新型C1側塊-C2椎弓根螺釘置釘導向器的臨床應用

盧奕霖，朱 健，孫凱強，魯瀾濤，孫璟川*，史建剛*

1.海軍軍醫大學基礎醫學院學員十三隊，上海 200433

2.海軍軍醫大學長征醫院骨科，上海 200003

3.海軍軍醫大學基礎醫學院學員四隊，上海 200433

側塊螺釘和椎弓根螺釘適用于寰樞椎脫位、非創傷性寰樞椎不穩、寰樞椎先天性畸形等疾病，在臨床實踐中應用廣泛。生物力學研究證實，側塊螺釘和椎弓根螺釘具有優越的穩定性，同時，側塊螺釘和椎弓根螺釘的位置不受后弓完整性的影響［1］。

C1，2解剖結構復雜，一直是脊柱外科研究的熱點問題［2］。上頸椎的背外側部分被多層肌肉覆蓋，術中需要剝離肌肉層并暴露側塊/椎弓根上緣以確定螺釘的預定位置。操作不當會導致醫源性神經、血管損傷，引起如延遲性出血、動靜脈瘺等并發癥，嚴重者甚至會導致死亡［3-4］。許多學者提出了不同的后路內固定技術，Magerl團隊［5］提出的C1，2經關節螺釘固定技術是一個常見的選擇，但由于20%的患者存在解剖結構的變異，較大的椎動脈損傷風險限制了該技術的推廣［6-7］。Gallie［8］提出的后路線纜技術的融合率達82%，但該技術需要完整的后弓作為附著結構。此外，傳統的內固定手術還需要頻繁進行術中透視檢查，而大劑量放射會對患者和醫務人員的身體健康產生不良影響［9］。據報道，頸椎椎弓根螺釘錯位的發生率為5% ～ 41%［10-11］。當經驗較少的醫師處理緊急情況而缺乏醫療資源時，這一比例將不可避免地增加。因此，本研究組設計了一種新型C1側塊-C2椎弓根螺釘置釘導向器輔助寰樞椎置釘，并進行了初步的臨床應用，現報告如下。

1 資料與方法

1.1 一般資料

2017年7月—2019年9月，64例患者在海軍軍醫大學長征醫院接受C1，2重建。其中16例由經驗較豐富醫師在導向器輔助下完成置釘（A組）；16例由經驗較豐富醫師徒手置釘（B組）；16例由經驗較少醫師在導向器輔助下完成置釘（C組）；16例由經驗較少醫師徒手置釘（D組）。A、B組手術由同一位高年資寰樞椎手術經驗豐富（完成上頸椎置釘20例以上）的主任醫師完成。C、D組手術由同一位寰樞椎手術經驗較少（完成上頸椎置釘不足20例）的主任醫師完成。本研究所有參與者均已簽署知情同意書。本研究通過本院醫學倫理委員會審批（2017SL039）。4組患者一般資料差異無統計學意義（P＞ 0.05，表1），具有可比性。

表1 4組患者一般資料Tab. 1 General data of patients in 4 groups

1.2 導向器設計及制作

將薄層CT掃描結果以dicom格式導入Mimics中，建立3D模型。根據Lu等［12］的螺釘置入標準預設3.5 mm C1側塊-C2椎弓根螺釘釘道。從背面觀察，C1側塊和C2椎弓根分別被后弓和棘突分為上部和下部。依上下部側塊凸起的坡面設置C1導向器的兩分叉貼合部，依C2椎板上緣和椎弓根內側設計C2導向器的爪狀結構（圖1）。在不同患者中重復此過程50次，根據50例患者制作的導向器的參數平均值確定通用導向器參數。C1手柄與導管之間的角度為17.8°；C2手柄與導管之間的角度為25.3°；C1導向器導管長度為56.10 mm，內徑為1.85 mm，外徑為3.50 mm；C2導向器導管長度為66.39 mm，內徑為1.85 mm，外徑為3.40 mm。

圖1 C1側塊-C2椎弓根螺釘置釘導向器Fig. 1 C1 lateral mass-C2 pedicle screw insertion navigation system

1.3 手術過程

患者常規全身麻醉后取俯臥位，切開皮膚、皮下組織及項韌帶，使用骨膜剝離器貼骨面剝離頸椎后部軟組織，顯露C2棘突和C1后弓及其兩側側塊關節和上部C1側塊和C2椎弓根后部。A、C組將C1導向器的2個二分叉貼合部跨過后弓，放置于C1側塊的上下部；將C2導向器的爪狀結構扣在椎板上緣和椎弓根內側（圖2），使用手鉆沿導向器導管對預設釘道進行開孔，之后沿孔置入直徑為3.5 mm的椎弓根螺釘，完成內固定。B、D組采用徒手置釘法置入直徑為3.5 mm的椎弓根螺釘。患者術后沒有接受特殊臨床護理或服用其他藥物。

圖2 導向器的術中應用Fig. 2 Intraoperative application of navigation system

1.4 評價方法

記錄每枚螺釘的置釘時間。術后采用CT掃描測定螺釘置入的準確性，根據螺釘的位置進行分級。螺釘未接觸椎弓根外側皮質為0級，突破外側皮質＜ 2 mm為1級，突破椎弓根外側皮質≥2 mm且≤4 mm為2級，突破椎弓根外側皮質＞ 4 mm為3級。由2名脊柱外科醫師單獨閱片評價，結論不統一時請一位高年資主任醫師復評。

