計(jì)算機(jī)導(dǎo)航技術(shù)輔助脊柱外科復(fù)雜手術(shù)

1、計(jì)算機(jī)導(dǎo)航技術(shù)輔助脊柱外科復(fù)雜手術(shù) 田 偉 北京積水潭醫(yī)院脊柱外科 100035 目的 脊柱外科手術(shù)近年由于工業(yè)技術(shù)的進(jìn)步得到了很大的發(fā)展，但是脊柱由于本身特點(diǎn)或后 天因素，在部分病例結(jié)構(gòu)復(fù)雜，固定和減壓手術(shù)仍然難度和危險(xiǎn)性很高。我們在 2002 年引進(jìn) 了紅外線主動(dòng)誘導(dǎo)計(jì)算機(jī)輔助三維導(dǎo)航系統(tǒng)。到 2004 年 6 月已經(jīng)實(shí)施各種復(fù)雜脊柱外科手術(shù) 9 0 例。使得手術(shù)部位的確定變得簡單，手術(shù)時(shí)間縮短，手術(shù)的安全性明顯提高。 材料和方法 2002 年 12 月至 2004 年 6 月，我們共施行紅外線主動(dòng)誘導(dǎo)計(jì)算機(jī)輔助三維導(dǎo)航下脊柱外科 手術(shù) 90 例。手術(shù)選擇：環(huán)樞椎固定手術(shù) 16 例，頸椎椎

2、弓根釘固定手術(shù) 37 例（ 224 枚螺釘）， 上胸椎椎弓根固定手術(shù) 9 例，胸腰椎后凸畸形矯正手術(shù) 16 例，多次腰椎手術(shù)后再手術(shù)等復(fù)雜 結(jié)構(gòu)的脊柱外科手術(shù) 12 例。男性 53 例，女性 37 例。年齡： 12 70 歲，平均年齡 46 歲。手術(shù)方 法：腰椎由于椎弓根較粗，術(shù)中透視比較容易，除非畸形明顯，正側(cè) x 線片判斷位置困難的 病例外，均使用 2 維導(dǎo)航技術(shù)，其余使用 3 維導(dǎo)航技術(shù)。 使用 2 維導(dǎo)航的病例，在術(shù)中暴露棘突和椎板后，先將患者示蹤器牢固固定在合適的棘 突上，并注冊各種示蹤工具，用 c 型臂拍攝正側(cè)位片，并分別采集到導(dǎo)航設(shè)備里，撤除 c 型臂 。即可開始手術(shù)。用示蹤器確

3、認(rèn)椎弓根在正位和側(cè)位的準(zhǔn)確位置后，按照一般的椎弓根方法 打開通道，只是錐子和開路器均是帶失蹤器的特殊器械。整體操作比一般方法要快，更重要 的是能夠在正常參考結(jié)構(gòu)消失或無法辨認(rèn)的困難病例，顯示威力，迅速找到準(zhǔn)確位置。 使用 3 維技術(shù)的病例，術(shù)前進(jìn)行螺旋 ct 掃描，對需要固定的手術(shù)部位都要包括在內(nèi)。盡 可能的斷層薄一些，這樣重建的圖象比較細(xì)致準(zhǔn)確。術(shù)中進(jìn)行每個(gè)示蹤器注冊，然后進(jìn)行 3 4 個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)注冊，再進(jìn)行 30 個(gè)點(diǎn)以上的面注冊。成功比較容易而快速。 頸椎的病例術(shù)后均進(jìn)行了 ct 的檢查，并和過去進(jìn)行的用單純 g 型或 c 型臂透視下先后進(jìn)行 了 272 枚頸椎椎弓根螺釘固定結(jié)果進(jìn)行對比。

4、 結(jié)果 除一例因?yàn)榛颊呤聚櫰餍g(shù)中位置移動(dòng)，導(dǎo)致導(dǎo)航失敗，其余病例無論是兩維，還是三維 導(dǎo)航的臨床準(zhǔn)確率都達(dá)到 100% 。位置誤差率 0.23 .56mm （導(dǎo)航儀自動(dòng)計(jì)算）。我們曾經(jīng)使 用單純 g 型或 c 型臂透視下先后進(jìn)行了 272 枚頸椎椎弓根螺釘固定，其中有 29 枚（ 10.7% ）位置 不滿意，本次的頸椎椎弓根病例 37 例 224 枚螺釘只有 4 枚不滿意（ 1.7% ），相比之下得到滿意 結(jié)果。 討論 1. 導(dǎo)航的方法和意義 1955 年出現(xiàn)了第一臺立體定向儀。 1992 年出現(xiàn)了首臺機(jī)器人顯微鏡手術(shù)導(dǎo)航儀。 1995 年 amiot 等人發(fā)表了計(jì)算機(jī)導(dǎo)航下的椎弓根固定術(shù)。

