螺旋c三維重建技術(shù)指導(dǎo)特發(fā)性脊柱側(cè)彎胸腰椎椎弓根個(gè)體化置釘

螺旋c三維重建技術(shù)指導(dǎo)特發(fā)性脊柱側(cè)彎胸腰椎椎弓根個(gè)體化置釘

經(jīng)過幾十年的發(fā)展，脊柱側(cè)彎畸形已發(fā)展為一種傳統(tǒng)手術(shù)。后椎弓根固定矯正已成為傳統(tǒng)手術(shù)的之一。此類患者中胸腰椎椎弓根的變形,大小的異常以及椎體、椎弓根旋轉(zhuǎn)角度的變化,都給置釘帶來很大的不確定因素。按照常規(guī)方法來確定置釘點(diǎn),及其容易導(dǎo)致置釘不準(zhǔn)確,從而損傷周圍的椎管、血管、神經(jīng)根甚至內(nèi)臟。因此在脊柱側(cè)彎患者中,做到對(duì)每個(gè)個(gè)體,每個(gè)椎弓根個(gè)體化設(shè)計(jì)置釘點(diǎn),可以大大減少誤置的風(fēng)險(xiǎn)。我們的研究利用常規(guī)的CT掃描后的3D重建來獲得每個(gè)椎弓根的置釘點(diǎn)及置釘方向,在沒有CT導(dǎo)航設(shè)備的情況下,做到個(gè)體化精確置釘。1材料和方法1.1腰椎ct掃描2005~2008年在本科室確診青少年特發(fā)性脊柱側(cè)彎疾病需手術(shù)治療的40名患者,被分成傳統(tǒng)法置釘法和重建指導(dǎo)法兩組。傳統(tǒng)置釘法組20名,男性6名,女性14名,年齡從13~21歲,平均年齡16.4歲。中度側(cè)彎患者15名(Cobb’s角40°~58°平均48.2°),重度側(cè)彎患者5名(Cobb’s角62°~78°平均68.2°);重建指導(dǎo)法組20名,男性5名,女性15名,年齡從14-20歲,平均年齡17.2歲。中度側(cè)彎患者15名(Cobb’s角42°~57°平均47.8°),重度側(cè)彎患者5名(Cobb’s角63°~78°平均68.6°)。重建指導(dǎo)組的患者告知檢查風(fēng)險(xiǎn),征得本人同意后術(shù)前行胸腰椎CT掃描。掃描參數(shù):SIMENS公司的SOMATOMSensation64排螺旋CT,120kV、60mA;層厚0.64mm,層距1mm,螺距比1.375:1;掃描完成后均行內(nèi)插重建,層厚0.64mm、層距1mm。用SyngoSomaris/5(SIMENS,Munich,Germany)軟件以多平面重建(multipleplanar-reformation,MPR)技術(shù)進(jìn)行重建。1.2腰椎弓根置釘點(diǎn)測(cè)量重建Kernel選擇B20f,在Somaris工作站上分3幅圖顯示重建結(jié)果。包含椎體的3個(gè)不同切面圖,每個(gè)圖上面各有兩條用來決定切面空間位置的切線(圖1)。(1)調(diào)整橫切線:移動(dòng)縱切圖的橫切線(T)并調(diào)整這條線使其平分該椎體椎弓根,即該線到椎弓根上下壁皮質(zhì)外緣距離相等,并與椎弓根平行(圖1A);在冠狀面圖像上調(diào)整T線,使其與椎體的兩椎弓根平行,使兩側(cè)椎弓根的切面均在中軸處(圖1B)。(2)調(diào)整縱切線:在水平橫切面圖上調(diào)整縱切線(V),使其以椎弓根峽部為中心將椎弓根平分為內(nèi)外兩部分,該條線到椎弓根峽部內(nèi)外壁皮質(zhì)外緣距離相等,并與椎弓根平行(圖1.C);在冠狀切面圖上調(diào)整縱切線V,使其與T線垂直,保證縱切面垂直縱切椎弓根(圖1B)。每調(diào)一個(gè)平面時(shí),可從另一幅圖中監(jiān)視其是否通過椎弓根的中心,如有偏差進(jìn)行修改。(3)最后在縱切面和橫切面上將冠狀切線(C)移至T線或V線與椎體或者上關(guān)節(jié)突后緣的交點(diǎn)處(圖1A、C)。