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经皮椎弓根穿刺定位导向的研究进展
发布日期:2018-02-01  来源:中国脊柱脊髓杂志   浏览次数:33
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随着“微创”理念的逐渐推广,外科手术微创化是未来医学的发展方向及主流。在骨科领域,在经皮椎体成形术(percutaneous vertebroplasty,PVP)治疗老年性骨质疏松性骨折成为微创手术的成功典范之后,脊柱外科微创技术、设备得到了迅速的发展,由单纯的PVP发展为经皮椎弓根螺钉固定技术、通道技术等[1]。治疗范围由脊柱创伤扩展到退变性疾病、感染、肿瘤等方面。这些技术均涉及到椎弓根的操作,需准确的定位和精准的经皮椎弓根穿刺。近年来在辅助经皮椎弓根穿刺的定位、导向方面成为研究热点,本文将对经皮椎弓根穿刺定位、导向方面的现状及研究进展综述如下。
1.克氏针定位,X线透视下徒手穿刺
克氏针定位,X线透视下徒手经皮穿刺椎弓根是微创脊柱外科最早使用,现在仍是绝大多数医生采用的方法。具体操作细节Ralph 等人[2]做了详细介绍,并描述了相关并发症。克氏针法除X线透视机外无特殊设备,学习曲线平坦,易于推广,但需反复X线透视下手动调整穿刺进针位点和角度,使得穿刺操作难度大、准确性不够高、手术时间长、增加了损伤临近组织的风险以及增加了手术者和患者的X线辐射量,且对于存在X线遮挡的上胸段实施困难等缺点。
2.计算机影像导航
计算机影像导航的工作原理是在手术过程中使用立体空间定位技术动态追踪手术器械及患者解剖结构的当前位置,并实时显示在患者的二维/三维影像资料上,手术医生通过高解像度的显示屏从各个方位( 轴向、矢状位、冠状位、术野前方透视层面等) 观察到当前手术入路及各种参数( 角度、深度等)[3、4]。通俗的讲,是通过标记物和适当的软件,使得医生能够实时追踪和检测手术器械与解剖结构的相对位置。好比手术器械是汽车,医生是驾驶员,驾驶员看到的是导航地图上汽车的实际位置,而医生所看到的路径图则是由术前及术中的 CT 和 MRI 扫描构成。在导航的帮助下使得医生手术操作像有导航的汽车一样,提高准确率,减少失误,从而提高治疗效果。
计算机影像导航按照其手术器械上空间定位所用的的跟踪传感器不同分为红外定位法(光学传感器)、电磁定位法(电磁传感器)、超声定位法(超声传感器)等;按照基于导航影像的不同分类主要有:术前CT图像、术中CT图像、术中X线透视以及三维ISO—C 3D引导的系统,等。迄今为止,各科研机构已研发了百余套计算机导航系统,包括一些仍在试验阶段的导航系统。目前,应用最多的商业化导航系统包括:ARCADIS Orbic 3D、奇目成像移动式 X 线系统、StealthStation O-Arm、eNLight and NavSuite 以及 VectorVision等[5、6]。
计算机影像导航的潜在优势是肯定的,但也存在一些缺陷,如:标记物的移动和再注册问题、导航视野较小、注册和追踪的准确性、成本效益问题、射线暴露方面,等。特别是对于经皮椎弓根穿刺来说,目前商业化的导航系统尚无法做到,因其工作原理要求必须暴露出骨性标志来标记注册,从而将术前影像与术中实际操作结合,实现导航[7]。
3. 机械定位导向装置
机械定位导向装置是基于术中X线透视成像为基础,根据术前影像资料获得拟穿刺椎弓根数据,在体外设定穿刺参数,固定穿刺导向管,完成经皮椎弓根穿刺。其成本低,无需特殊设备,工作原理简单易懂,工作方式同传统克氏针定位徒手穿刺基本相同,手术医师易于接受。但目前公开的机械定位导航装置均或多或少的存在设计上的缺陷,有的是为开放手术设计的,不能微创经皮使用;有的只能定位,不能导向或只能导向不能定位;有的是二维导向,不能三维导向;有的三维导向是根据术前影像学资料获得穿刺参数,没有考虑到穿刺参数的各种变化,不能将三个参数的所有变化考虑到,等。现将已公开或已获国家专利授权的机械定位导向装置介绍如下:贺石生等[8]研制的平面框架式定位器,简单实用,能快速定位,减少定位时透视次数,但只能用于术前定位,并且只能用于正位定位(图1示)。彭庄等[9]研制的定位尺能正侧为定位,对穿刺失状位导向有帮助,但不易把正侧位图像联系起来,对水平位穿刺导向无帮助(图2示)。姚剑飞[10]设计的椎弓根螺钉定位架(图3示)只是用于定位后标记椎弓根穿刺的皮肤位点,不能导向。李学锋等[11]研制椎弓根瞄准器(图4示)只能用开放手术,并且其导向参数全部是根据术前影像学资料获得。而术前影像图像只能确定水平位角,不能确定穿刺进针位点和失状位角。失状位角会因患者体位改变而改变,并且伤椎、病椎失状位角也会改变,导向难以准确。白波等[12]研制的胸腰椎三维导向器(图5示)可以微创手术使用,但也是在设计确定导向参数时完全根据术前影像学资料,没有考虑到其失状位角的各种变化,导向难以准确,并且只能做单个椎弓根穿刺导向。梁道臣,杨惠林等[13]设计经皮穿刺定位导向装置(如图6示),同样存在在设计确定导向参数是根据术前影像学参数确定的,没有考虑失状位角的改变,并且导向器铰链过多,存在结构不稳定,在实际操作中可能出现偏差。翟浩瀚等[14]设计的基于术前CT图像的经皮椎弓根穿刺导向装置(如图7示),设计巧妙,能比较准确的确定穿刺位点、水平为角,但不能定位,失状位角需术中透视确定。
 
 
2018-02-01
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