經皮側后路椎間孔鏡手術穿刺定位裝置的研制*

張 帆　潘 磊*　薛厚軍　區耀南

經皮側后路椎間孔鏡手術穿刺定位裝置的研制*

張 帆①潘 磊①*薛厚軍①區耀南②

目的：研制一種便于準確穿刺、且能夠在經皮側后路椎間孔鏡下腰椎間盤髓核摘除手術中減少X射線透視次數的穿刺定位裝置。方法：通過分析在X射線透視下行經皮側后路椎間孔鏡手術穿刺過程的投影定位原理，參考高溫消毒柜、手術床及人體尺寸，設計并制作經皮側后路椎間孔鏡腰椎間盤髓核摘除手術的穿刺定位器。結果：經臨床驗證，該裝置可達到手術定位準確、調整快速的目的，穿刺成功率高，并能夠有效減少X射線透視次數，且加工成本低，使用方便。結論：經皮側后路椎間孔鏡穿刺定位器的研制使用有利于側后路椎間孔鏡下髓核摘除手術的順利開展，值得臨床推廣應用。

穿刺定位裝置；研制；經皮；椎間孔鏡；椎間盤髓核摘除

［First-author's address］ Department of Spinal and Joint Surgery， Sanshui People’s Hospital， Foshan City， Foshan 528100，China.

經皮椎間孔鏡下腰椎間盤髓核摘除術發展至今已有10年的歷史，各項研究普遍認為該技術要求穿刺精準，提倡依據靶點位置選擇入路，適用于處理絕大多數的腰椎間盤突出［1-5］。經皮側后路椎間孔鏡下髓核摘除手術的穿刺技術較難掌握，由于鏡下操作能夠處理的范圍有限，穿刺如不能夠精準到達靶點，會對手術效果有較大影響，可能誤傷重要組織［3，6-7］。然而，該技術在術前需進行體表定位以及反復穿刺，不但費時、費力，同時增加了醫師和患者的X射線透視次數。因此，本研究通過分析投影穿刺過程，結合現有技術，設計開發一種低成本、穿刺準確、易于使用以及能夠減少X射線暴露的側后路椎間孔鏡穿刺定位器，以便于該技術的開展。

1　投影穿刺原理分析

在對患者進行椎間孔鏡靶點技術側后路手術時，除依據目前常用的定位方法，如腰后正中線旁開10～14 cm、與水平方向呈10o～25o夾角的方向進行穿刺，在依據投影圖像對穿刺方向進行調整的過程中利用投影原理形成目標穿刺方向［11］（如圖1所示）。

圖1　投影原理分析示意圖

在投照時，兩靶點投影構成唯一的一條直線，X射線光源點與靶點投影三點可構成一個平面，由于兩平面相交且只有一條直線，故可以通過正側位投影得到目標穿刺路徑，而醫生通過穿刺針和靶點投影調整穿刺方向的過程，其目的是使穿刺針的投影與靶點構成的直線重合。因此，如果能夠直接通過靶點投影構造出目標穿刺方向，將省去調整穿刺這一過程。

2　穿刺定位器設計方案及使用方法

2.1穿刺定位裝置設計與裝配

穿刺定位器整體設計包含金屬部分和塑料部分。

（1）金屬部分由門型框架、滑蓋、支腳、螺栓、螺絲、螺紋金屬桿以及3節帶螺孔的鋼管通過連接件連接而成的門型框架組成，可通過改變螺栓位置而調節門型框架的高度寬度，其底部安裝滑蓋以及支腳，使其能立于手術臺上，滑蓋與微調螺絲可進一步調整使其平衡。螺紋金屬桿可依據需要選擇孔洞安裝，為塑料件提供支撐。

（2）塑料部分由可穿透X射線的定位網格板、持針尺鉗以及塑料卡鎖組成。X射線定位網格板安裝在金屬框架以及螺紋金屬桿上，塑料卡鎖可在網格板上滑動，用于固定尺鉗，網格孔可插入直徑為0.8 mm的金屬針，在投影中作為定位點用（如圖2所示）。

圖2　穿刺定位器、人體數字模型和手術臺模擬圖

2.2穿刺定位器使用方法

術前安裝好金屬框架，金屬框架經高溫消毒，塑料配件使用低溫消毒。椎間孔鏡手術患者擺體位、消毒鋪單后，將金屬框架置于手術床上合適位置，安裝網格板，檢查網格板表面與C-臂X射線機投影方向是否基本垂直，目標椎間隙是否大致處于透照中心位置。正側位透照1次，檢查網格板網格是否清晰顯示，椎間隙靶點是否位于網格最清晰的位置，如果滿足上述兩個條件，在影像上找出靶點在網格上的位置，在網孔板相應孔中置入配套直徑為0.8 mm、長度為3～4 cm的金屬針，為可靠起見，可再進行一次驗證透照，了解標識靶點的金屬針其中1個顯影是否為1個點。利用其2枚金屬針裝配尺鉗，鎖緊卡鎖，尺鉗即固定在網格板上。固定好2個尺鉗后使用穿刺針穿過2個尺鉗中央縫隙，利用不同方向的尺鉗對穿刺針的夾持作用，使穿刺針處于尺鉗中央平面的交線方向上，從而達到準確定位穿刺達到靶點的目的（如圖3所示）。

