微辐射技术在导航引导经皮椎体成形术中的应用

贾 硕 李建哲 王 镝 陈 阳 艾纯华 刘 博 尹珍光

(中南大学湘雅二医院，湖南 长沙 410011)

微辐射技术在导航引导经皮椎体成形术中的应用

贾 硕 李建哲1王 镝1陈 阳1艾纯华1刘 博1尹珍光1

(中南大学湘雅二医院，湖南 长沙 410011)

目的 探讨微辐射技术在导航引导经皮椎体成形术(PVP)中减少辐射的效果。方法 通过3项手术器械(体表椎体定位器、经皮导航动态参考架、导航专用穿刺针)的研制和2项引进技术(双铅板和骨水泥液压输送)的应用，与现有导航引导下PVP进行对比。因单椎体骨折行PVP患者80例，随机分为改良组和对照组各40例，改良组使用通过3项手术器械研制和2项引进技术的应用得以改良的微辐射技术，对照组使用目前国内医院常用的导航引导下PVP，术后随访12个月，观察分析手术前后VAS评分、平均手术时间和术者暴露剂量。结果 80例椎体成功注射骨水泥，无严重并发症，术后随访时间8～24个月，平均16个月，所有患者手术前后VAS评分均有显著差异，两组间差异不明显。改良组平均手术时间少于对照组，术者暴露剂量明显低于对照组(P<0.01)。结论 采用微辐射技术的导航引导下PVP，能有效缩短手术时间，特别是能明显减少术者暴露剂量，大大提高了需反复承受医疗辐射术者的人身安全。

椎体成形术；微辐射技术；骨质疏松

术中三维红外线导航引导下的经皮椎体成形术(PVP)具有精确、安全的优点，现有的导航引导下的PVP操作较为繁琐，且术中三维CT扫描对于医护人员的辐射较大，使本术式的发展受到了一定的限制。为了简化导航引导的过程和减少术中的辐射损害，我们应用自行研制的配套器械对该术式的细节操作进行了一系列的改良，并与现有的导航下PVP的临床治疗效果进行了比较。

1 资料与方法

1.1 一般资料 2014年6月至2016年6月我科因单椎体骨折行PVP患者80例，男31例，女49例；年龄55～93岁，平均66.3岁。随机分为改良组和对照组。改良组40例，男11例，女29例；年龄为62～89岁，平均62.3岁。对照组40例，男15例，女25例；年龄为60～93岁，平均70.4岁。

1.2 方法 (1)辅助检查:术前均行以骨折椎体为中心的正侧位X线及磁共振成像(MRI)检查，如出现脊髓及马尾神经损伤症状加行CT检查，明确椎体后壁是否完整。(2)收治标准：选择胸腰段(T11～L2)单节压缩骨折，由MRI确定骨折未愈合，但要求骨折椎体后上缘未压迫脊髓及神经根、前缘压缩不超过50%。(3)术前准备：药物调整患者心肺功能，必要时给予雾化吸入；血压必须控制稳定，术前晚常规给予镇静药物保证睡眠；专职护士监督患者俯卧位必须30 min以上，同时监测血压；向患者详细讲解手术过程及疼痛程度，尽量去除患者因未知产生的紧张情绪。

1.2.1 导航手术器械改良原理及应用方法

1.2.1.1 体表椎体定位器 现有导航引导下PVP惯用克氏针十字定位法，对于胸腰段骨折需从腰骶部特有解剖结构向上前后位平移透视确定骨折椎体节段，之后侧位透视具体明确伤椎，透视量较大。改良后的体表椎体定位器紧贴脊柱后方的棘突并向一侧延伸到腋中线，固定后可在椎体前后位1～2次点透结合侧位1次点透后，通过C臂机显示器上的图像留存对比功能直接确定骨折椎体及导航参考架植入位置。

1.2.1.2 经皮导航动态参考架 现有导航参考架固定技术是在骨折椎体的上位或下位棘突上方开口1.5～2 cm，电刀切开皮下、筋膜及剥离棘突两侧附着的腰背肌肉，将参考架钳夹于棘突上，仍会给患者带来一定创伤，并因患者局麻下的腰椎后弓角度改变可引起棘突位置相对于骨折椎体的轻微改变，导致一定的导航误差。本研究中的改良部分在于优化参考架的固定方式及固定位置。改良后的参考架经皮不开口从棘突尖部向根部及两侧椎板钉入钢针，实现在骨折椎体骨质上的牢固固定，且因体积较小而并不阻碍椎弓根部位的穿刺针进针点。这减小了患者术中创伤，加快术后恢复速度并避免了腰椎后弓角度改变可能引起的术中导航误差。

1.2.1.3 导航专用穿刺针 现有导航系统的穿刺针是为行椎弓根螺钉固定制作，与椎体成形术中的椎弓根穿刺针并不配套，需要经过导丝的多次置换才能完成穿刺，费时费力并引起较多的出血。而本研究研制的导航专用穿刺针专为配合骨水泥注射针，将骨水泥注射针的套管无缝隙套在导航专用穿刺针上，在导航引导下直接穿刺进入椎体预定位置后，正侧位透视确定无明显误差后取出导航专用穿刺针，保留套管即可注入骨水泥。

