可視化胸腰椎椎弓根釘道探子的設計及臨床初步應用

賴必華 黃偉斌 王明森 李煥彬 王曉躍

自從胸腰椎椎弓根鏍釘內固定在臨床應用后,其逐漸變成胸腰椎后路手術中的主流內固定方式,其優良的生物力學特性得到臨床醫師廣泛認可。盡管椎弓根鏍釘置入方法比較成熟,然而臨床上椎弓根鏍釘置入位置不良仍然存在,特別是在胸椎及部分復雜病例中,鏍釘置入位置不良現象更為常見,嚴重可合并血管及神經損傷等并發癥［1-5］。設計出像椎弓根探子一樣使用簡便但又能準確無誤地判斷出椎弓根釘道四壁情況的術中工具,顯得尤為重要。本研究中借鑒椎間孔鏡設計理念,將椎間孔鏡結構簡化和外徑縮小化,設計出可視化椎弓根探子(visual pedicle probe,VPP),并應用于臨床,現將初步結果報告如下。

1 資料與方法

1.1 一般資料 本組11 例需行胸腰椎椎弓根鏍釘內固定患者,其中男7 例,女4 例；年齡26～61 歲,平均年齡(46.30±10.15)歲；胸腰段椎體骨折脫位伴不全截癱1 例,胸腰段椎體骨折6 例,腰椎管狹窄癥4 例。無脊髓損傷表現的胸腰椎骨折,行后路椎弓根內固定撐開復位術；骨折脫位伴不全截癱行后路椎弓根內固定+復位+椎板切除減壓+后外側植骨融合術；腰椎管狹窄癥行腰椎后路椎弓根內固定+椎板切除減壓+經椎間孔椎間融合術(TLIF)。

1.2 VPP 的設計原理及制作 本研究中VPP 設計借鑒椎間孔鏡概念,設計一種可連接內鏡顯像系統椎弓根探子(該設計已申請國家實用新型專利,專利號ZL201921826410.6)。該探子可直接置入椎弓根釘道內,并將椎弓根釘道各方向圖像顯示在顯示屏上,從而準確判斷椎弓根釘道位置是否良好,保證椎弓根鏍釘置入準確性。具體原理如下：目前常用椎間孔鏡包括鏡體和鏡尾兩大部分。鏡尾為與鏡體延伸的外接部分,包括冷光源及成像系統接口、注水、出水通道接口及器械操作通道開口。鏡體為一體化圓柱形結構,集成了鏡頭、器械通道、光源及成像通道、注水及出水通道。鏡體外徑6.3 mm,而其中鏡頭只有1.2 mm,器械通道3.7 mm。

VPP 也包括鏡體和鏡尾兩部分,設計時將椎間孔鏡體及鏡尾中器械通道去除,只保留鏡頭、光源及成像通道和進出水通道,從而將鏡體外徑整體縮小至4.3 mm。見圖1。人體胸腰椎椎弓根直徑大部分在5 mm以上,4.3 mm 外徑鏡體能很輕松進入準備好的椎弓根釘道內。探子整體外形設計成圓柱形結構,探測器前方鏡體部分設計直徑4.3 mm 圓柱形結構,其內集成了鏡頭、光源及成像通道、注水及出水通道。后方直徑及鏡尾直徑與椎間孔鏡相同,以增強設備剛度,并能與常用的內鏡成像系統及光源相連。見圖2。

圖1 可視化椎弓根探測器橫截面示意圖

圖2 可視化椎弓根探測器實物圖

1.3 術中VPP 使用方法及釘道位置判斷 手術中先將VPP 目鏡接口與內鏡顯示器相連,光源接口與冷光源機相連,注水通道經過輸液管與生理鹽水相接。

手術時骨膜下剝離雙側椎旁肌,顯露棘突、椎板及雙側關節突關節,腰椎以橫突中點連線與上關節突外緣連線交點作為進釘點,胸椎以橫突上緣連線與上關節突中外1/3連線交點為進釘點。進釘點去皮質化后,開路器沿椎弓根緩慢進入,透視確認釘道位置良好后,弓絲制備釘道。然后將VPP 鏡頭部分緩慢放入椎弓根釘道內(見圖3),打開與VPP 相連的顯示器、冷光源及生理鹽水,冷光源有照明作用,生理鹽水能將探測器鏡頭周圍滲血沖走保持視野清晰可見。探子鏡頭能將椎弓根釘道內部情況清晰顯示在顯示器上。醫師根據顯示器顯示的椎弓根釘道上、下、內、外壁及前端的情況來判斷椎弓根釘道是否完整和安全。如果四壁及前端均顯示為骨質結構(見圖4),提示釘道位置比較理想；如果有看到軟組織、脂肪或硬脊膜,提示釘道位置不理想,需做相應調整。