圖3　網格投影效果圖

3　討論

目前，有利用控制穿刺點位置和穿刺針角度原理開發的器械，如機器人技術以及“經皮脊柱微創用定位器”等。前者成本高，為避免患者體位變動、X射線投照方向變化及X射線投影放大率等因素的影響，往往開發有配套的配準算法，用于將術中與術前影像的配準，無形中進一步增加了成本［8］；后者則適用于椎間盤切吸術，穿刺方向與患者水平面夾角不大的情況［9］。也有學者開發了定位的金屬網格，該網格僅具有定位功能，且其網格較大，定位準確性受影響，術前需要進行透視定位并標記［10］。

3.1穿刺定位器的使用優勢

本裝置相對于現有技術具有以下優勢：①金屬框架的材料、尺寸選擇合理，結合人體、手術床、C-臂X射線機透照、高溫消毒柜尺寸以及要求設計，設計上充分考慮側后路椎間孔鏡穿刺安全角度［11-12］；②結構簡單自由度高，符合人體工程學原理以及醫療設備質量要求，且裝配一次后，即可進行整體高溫消毒，使用方便［13-14］；③網格板網孔小精度高，投影效果好，能夠滿足準確定位、快速調整的目的，完全節省術前透視劃線的過程；④經初步驗證，本裝置定位導向原理可靠準確誤差小，在理想情況下僅需進行正位和側位投照各1次，即可準確完成導向穿刺，且一針命中率高；⑤調整穿刺方向方便，調整時不需要進行再次透照，依據投影圖像，改變金屬針置入的網格孔，安裝尺鉗再次穿刺即可；⑥由于其具有持針功能，醫生可離開手術臺進行透視，無需手持在透視下進行穿刺調整，從而能夠加強對醫生與患者的放射保護。

3.2穿刺定位器的成本優勢

本裝置全套金屬部件使用304不銹鋼材料，由專業的外科植入物生產企業高精度加工而成，其成本僅為2500元左右。初步研究使用的塑料部件由專業醫療器械廠使用進口醫用材料通過三維打印技術加工而成，全套成本僅為6000元左右，而將來使用注塑技術批量生產，預計單套成本＜500元，完全符合本研究設計的低成本要求，便于醫院購置接受其價格。

4　結語

本研究按照“轉化醫學”理論研制的側后路椎間孔鏡穿刺定位器設計合理，結構簡單，成本低廉，使用方便，經初步驗證，其穿刺準確性、一針命中率高，能夠有效降低透視次數，應能滿足臨床需要［15］。為使穿刺定位器裝置更快進入臨床使用，本研究將進行后續流程如臨床實驗驗證其效果，并加以改進及進一步完善使用方法，便于臨床推廣應用。30（3）：225-231.

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Research and development of puncture guiding device for transforaminal percutaneous endoscopic discectomy

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ZHANG Fan， PAN Lei， XUE Hou-jun， et al// China Medical Equipment，2016，13（8）：1-3.

Objective： To develop a type of puncture guiding device for transforaminal percutaneous endoscopic discectomy， which is convenient for accurate puncture and helpful for reducing the times of phnendoskiascope. Methods： This device was designed on the basis of analysing the process of transforaminal percutaneous puncture and the dimensions of high temperature disinfection cabinet， operating-table and human body. The designed device was fabricated by 304 stainless steel and plastic material. Results： The device is low-cost and convenient to use. Through a verification test and tryout， it is helpful to puncture accurately and reduce the times of phnendoskiascope.

Conclusion： The puncture guiding device is helpful for the transforaminal percutaneous endoscopic discectomy and worth popularizing in clinical application.

Puncture guiding device； Research and development； Percutaneous； Transforaminal endoscopic spine system；Diskectomy

1672-8270（2016）08-0001-03 ［中圖分類號］R197.39

A

張帆，男，（1980- ），碩士，副主任醫師。佛山市三水區人民醫院脊柱關節科，研究方向：數字骨科。

10.3969/J.ISSN.1672-8270.2016.08.001

廣東省醫學科研基金（A2014733）“經皮側后路椎間孔鏡穿刺定位器的設計與臨床應用”

*專利：國家實用新型專利（ZL201320246727.9）

①佛山市三水區人民醫院脊柱關節科 廣東 佛山 528100

②佛山市施泰寶植入物公司 廣東 佛山 528100

zhangfanyisheng_01@163.com

2016-01-10