冠狀面圖像上T線與V線的交點(diǎn)即重建法所確定的該椎弓根的置釘點(diǎn)(R)。所有測(cè)量在CT工作站上完成。圖2A所示為通過一側(cè)椎弓根置釘點(diǎn)的椎體冠狀切面圖像,T/V兩切線的交點(diǎn)R即為椎體該側(cè)椎弓根置釘點(diǎn)在椎體后部表面的定位點(diǎn)。測(cè)量R點(diǎn)到上位椎板外緣軸線的距離(0.19cm)以及該點(diǎn)到該側(cè)橫突上緣軸線的距離(0.10cm),精確到0.01cm,記錄下的兩個(gè)值用于指導(dǎo)術(shù)中置釘。圖2B所示為通過雙側(cè)椎弓根軸線的椎體橫切面圖像,圖像上標(biāo)出雙側(cè)椎弓根的軸線,軸線與椎板或上關(guān)節(jié)突的交點(diǎn)為置釘點(diǎn),測(cè)量兩側(cè)椎弓根置釘點(diǎn)之間距離(2.19cm)。定義椎弓根軸線上從置釘點(diǎn)開始一條長度為6cm線段,測(cè)量線段末端到另一側(cè)椎弓根置釘點(diǎn)間距離(6.50cm),精確到0.01cm。在椎體橫切面上,確定了兩個(gè)置釘點(diǎn)以及這個(gè)三角形的三條邊的長度后,椎弓根的軸線方向就可以固定,置釘外展角方向則沿著椎弓根軸線即6cm線段的方向。測(cè)量雙側(cè)椎弓根峽部的外徑(0.41cm)以及在椎弓根軸線方向上置釘點(diǎn)到椎體前緣間的距離(3.36cm),用來指導(dǎo)術(shù)中螺釘直徑及長度的選擇。1.4不銹鋼條和鋼條根據(jù)椎體橫切面CT測(cè)量外展角結(jié)果的特性,研制一個(gè)1:1的椎弓根外展角導(dǎo)向器(圖3A)。導(dǎo)向器主要由一支帶滑動(dòng)槽的不銹鋼刻度尺(a)以及一支固定6cm長度的不銹鋼條(b)組成。不銹鋼條可以自由旋轉(zhuǎn)開合,以調(diào)整使不銹鋼條與刻度尺的末端之間的距離等于兩預(yù)定置釘點(diǎn)間的距離。鋼條另一端可在刻度尺槽中滑動(dòng),使兩者交點(diǎn)到刻度尺末端間距離等于CT上測(cè)量的對(duì)側(cè)椎弓根置釘點(diǎn)到6cm線段末端的距離。導(dǎo)向器調(diào)整好后,可調(diào)節(jié)固定支架(c)和螺母(d、e)來固定其所形成的三角形。該三角形等同于CT上測(cè)量的三角形,置釘外展角方向即不銹鋼條的方向。1.5腰椎釘骨術(shù)前重建2組患者均行后路矯形,后正中切口暴露手術(shù)節(jié)段椎體的椎板上下關(guān)節(jié)突、橫突。左側(cè)由一教授進(jìn)行置釘,右側(cè)由一副教授進(jìn)行置釘。徒手組患者按照Lenke提出的Freehand置釘技術(shù)進(jìn)行定位,并鉆探漏斗探查椎弓根髓腔,然后置釘。重建指導(dǎo)組患者按照術(shù)前重建確定的點(diǎn)離上位椎板軸線外緣距離和橫突上緣軸線距離來確定位置。術(shù)中依據(jù)已測(cè)量好的三角形參數(shù)調(diào)整好導(dǎo)向器,準(zhǔn)確放置導(dǎo)向器兩支點(diǎn)于置釘點(diǎn)后,沿不銹鋼條(B)方向鉆孔及置釘(圖3B)。術(shù)中用C臂側(cè)位片來監(jiān)視螺釘頭尾偏角,EMG監(jiān)測(cè)螺釘安置以及矯形全過程是否有脊髓侵犯。全部置釘完成后,用C臂正側(cè)位透視影像確定螺釘方位,然后放置固定棒。按預(yù)定方案進(jìn)行旋棒矯形,去皮質(zhì)植骨,放置引流管,然后逐層縫合關(guān)閉創(chuàng)口。術(shù)后對(duì)患者置釘節(jié)段脊柱行CT平掃,以椎弓根釘軸線穿出椎弓根皮質(zhì)外緣為穿破標(biāo)準(zhǔn),統(tǒng)計(jì)螺釘安置的準(zhǔn)確率。