圖3 椎弓根探測器術中使用圖

圖4 椎弓根探測器顯示椎弓根釘道四壁圖像

1.4 觀察指標及判定標準 ①術中釘道四壁完整性判斷：如顯示器圖像顯示釘道四壁及頂端均為骨質結構,則判斷釘道良好。如釘道任何一個部位出現軟組織則提示相應釘道壁破裂。②切口引流管拔出后復查胸椎或腰椎正側位片及手術部位椎體CT 平掃及二維重建,在CT 片上評估鏍釘穿破椎弓根方向及程度,并計算鏍釘優良率。鏍釘準確性分為4 級,0 級；鏍釘完全位于椎弓根內；1 級：穿破椎弓根部分＜鏍釘直徑25%；2 級：穿破椎弓根部分為鏍釘直徑25%～50%；3 級：穿破椎弓根部分＞鏍釘直徑50%。0 級和1 級鏍釘位置良好,2 級和3 級鏍釘誤置。

2 結果

所有患者術中VPP 均顯示釘道四壁及前方均為骨質,提示釘道位置良好。置入椎弓根節段及數量：T104 枚,T116 枚,T128 枚,L19 枚,L25 枚,L34 枚,L48 枚,L56 枚。術后復查CT 提示所有鏍釘位置良好,準確性分級均為0 級,鏍釘位置優良率為100%。典型病例影像學資料見圖5。

圖5 典型病例影像學資料

3 討論

3.1 VPP 的臨床意義及優點 現階段術中判斷椎弓根釘道位置主要包括以下幾種方式：①術中透視,該方法只能透正側位片,因受體位及手術部位的影響,其只能反映釘道位置二維圖像,準確性變化較大,部分椎體旋轉病例更難以判斷,術中正側位透視能提高置釘準確性,但仍存在術中誤置風險［6］,對術者技術要求高。有研究表明,傳統透視輔助置釘具有約20%鏍釘破壁率,3.8%嚴重破壁率,在位置不良患者中5.9%患者術后出現神經根刺激癥狀［7］。②術中導航及機器人輔助置釘系統,該系統判斷準確率高,但也不能完全避免鏍釘位置不良［8］。該類設備昂貴,術中使用繁瑣,費時,且輻射量大［9,10］,難以普及應用。③椎弓根探子,手術中釘道準備好后最常用的探查釘道工具,用探子球頭端貼釘道內、外、上、下四壁滑動,根據是否有落空感來判斷椎弓根釘道四壁是否完整。因此該方法主要局限性就是不能提供釘道四壁的直接圖像,依靠術者經驗和手感來判斷釘道四壁的完整性,可靠性因醫師經驗的差異而變化較大,而且術中發現釘道破裂也很難判斷出是哪個方向釘道壁破裂,因此可靠性較差［11,12］。鑒于現有技術的不足,本研究中設計的VPP 具有比較實際的臨床意義。VPP 理論上講既具備了術中透視及椎弓根探子簡便性,又具有高準確性,且不存在射線輻射的損害,設備簡單,使用簡便,易于普及應用。

3.2 可視化椎弓根探測器可靠性及使用要點 VPP 通過外接顯像系統清晰準確地觀察到椎弓根釘道周壁的情況,從而判斷出椎弓根釘道位置是否良好,如果釘道位置不良,根據顯示器圖像可以準確的判斷出哪個方向釘道位置不佳。本研究中所有螺釘釘道置入術中經VPP 確認良好,術后復查CT 結果驗證了術中判斷的準確性。從本研究初步應用結果看,椎弓根釘道探測器術中對釘道位置判斷準確性高,可靠性好。

因器械外徑為4.3 mm,因此術中必須用4.5 以上開路器處理完釘道后再置入VPP 進行觀察,置入時需注意輕柔順釘道方向緩慢進入,防止VPP 器械斷裂。觀察圖像時需注意區分釘道上、下、左、右和前五個方向,如釘道有破裂便于明確具體哪個方向釘道破裂,為調整釘道位置提供指引。

如術中釘道出血較多,可采取將VPP 出水通道暫時封堵等措施以增加局部水壓起到止血作用。

3.3 可視化椎弓根探測器的缺點及改進 因VPP外徑4.3 mm,不適合應用于頸椎及部分椎弓根過細的病例,而頸椎及椎弓根直徑較細病例椎弓根鏍釘置入較為困難,更需要術中對椎弓根釘道位置作出精確判斷。雖然術中使用VPP 探查每個釘道位置時間較短,約1 min,但連接VPP 各種通道需要一定時間,且占據一定的空間位置,可能增加臨床醫師使用的抵觸心理,特別是在簡單病例的使用中。因此未來盡可能將VPP 外徑繼續細化,盡量將圖像顯示屏、光源與探子一體化,便于使用,擴大其在臨床中的使用范圍,更好地為臨床復雜椎弓根鏍釘的置入提供幫助。

綜上所述,VPP 在術中可準確地判斷出胸腰椎椎弓根釘道位置情況,可有效避免置釘位置不良發生。本研究設計的VPP 仍需進一步改進,便于臨床普及應用。因本研究病例數較少,選擇病例相對簡單,未獲得釘道破裂的圖像,且未行對照研究,需進一步研究來評價VPP 在臨床中的實際使用價值。