1.5 統計學處理

采用SPSS 25.0軟件對數據進行統計分析。正態分布的連續變量以±s表示，組間比較采用t檢驗；分類變量以例表示，組間比較采用χ2檢驗；以P＜ 0.05為差異有統計學意義。采用logistic回歸分析研究新型C1側塊-C2椎弓根螺釘置釘導向器輔助置釘的學習曲線。

2 結 果

A組C1、C2置釘準確率均高于B組，差異有統計學意義（P＜ 0.05，表2、3），2組置釘時間差異無統計學意義（P＞ 0.05，表2、3）。C組置釘時間低于D組，準確率高于D組，差異均有統計學意義（P＜ 0.05，表2、3）。

表2 各組C1置釘時間及螺釘等級Tab. 2 Time of screw placement and screw grade in C1 of each group

經驗較少醫師采用導向器在C1、C2置釘時間的學習曲線：y=-16.25lnx+453.41；y=-26.82lnx+ 471.04。經驗較豐富醫師采用導向器在C1、C2置釘時間的學習曲線：y=-25.05lnx+463.17；y=-8.747lnx+ 422.73。學習曲線（圖3）示經驗較少醫師采用導向器輔助置釘的學習曲線趨于穩定的手術次數分別為12次（C1）和13次（C2），經驗較豐富醫師分別為12次（C1）和10次（C2）。

圖3 導向器置釘時間學習曲線 Fig. 3 Learning curves of screw placement with navigation system

表3 各組C2置釘時間及螺釘等級Tab. 3 Time of screw placement and screw grade in C2 of each group

3 討 論

寰樞關節包括寰椎、樞椎及其附屬結構，如項韌帶、十字形韌帶和翼狀韌帶等［13］，與其鄰近肌肉在維持頸枕部的穩定性方面起著重要作用［14-15］。寰樞椎作為連接顱骨和軀干的結構，其發生創傷性不穩、炎性關節炎、先天性畸形和惡性腫瘤等時常需要手術來重建其穩定性［16］。C1，2經關節螺釘固定技術與后路鋼絲內固定技術相結合可提供即刻穩定，植骨融合率較高，但該技術需要去除C1和C2的部分結構，增加了椎動脈損傷風險，超過20%解剖變異患者不能使用這種固定方法，且該技術對肌肉的充分剝離也與微創外科概念背道而馳［16-17］。1939年，Gallie［8］提出了后路線纜技術，這種技術可以顯著降低寰樞椎脫位復發的風險，但是其抗旋轉和抗矢狀面位移能力不佳，限制了其廣泛應用［18］。Brooks等［19］改進了Gallie技術并增強了其抗旋轉穩定性，將融合率提高到約93%，簡化了手術過程，并可以有效緩解患者的頸部疼痛。但是，Gallie和Brooks技術均要求患者具有完整的后弓以提供穩定性［8，19-21］。1994年，Goel等［22］提出了C1側塊螺釘技術和C2椎弓根螺釘技術，該技術具有良好的內固定效果和較為簡單的手術步驟［23-24］，術后臥床時間也比其他術式短［25-26］，但存在椎動脈損傷和椎弓根骨折等并發癥［20］。

作為連接頭部和脊柱的重要結構，寰樞椎被復雜的肌肉、神經和血管系統包圍，包括頸深屈肌、枕大神經和椎動脈等［27-29］。置入C1側塊和C2椎弓根的螺釘可能損傷周圍軟組織并引起相應的并發癥。傳統的置釘技術需要術中透視來進行實時定位［30］，透視輻射對醫患人員的健康有不良影響，甚至會增加罹患腫瘤的可能性［31］。

置釘導航模板首先被應用于髖關節和膝關節［32］。近年來，隨著3D打印技術的發展，快速原型個性化螺釘置入導板（RPDT）在脊柱外科得到快速發展［33］。RPDT的應用提高了螺釘置入的準確性，并減少了術中透視的輻射劑量，是計算機輔助技術在脊柱外科中的重要應用。但是，RPDT仍然存在一些缺陷，其個性化定制生產時間長、生產過程復雜，需要棘突完整且軟組織完全剝離，對野戰、急救等特殊環境的低適應性，限制了其應用［12，25，34］。2011年，Lu等［12］研制了一種新型RPDT，但該裝置通過后弓定位螺釘放置點，要求患者具有完整的后弓結構，然而寰樞椎骨折患者后弓結構常存在斷裂、分離的問題，部分患者還存在后弓缺如的情況，這些原因限制了該裝置的應用。

本研究組研制的新型C1側塊-C2椎弓根螺釘置釘導向器不以后弓作為附著結構，使導向器可適應更多疾病。另外，本導向器在簡化手術操作方面作出了改進，結果表明，無論在C1還是C2，經驗較少醫師的手術時間都顯著縮短，且置釘準確性顯著提高。經驗較少醫師可使用此技術快速學習C1側塊-C2椎弓根螺釘置釘技術。經驗較少醫師和經驗較豐富醫師同時使用導向器進行置釘的學習曲線表明，熟練掌握本導向器所需的手術次數相差不大，說明本導向器易于學習使用。傳統的置釘技術需要術中透視來進行實時定位，導向器的使用可有效減少術中輻射劑量。

綜上，新型C1側塊-C2椎弓根螺釘置釘導向器輔助置釘安全有效，適用于野戰和急救等醫療條件有限的極端情況。但本研究為單中心回顧性研究，未來尚需多中心隨機對照研究對結果進行前瞻性驗證，且該導向器僅適用于具有固定參數的患者，在寰樞椎解剖結構變異患者中的應用情況不盡如人意。