2結(jié)果2.1腰椎弓根釘安裝兩組共分別置入椎弓根釘330枚和333枚,準(zhǔn)確率分別為86.4%和94.3%。中度側(cè)彎患者中,徒手置釘組共置入椎弓根釘235枚,32枚穿破椎弓根,準(zhǔn)確率86.4%。其中左側(cè)置入118枚螺釘,14枚穿破椎弓根;右側(cè)置入117枚螺釘,18枚穿破椎弓根;胸段置入138枚螺釘,29枚穿破;腰段置入65枚螺釘,3枚穿破椎弓根。重建指導(dǎo)組共置入椎弓根釘235枚,11枚穿破椎弓根,準(zhǔn)確率95.3%。其中左側(cè)置入121枚螺釘,6枚穿破椎弓根;右側(cè)置入114枚螺釘,5枚穿破椎弓根;胸段置入158枚螺釘,10枚穿破;腰段置入66枚螺釘,1枚穿破椎弓根(表1)。全部患者無出現(xiàn)神經(jīng)血管損傷癥狀。2.2腰椎弓根重建組重度側(cè)彎患者中,徒手置釘組共置入椎弓根釘95枚,13枚穿破椎弓根,準(zhǔn)確率86.3%。其中左側(cè)置入49枚螺釘,6枚穿破椎弓根;右側(cè)置入46枚螺釘,7枚穿破椎弓根;胸段置入55枚螺釘,10枚穿破;腰段置入27枚螺釘,3枚穿破椎弓根。重建指導(dǎo)組共置入椎弓根釘98枚,8枚穿破椎弓根,準(zhǔn)確率91.8%。其中左側(cè)置入47枚螺釘,3枚穿破椎弓根;右側(cè)置入51枚螺釘,5枚穿破椎弓根;胸段置入61枚螺釘,5枚穿破;腰段置入29枚螺釘,3枚穿破椎弓根(表2)。全部患者同樣無出現(xiàn)神經(jīng)血管損傷癥狀。2.3不同術(shù)者置釘準(zhǔn)確性的比較,引起重建法指導(dǎo)置釘分別對(duì)兩組的置釘準(zhǔn)確率以及不同術(shù)者間、不同側(cè)彎程度間、不同脊柱分段間兩種方法指導(dǎo)置釘?shù)男苓M(jìn)行卡方檢驗(yàn)。結(jié)果表明,兩種指導(dǎo)方法對(duì)置釘準(zhǔn)確性的影響有顯著差異(P=0.01),重建指導(dǎo)組的準(zhǔn)確率明顯高于徒手置釘組;不同術(shù)者的置釘準(zhǔn)確性無明顯差異(P=0.45);中度側(cè)彎患者用兩種方法指導(dǎo)置釘,準(zhǔn)確性有顯著性差異(P=0.01),即在中度側(cè)彎患者脊柱置釘中,用重建法指導(dǎo)能獲得更大的準(zhǔn)確性;重度側(cè)彎患者用兩種方法置釘?shù)臏?zhǔn)確性無明顯差異(P=0.22);在胸段置釘,重建指導(dǎo)組能獲得更大準(zhǔn)確性(P<0.01),而腰段置釘兩種方法差異不明顯(P=0.51)。3討論3.1腰椎弓根釘置釘安全性分析由于脊柱解剖結(jié)構(gòu)復(fù)雜,錯(cuò)誤的置釘?？蓪?dǎo)致嚴(yán)重的并發(fā)癥,為避免和減少其發(fā)生,國內(nèi)外許多學(xué)者進(jìn)行了卓有成效的基礎(chǔ)研究,提出多種定位和定向方法,為確定椎弓根釘?shù)闹冕旤c(diǎn)提供了理論依據(jù)。置釘角度對(duì)椎弓根釘置釘安全性存在著同樣的影響,置釘安全角度的確立具有不確切因素,尤其在嚴(yán)重旋轉(zhuǎn)椎體,外展角的估算往往容易出現(xiàn)錯(cuò)誤,而頭尾傾角擁有相對(duì)較大的安全范圍。Lenke在多年脊柱側(cè)彎手術(shù)中總結(jié)出胸椎椎弓根釘?shù)闹萌朦c(diǎn),配合漏斗技術(shù)有較高的準(zhǔn)確率和通用性,對(duì)廣大脊柱外科的手術(shù)操作起很大的指導(dǎo)作用,置釘準(zhǔn)確率也較高,但這必須有較長時(shí)間的一個(gè)學(xué)習(xí)過程。