5、生活空間沒有絕對的坐標(biāo)系，三維空間確定位置，必須有參考點(diǎn)，根據(jù)參考點(diǎn)確定對象 的相對關(guān)系。由此原理發(fā)展的技術(shù)如：巡航導(dǎo)彈的衛(wèi)星定位技術(shù)就是利用地面固定標(biāo)志作為 參考點(diǎn)，將實(shí)際地形和預(yù)先儲存的虛擬地形圖通過衛(wèi)星進(jìn)行照合，使導(dǎo)彈能夠進(jìn)行三維空間 的精確打擊。脊柱外科的導(dǎo)航是根據(jù)這一原理發(fā)展而來的技術(shù)，因此就有基準(zhǔn)點(diǎn)的建立，多 點(diǎn)參考點(diǎn)的照合，實(shí)時(shí)紅外線跟蹤等相同要素。 現(xiàn)在的計(jì)算機(jī)手術(shù)導(dǎo)航系統(tǒng)主要使用的是紅外線光學(xué)導(dǎo)航，主要是因?yàn)榉直鏈?zhǔn)確，可以 三維定位，不受手術(shù)室內(nèi)其他設(shè)備的干擾，但是也有一定局限性，需要有觀感設(shè)備隨時(shí)交換 信息，不能直接面對陽光。另外也有嘗試電磁導(dǎo)航，但是由于位置精確度不高，易

6、受外界電 磁場干擾，不能進(jìn)行三維導(dǎo)航，因此臨床可用性不高。導(dǎo)航儀一般有兩大基本功能： （ 1 ）三維 ct 影像下的導(dǎo)航（ computed tomography-based navigation system ）。 （ 2 ） c 型臂透視下的導(dǎo)航 (fluoroscopy-based navigation system) 。 他們各有優(yōu)缺點(diǎn)。我們的體會(huì)總的來說，三維導(dǎo)航主要用于胸椎以上的復(fù)雜結(jié)構(gòu)或是脊 柱的各種畸形。而二維導(dǎo)航主要用于腰椎的手術(shù)特別是多次手術(shù)后的病例，局部結(jié)構(gòu)已經(jīng)不 清楚，導(dǎo)航可以省時(shí)和準(zhǔn)確。 表 1 三維 ct 和 x 線雙向透視下的導(dǎo)航比較2. 使用體會(huì) 我們使用的導(dǎo)航

7、儀由于是新一代的主動(dòng)紅外線跟蹤導(dǎo)航，比起過去的導(dǎo)航有很多優(yōu)點(diǎn)： （ 1 ）單向主動(dòng)紅外線跟蹤。改變了過去的需要從跟蹤儀發(fā)射光束，在示蹤器上反射后獲得 信息的復(fù)雜方式。（ 2 ）全自動(dòng)識別手術(shù)器械。（ 3 ）自我診斷檢測，可以方便知道導(dǎo)航的精 確度。（ 4 ）無線軟件遙控，步驟的操縱迅速簡便。（ 5 ）萬用手術(shù)器械注冊站可以使自己的 手術(shù)器械變成導(dǎo)航示蹤器。使得手術(shù)更加實(shí)用。（ 6 ）智能大視野攝像跟蹤系統(tǒng)讓操作的限 制明顯減少。 在使用導(dǎo)航時(shí)，我們體會(huì)有以下注意點(diǎn)： （ 1 ）高位頸椎，頸椎椎弓根或其他復(fù)雜畸形的固定最好使用三維導(dǎo)航。腰椎可以使用 二維導(dǎo)航。 （ 2 ）術(shù)前計(jì)劃充分：進(jìn)行良好的 ct 重建資料的輸入，各脊椎的注冊點(diǎn)的選定，預(yù)計(jì)機(jī) 器擺放的位置，避免陽光照射。 （ 3 ）患者示蹤器的牢固固定。術(shù)中一旦啟動(dòng)了導(dǎo)航儀，患者示蹤器絕對不能出現(xiàn)移動(dòng) 。 3-4 個(gè)關(guān)鍵參考點(diǎn)的核準(zhǔn)一定要盡可能的準(zhǔn)確。并進(jìn)行面