導手術,結果顯示置釘?shù)囊淮涡猿晒β屎蜏蚀_性優(yōu)于傳統(tǒng)手術組。應用VR重建技術動態(tài)任意方向旋轉脊柱,可以立體直觀地呈現(xiàn)病椎的整體情況、病椎與鄰近椎之間的空間位置關系,幫助術者確定手術需要的骨性參照標志,特別對于觀察椎體壓縮或爆裂的程度、脫位上下關節(jié)的關系、骨折并脫位的椎體移位情況、滑脫椎體的沉降度等方面,具有X線片和普通CT平掃無法達到的三維立體優(yōu)勢;結合分割興趣區(qū)的VR成像技術,可以反映出椎管內突入或游離的骨塊的空間構象大小和準確位置,有利于選擇減壓方式和入路。MPR重建技術具有呈現(xiàn)病變內部細節(jié)、任意剖面呈像及自動測量的優(yōu)勢,通過模擬椎弓根釘置入的理想通路,測量釘與周圍骨性參考標志的距離和角度,可以確定入點的位置坐標、外展頭傾的角度及釘?shù)睦硐胫睆胶烷L度。根據(jù)術前計劃,醫(yī)師在構建的“立體地圖”(病變區(qū)域的三維動態(tài)醫(yī)學圖像)和預定的“路標”(手術計劃和測量數(shù)據(jù))指導下,結合游標卡尺、量角器和分規(guī)等工具的測量完成手術,明顯提高了置釘?shù)木取⑿屎桶踩?。當?螺旋CT三維重建技術也存在一定的不足,如為保證呈像質量,需進行薄層掃描,這將延長掃描時間,使病人體位變動導