脊柱側(cè)彎患者脊柱往往存在嚴(yán)重的椎體旋轉(zhuǎn)、椎弓根變形、橫突發(fā)育異常,雙側(cè)椎體附件不對(duì)稱等情況,椎弓根內(nèi)徑有很大不同,不同個(gè)體,不同節(jié)段椎體之間的差異大。采用同一種標(biāo)準(zhǔn)來確定每個(gè)椎弓根的置釘點(diǎn)容易出現(xiàn)偏差,導(dǎo)致可能須多次置釘或者穿破椎弓根的危險(xiǎn)。3.2ct技術(shù)聯(lián)合內(nèi)鏡輔助脊柱側(cè)彎患者術(shù)前CT掃描越來越多的被應(yīng)用在臨床上,特別是對(duì)于側(cè)彎角度大的患者,有利于識(shí)別是否有椎管、椎體發(fā)育異常以及脊柱旋轉(zhuǎn)情況等。臨床上已經(jīng)有很多的醫(yī)生采用術(shù)前CT掃描MPR重建方法來獲得置釘點(diǎn),同時(shí)測(cè)量椎弓根的長度、直徑、矢狀面和橫斷面角度、椎體旋轉(zhuǎn)角度等信息,并對(duì)術(shù)中的置釘提供很大的幫助,增加了外科醫(yī)師置釘?shù)淖孕判?。CT術(shù)中導(dǎo)航已經(jīng)被應(yīng)用在骨科手術(shù)中,并用于術(shù)中指導(dǎo)置釘,并大大的提高置釘?shù)臏?zhǔn)確率。Gebhard等運(yùn)用3DC形臂導(dǎo)航系統(tǒng)(ISOC3D,Siemens,GER)使椎弓根螺釘植入的正確率達(dá)90%以上。但是術(shù)前CT及導(dǎo)航系統(tǒng)的使用大大增加了患者的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān);另一方面要求外科醫(yī)生必須熟悉計(jì)劃模塊的使用,能準(zhǔn)確確定CT和術(shù)野中解剖標(biāo)記,而且匹配過程費(fèi)時(shí)較長,嚴(yán)重影響了醫(yī)生使用的積極性,影響其臨床應(yīng)用與發(fā)展。3.3置釘點(diǎn)的選擇環(huán)我們采用的術(shù)前CT掃描3D重建,各個(gè)平面固定后,平面相交于一點(diǎn),該點(diǎn)不會(huì)隨重建圖像的去旋轉(zhuǎn)處理而改變,不與患者體位改變,麻醉處理所致自動(dòng)去旋轉(zhuǎn)相關(guān),而只與不變的椎體骨性標(biāo)志的位置相關(guān)。這樣就可以很好的解決脊柱側(cè)彎椎體旋轉(zhuǎn)對(duì)置釘點(diǎn)選擇的影響這個(gè)大問題。重建所確立的置釘點(diǎn)在椎弓根的中心軸線上,擁有在各種不同置釘角度下的最佳安全范圍。在體位改變或椎體差異較大而導(dǎo)致的椎體旋轉(zhuǎn)度不容易確定的情況下,用重建法所得置釘點(diǎn)輔以相應(yīng)置釘角度指導(dǎo)置釘是可以增加安全性的。3.4置釘點(diǎn)的確定應(yīng)用我們提出的方法指導(dǎo)置釘,在中度側(cè)彎患者能大大提高置釘準(zhǔn)率,但在重度側(cè)彎患者的置釘中,準(zhǔn)確性未能取得預(yù)期的良好效果,這跟重度側(cè)彎患者置釘更大的難度有必然的聯(lián)系,說明了在這類患者中的置釘仍需要進(jìn)一步的研究。由于外展角導(dǎo)向器對(duì)手術(shù)的指導(dǎo)是以椎板上兩預(yù)定置釘點(diǎn)為基準(zhǔn),因此在胸段椎板保留的情況下指導(dǎo)置釘能獲得較好準(zhǔn)確性。腰段的置釘點(diǎn)往往位于上關(guān)節(jié)突與橫突交界的人字嵴或骨性隆起標(biāo)志,在咬除部分皮質(zhì)后,置釘?shù)纳疃雀淖兛蓪?dǎo)致導(dǎo)向器失誤而削弱其指導(dǎo)性。但是腰段椎弓根發(fā)育相對(duì)良好,