電磁導航系統輔助后交叉韌帶重建脛骨隧道定位的效果評價

胡鵬宇，余志平，劉端正，賈國慶，張海清，叢海波

(青島大學附屬威海市中心醫院運動醫學科，山東 威海 264400)

隨著高能量創傷的增多，后交叉韌帶(posterior cruciate ligament，PCL)損傷較之以前更為多見，約占膝關節急性韌帶損傷的20%[1]。若不行手術治療，嚴重破壞膝關節穩定性[2]，易引起遲發性膝關節退變[3]。目前主流手術方式為關節鏡下后交叉韌帶重建術，但由于PCL止點位置較深，且與腘窩血管神經毗鄰，給手術帶來困難[4]，如何在安全的前提下重建PCL并獲得滿意的膝關節功能一直是研究的焦點。筆者通過電磁導航技術來定位脛骨隧道，輔助PCL重建，取得較好效果，現報告如下。

1 資料與方法

1.1 一般資料 新鮮冰凍成人下肢膝關節標本30例，不計性別、年齡及左右側，標本由青島大學附屬威海市中心醫院提供，本研究通過青島大學附屬威海市中心醫院倫理委員會審查，依托青島大學醫學院及威高機器人有限公司，研究開展前已行3D打印膝關節模型實驗驗證。

1.2 建模 術前掃描30例膝關節CT，將數據導入電磁導航系統，導航設備由威高機器人有限公司提供。所有標本均做腘窩處切口解剖出后交叉韌帶于脛骨的止點，清理足印區，以止點中心為圓心標記半徑7.5 mm同心圓，逐層縫合切口。

1.3 手術方法

1.3.1 安裝及注冊、校準導航設備 將電磁定位Maker固定于脛骨結節下方骨性結構明顯處，注冊，采用描點法完成二次配準(見圖1)，將脛骨導向器上的定位套筒進行校準。于導航工作站的實時圖像上規劃最優脛骨隧道路徑(見圖2)，測量脛骨平臺水平面與脛骨隧道所成角度、隧道長度并記錄。

圖1 采用描點法完成配準大體照及示意圖

圖2 導航工作站完成路徑規劃示意圖

1.3.2 關節腔清理、重建脛骨隧道 作常規內側及外側入路，關節鏡下清理關節腔(見圖3)，暴露手術視野。將裝有定位裝置的后交叉韌帶重建脛骨定位器置于關節內，此時“虛擬導向套筒”實時出現在導航工作界面上，并隨著導向器位置實時變化。調整“虛擬導向套筒”位置、角度直至達到術中規劃方案的要求，沿導向套筒方向鉆入克氏針，術中C型臂透視標準側位片，測量脛骨隧道與脛骨平臺矢狀角度及隧道長度，沿原腘窩切口解剖出后交叉韌帶于脛骨止點足印區，測量出針點距足印區圓心距離并記錄(見圖4)。

圖3 關節鏡下常規入路行關節腔清理

圖4 驗證出針點位置大體照

2 結 果

在納入研究的30例膝關節中，每例穿刺次數均為1次，28例出針點位于術前規劃好的足印區內，2例偏差較大，且導致脛骨隧道后壁破裂。按針尖距圓心的距離分為三度，優(一度)：≤2.5 mm；良(二度)：>2.5 mm且≤5 mm；合格(三度)：>5 mm且≤7.5 mm；無效：>7.5 mm。其中優19例，良5例，合格4例，無效2例；有效率93.33%，有效例數中優良率85.71%(24/28)。術前規劃矢狀角度(59.72±2.32)°，術后實測(59.55±2.35)°，誤差(0.16±1.9)°；術前規劃脛骨隧道長度(69.56±2.79)mm，術后實測(70.34±2.38)mm，誤差(-0.78±2.27)mm。術前規劃脛骨虛擬隧道矢狀角度、長度與術后實測比較差異均無統計學意義(P>0.05)。

