計算機輔助導航熱塑膜系統(tǒng)定位經(jīng)皮椎弓根螺釘植入的可行性研究.pdf

1、目的：椎弓根螺釘是脊柱外科發(fā)展史上的一個重要里程碑，被廣泛應用于脊柱創(chuàng)傷、腫瘤、畸形和退行性病變中。傳統(tǒng)開放椎弓根螺釘植入術由于過度剝離椎旁肌，導致創(chuàng)傷大，出血多，肌肉去神經(jīng)支配、萎縮和疼痛。因此，越來越多的學者開始采用微創(chuàng)椎弓根螺釘植入術。由于椎弓根的解剖學變異較多，經(jīng)典的Magerl透視方法和正側位透視法不能完全滿足經(jīng)皮椎弓根螺釘植入術高精確性的要求。為此，各種導航和機器人輔助技術被應用于脊柱外科，大大提高了經(jīng)皮椎弓根螺釘植入的準確

2、性。然而，目前所有應用于經(jīng)皮椎弓根螺釘植入術的導航和機器人輔助技術均基于C型臂或O型臂影像，這些影像在胸椎、肥胖患者和嚴重骨質疏松患者成像質量不高，影響導航準確性。尚缺乏基于CT影像的經(jīng)皮椎弓根螺釘植入技術。
　　計算機輔助導航熱塑膜系統(tǒng)由我院率先引用到骨科，是一種基于CT影像的導航系統(tǒng)。該技術已經(jīng)在骶髂關節(jié)脫位和無移位髖臼前后柱骨折的經(jīng)皮固定術中表現(xiàn)出優(yōu)勢。根據(jù)目前經(jīng)皮椎弓根螺釘植入術面臨的問題以及對計算機輔助導航熱塑膜系統(tǒng)的了

3、解，我們將該技術應用于經(jīng)皮椎弓根克氏針植入術中，以評估其可行性和準確性。
　　方法：采用計算機輔助導航熱塑膜定位系統(tǒng)，在每個尸體標本的T12和L2雙側椎弓根經(jīng)皮植入2.5mm克氏針，共6個標本，每個標本植入4枚克氏針。具體方法如下：將尸體標本以俯臥位置于定位系統(tǒng)的底板上。取熱塑膜置于62℃恒溫水箱中加熱，待熱塑膜變軟后將其覆蓋于標本腰背部，使熱塑膜盡量與標本表面貼敷，并將其兩側固定于底板上。熱塑膜隨著溫度下降，逐漸變硬，形成熱塑膜

4、、標本和底板三者合一的手術單元。將手術單元置于CT檢查臺上，應用三維激光定位儀在熱塑膜上確定一個與CT掃描方向一致的任意平面。在此平面上選擇非同一直線上的三個點用鉛粒標記，作為影像學的基準平面，此平面要在CT掃描范圍之內。以L1為中心進行薄層CT掃描(層厚為2mm)，將所獲CT影像數(shù)據(jù)傳輸?shù)綀D像處理計劃系統(tǒng)工作站。通過圖像處理計劃系統(tǒng)工作站確定3個鉛點所標記的基準平面，并在此平面上確定空間坐標原點，即(0，0，0)點。重建與T12上下終

5、板平行的層面，層厚為1mm。選取T12椎弓根最寬的層面，在該層面上確定最佳置釘方向，該置釘方向與標本背側體表交于一點，記作A點。在該平面上作最佳置釘方向的垂線，并向身體兩側延長，與標本體表的熱塑膜分別交于B、C兩點。參照原點，可以確定A、B、C三點的空間坐標，將所得坐標值輸入三維激光定位系統(tǒng)，即可自動將激光定位到標本表面的熱塑膜上。用記號筆標記激光所指A、B、C三點，通過三維瞄準器即可確定進針點和進針方向。沿三維瞄準器給出的路徑，以電鉆

6、經(jīng)皮鉆入2.5mm克氏針。用同樣的方法行L2椎弓根克氏針植入術。置入克氏針后，以L1為中心進行薄層CT掃描，觀察克氏針位置，并利用圖像處理計劃系統(tǒng)工作站獲取實際針道的坐標。記錄計劃進針點和出針點坐標，實際進針點和出針點坐標；利用坐標計算出計劃進/出針點和實際進/出針點之間的空間距離，并做統(tǒng)計學分析；在椎體軸位像上測量實際針道在計劃釘?shù)阑A上偏離的角度；記錄克氏針穿出椎弓根周圍皮質及侵入椎間小關節(jié)的數(shù)量；記錄熱塑膜系統(tǒng)的術前準備時間。

7、r>　　結果：此次實驗6個尸體標本共植入24枚克氏針。計劃進/出針點和實際進/出針點的坐標差值與理想差值0mm之間的差異均無統(tǒng)計學意義(P<0.05)。計劃進針點和實際進針點之間的距離(d1)的中位數(shù)為3.04，四分位數(shù)間距為1.69，計劃出針點和實際出針點之間的距離(d2)為3.45±1.21mm。椎體軸位像上實際針道與計劃針道相差角度為2.98°±1.62°，實際針道向計劃針道內側與外側偏離的數(shù)目比為17:7。3枚克氏針穿出椎弓根周

8、圍皮質，其中2枚克氏針穿出程度在2mm之內，1枚克氏針完全穿出椎弓根外側皮質。計算機輔助導航熱塑膜定位系統(tǒng)的術前準備時間為20min-45min，平均28min，其中鋪熱塑膜時間4min-6min，平均5min，針道計劃時間15min-40min，平均20min，僅開始植入的2枚克氏針計劃時間超過30min，其余均在30min內計劃完畢。
　　結論：計算機輔助導航熱塑膜定位系統(tǒng)為經(jīng)皮椎弓根螺釘植入術提供精確的空間定位和穩(wěn)定的路徑導