脊柱靶心機器人椎弓根標準軸位引導胸椎弓根置針實驗研究.pdf

1、背景
　　 自從1963年法國人Roy-Camille研制出經(jīng)椎弓根螺釘內固定系統(tǒng)來，椎弓根螺釘內固定技術已經(jīng)在腰骶和胸腰段脊柱得到廣泛的應用，其主要應用于腫瘤、脊柱骨折、畸形及各種退行性疾病的治療。因其能提供穩(wěn)定的脊柱三維固定作用和優(yōu)良的畸形矯正效果，目前亦被越來越多的脊柱外科醫(yī)生應用于胸椎疾患的矯形固定，并取得滿意的治療效果。然而，同腰椎椎弓根螺釘技術相比，胸椎椎弓根形態(tài)解剖結構特殊，尤其中上胸椎椎弓根螺釘技術的操作難度較大

2、，稍有失誤可致引起災難性的后果。術中根據(jù)解剖標志直接憑手感置入椎弓根螺釘，由于缺乏有效的監(jiān)測，文獻報道置入失誤率為3-55％。采用X線正側位透視輔助監(jiān)測，椎弓根螺釘置入失誤率仍達21.1％～39.8％。術中神經(jīng)電生理監(jiān)測技術雖具有較高的敏感性，但特異性較低。即使采用先進的計算機輔助導航技術（computer assisted orthopedics surgery, CAOS），雖然顯著提高了置針的精確度，但由于術中存在匹配注冊、影像漂

3、移等不足，仍存在一定的的椎弓根穿破率。機器人輔助導航是近年來剛剛興起的另一種用于提高置入準確率的新技術。1995年，以色列Mazor公司推出的微型脊柱外科機器人脊柱助理SpineAssist，由于其引導原理仍和計算機輔助導航的原理相近，亦未能將失誤率明顯降低。2006年，Ortmaier T等報導用機器人負責操作手術器械，導航系統(tǒng)定位并補償姿態(tài)差誤，達到了預期的目的，但尚未檢索到其臨床應用準確率的文獻報道。盡管機器人技術目前尚未成熟，但

4、現(xiàn)代工業(yè)技術的成就已讓我們對其本身運動的精準性與平穩(wěn)性勿庸置疑。椎弓根螺釘失誤造成神經(jīng)損傷的發(fā)生率是0～12％，準確的胸椎椎弓根螺釘置入一直以來都是眾多脊柱醫(yī)生難以逾越的難關。因此，探索更為安全可靠、操作簡便的引導胸椎椎弓根穿刺的方法，是亟待解決的重要課題之一。
　　 目的
　　 采用自主研發(fā)的脊柱靶心機器人，在椎弓根標準軸位透視引導下行胸椎弓根穿刺并分析其精度，以期為臨床探索一種穿刺精度高、安全可靠、簡便易行的經(jīng)胸椎弓

5、根置入方法。
　　 方法：
　　 1標本選擇6具T1-T12干燥脊柱標本（共72個）（由許昌衛(wèi)校解剖教研室提供），X線攝片排除發(fā)育異常及骨缺損者。
　　 2術前基本參數(shù)測定對目標椎體進行computed tomography( CT)掃描并三維重建后，進行以下測定：(1)在頭尾側等分椎弓根的椎骨CT掃描圖像中，測量椎弓根中心軸線與椎體正中矢狀面的夾角transvere section angle(TSA)和計算右

6、與左側H線至同側椎體邊緣垂直距離（或至K1與K2點之間距離)的比例(d:d’)；進針點到椎弓根上壁的垂直距離(N)。(2)在內外側等分椎弓根的椎骨CT掃描圖像中，測量椎弓根中心軸線與椎體上表面的夾角sagital section angleSSA'=arcsin((?))(SSA)；進針點到椎弓根內壁的垂直距離(N’）。并按公式將SSA校正為SSA'。
　　 3操作方法與步驟
　　 (1)確認S、M面自動調整C形臂使椎體

7、上表面投影前后緣投影呈一條直線并與顯示屏中心水平線重合，確定S面；測量D與D’，調整令D:D'等于d:d'由此確定M面，并使它與顯示屏中心垂線重合。
　　 (2)椎弓根軸位投照旋轉C形臂，分別使B’軸轉動SSA’度、A‘軸轉動TSA，并將近圓形投影調至顯示屏中心。
　　 (3)機器人導針置入遙操作機器人使導針的“十”字狀投影瞄準椎弓根近圓形投影的圓心，X線透視實時動態(tài)監(jiān)測，保證進針過程“十”字狀投影的兩條線等寬并最窄且整

8、體不偏離靶心，置入導針。
　　 4術后影像學評估及統(tǒng)計學分析術后所有置針椎體均攝側位、軸位像觀察導針位置，并CT掃描評估進針點向術前規(guī)劃進針點上下或內外側偏移的垂直距離，以及針道TSA、SSA與術前測量值之間的偏移。評價采用單盲方式由兩人完成。統(tǒng)計學分析采用軟件SPSS17.0進行。
　　 結果：
　　 (1)6具人72個胸椎干燥標本144個椎弓根中138個實現(xiàn)椎弓根標準軸位清晰投照并置入導針，術后椎體側位、軸位

9、X像觀察導針均居椎弓根中部，準確率100％。
　　 (2)術后CT掃描測量進針點與術前規(guī)劃進針點之間頭尾與內外側垂直距離偏差分別為0.16±1.06mm(p=0.074)和0.11士0.71mm(p=0.065)。
　　 (3)T1-12術前TSA測量值依次為32.2±3.4°;20.0±1.5°;14.3±2.8°;6.8±3.9°;5.3士3.6°;4.6士5.8°;2.0士3.0°;0.1±0.2°;0±0°;0士

10、0°;0士0°;0士0°。術后TSA測量值依次為32.6±3.8°;19.5±1.4°;14.7±3.3°;7.3士4.0°;5.6±3.0°;4.6±5.6°;2.1士3.4°;0.3±0.4°;0.02±0.8°;0.1±0.4°;0.2±0.8°;-0.1士0.4°。兩者相差最大不超過2度。各階段兩者差異均無統(tǒng)計學意義(P＞0.05)。
　　 (4)T1-12術前SSA測量值依次為11.1±8.4°;10.6±8.5°;9

11、.9士9.0°;10.5士8.2°;8.1士5.8°;8.9士7.6°;6.8士7.6°;8.9士9.0°;10.6±11.9°;6.9士7.3°;6.6±6.3°;8.8±9.2°;8.9±8.2°.術后SSA測量值依次為11.4士8.5°;11.2±9.1°;10.3士8.8°;10.6士8.6°;8.7±6.0°;8.9士7.5°;7.0士7.6°;8.9士9.5°;10.6±11.6°;7.0士7.1°;6.5±6.7°;8.4