3 討 論

膝關節后交叉韌帶起于股骨內髁的外側面，止于脛骨平臺髁間嵴后方之間，平均長度為37 mm，是維持膝關節穩定的重要結構[5]，主要作用是限制脛骨后移、穩定膝關節旋轉中心[6]。關節鏡下重建PCL，傳統選用前內及前外側入路下重建脛骨隧道技術，但PCL止點位置較深，與腘窩血管神經毗鄰，脛骨隧道內口與腘動脈之間的平均距離約6mm，傳統入路無法充分顯露PCL下止點以及后側間室，從而導致無法精確定位脛骨隧道內口[7]，且在脛骨隧道建立過程中易發生腘窩血管神經損傷[8]。

目前尚無一種理想的、被廣泛接受的PCL重建方法，在眾多影響PCL重建術后效果的因素中，術后殘存松弛[9-11]現象是有待解決的主要問題之一。而移植物與脛骨隧道口之間相互磨損，導致移植物機械強度下降、隧道口擴大與其形成密切相關，又被稱為“殺手轉彎”[12-13]，要減少“殺手轉彎”效應必須加大脛骨隧道與移植物之間的角度以減少磨損[14]。有研究表明，有效長度較短的移植物比較長的移植物具有更高的拉伸剛度和移植物抗性[15]，因此對脛骨隧道三維空間位置提出了很高的要求，在保證隧道出口位置準確性(位于后交叉韌帶的脛骨解剖區域內)的同時還需控制隧道的矢狀面角度。隨著關節鏡器械的發展，雖然后交叉脛骨定位器很好的解決了此問題，但受限于關節鏡視野、二維視效及個體差異性，實際手術操作中還是很難做到精確定位，主要有以下原因：(1)缺乏重復性良好的標志點來辨認交叉韌帶殘留印記，使得定位插入點困難。(2)個體差異性大，無法用統一的解剖理論來指導操作。(3)關節鏡視野局限，即使有經驗的手術醫生也很難在二維視效下完成定位。(4)追求更靠下的脛骨隧道出口，容易導致后壁破裂；而太靠上的出口又帶來生物力學的改變，無法滿足高強度運動及維持膝關節較好的穩定性。

在電磁導航輔助定位下行后交叉韌帶重建，體現了其獨特的優越性。(1)定位準確：本組30例膝關節中，93.33%的出針點位于足印區內，有效例數中優良率可達85.71%(24/28)，術前即可準確測量脛骨隧道長度，可避免鉆頭過長損傷緊貼脛骨后緣的腘血管神經；術前規劃脛骨隧道矢狀角，在本組有效的28例膝關節中，平均矢狀角(59.55±2.35)°，誤差為(0.16±1.9)°，實現“角度最大化”[16]，有效避免“殺手轉彎”效應，減小反復調整導針所帶來的附加損傷[17]。(2)術前規劃，縮短手術時間：術前規劃路徑，避免術中的反復定位耗時，減低術后因手術時間過長帶來的并發癥，在3D圖像實時導航輔助下穿刺，降低了手術難度。(3)減少輻射暴露：其導航原理是當帶有電磁感應線圈的部位進入三維磁場中時，根據磁場發生器間的相對位置以及探測器監測到的信號，就可以確定目標的位置和方向，無輻射危害，且其相對于其他光學手術導航等具有定位精準、無術中遮擋等優勢。但也存在一定局限性：本組30例膝關節中，2例定位偏差較大，筆者分析與術中“漂移”[18]有關(我們將手術對象的解剖位置在三維空間內相對移動稱為“漂移”現象)，且術前配準也有較大難度，目前尚不具有明顯優勢的配準方式。本組實驗缺少有效的對照組與大數據樣本，且實驗于下肢膝關節標本上進行，無法進行有效的關節功能評分來評估術后恢復情況。目前電磁導航下手術正在開展，仍需要更多大樣本數據與對照實驗來驗證，但無論從哪個方面講，電磁導航技術仍具有獨特的優越性，必將為開展更智能的臨床手術添上濃墨重彩的一筆。