1.2.2 手术方法

1.2.2.1 手术方法比较 改良组：在生命体征监护仪监测下，静脉给予少量镇静麻醉，患者俯卧于导航专用碳素床，连接导航及术中三维C臂系统，用改良后的体表椎体定位器通过2～3次点透确定骨折椎体及棘突对应的体表位置并标记。待患者心率及血压平稳后，给予棘突上皮肤、皮下、筋膜、肌肉及骨膜局部浸润麻醉，将改良的参考架经皮钉入骨折椎体棘突及椎板内，确保稳定性后行术中三维扫描。将骨水泥注射针的套管无缝隙套在导航专用穿刺针上，红外线注册后，在导航引导下直接穿刺进入椎体预定位置后，正侧位透视确定无明显误差后取出导航专用穿刺针，保留套管，置入骨水泥注射针，连接KMC液压骨水泥输送系统，双铅板保护术者及麻醉师，在生命体征监测及C臂机正侧位反复透视监护下安全注入骨水泥。骨水泥注射全过程在C臂机正侧位透视监测下进行，一旦发现静脉或椎管后缘渗漏立即停止。

对照组：在生命体征监护仪监测下，静脉给予少量镇静麻醉，患者俯卧于导航专用碳素床，连接导航及术中三维C臂系统，用克氏针十字定位法确定骨折椎体及上位或下位椎体棘突对应的体表位置并标记。待患者心率及血压平稳后，用尖刀棘突上方纵向开口1.5～2 cm，电刀切开皮下、筋膜及剥离棘突两侧附着的腰背肌肉，将参考架钳夹于棘突上，确保稳定性后行术中三维扫描。红外线注册导航探针、开口器及开路器，配合导丝使用经皮椎弓根钉植入方式完成一侧椎弓根通道，沿导丝植入骨水泥穿刺针的中空套管，退出导丝，再植入骨水泥穿刺针。在正侧位透视确定无明显误差后用1 ml容积的骨水泥注射器注入骨水泥，在注入过程中需佩戴铅手套及铅衣套装防止辐射伤害。骨水泥注射全过程在C臂机正侧位透视监测下进行，一旦发现静脉或椎管后缘渗漏立即停止。

1.3 术后处置 手术结束后患者保持俯卧位，可少许活动四肢及头颈部，监测骨水泥凝固时间，目前我科使用脊柱专用骨水泥常温凝固时间约10 min。翻身平躺过程保持缓慢平稳，避免血压进一步波动。因给予静脉镇静药物，需术后生命体征监护2 h，使用抗菌药物24 h预防术后感染。平卧24 h后可佩带腰围下地大小便，72 h后正常下地活动。患者需常年坚持抗骨质疏松药物治疗，定期检测肝功、肾功指标及骨密度。

1.4 随访 术后平均7 d出院 ，术后随访12个月，按术后1 d、2 w、3个月、半年、1年共5个时间点进行跟踪随访，观察并分析手术前后VAS评分、平均手术时间和术者暴露剂量。

1.5 统计学处理 采用SPSS17.0软件进行t检验。

2 结 果

所有患者均成功完成导航引导下PVP，两组患者术后即刻行三维扫描影像评估，均无椎弓根穿破病例。术后随访均无椎体感染，无椎体再骨折，术后5例患者出现临近上位椎体骨折；改良组一次穿刺成功率为100%，对照组为86.7%，两组患者均未发现有骨水泥渗漏到椎管内，但改良组有1例渗漏至上位椎间盘内及1例渗漏至椎旁静脉血管中。对照组有3例渗漏至上位椎间盘内及5例渗漏至椎旁静脉血管中。两组发现渗漏后均及时停止注射，术后1年内随访未出现明显后遗症。术者暴露剂量由专业的辐射检测器在术中置于术者胸前进行测量，单位为mSv。

2.1 术前术后VAS评分比较 两组手术前、后VAS评分比较差异有统计学意义(P<0.01)，而两组间比较无统计学意义(P>0.05)。见表1。

2.2 两组患者平均手术时间、术者暴露计量比较 改良组平均手术时间〔(32.30±4.94)min〕显著短于对照组〔(37.37±2.47)min，P=0.047〕，术者暴露计量〔(0.72±0.37)mSv〕低于对照组〔(2.44±1.69)mSv，P=0.000〕。

表1 两组手术前、后VAS评分比较

与术前比较：1)P<0.01

3 讨 论

在本研究的随访中，术后有5例患者出现临近上位椎体的骨折，3例为再次摔伤，2例并无明显外伤史。国内外一些脊柱领域的专家也对PVP术后邻近椎体骨折进行了重点关注，相关报道称〔1，2〕，PVP及经皮球囊扩张椎体后凸成形术(PKP)术后再发椎体骨折的概率为8%～52%，而在这些再发骨折中41%～69%发生在术后椎体的邻近节段。Lindsay等〔3〕认为邻近椎体的再次骨折与老年性骨质疏松的自然病程变化息息相关，而Lin等〔4〕认为其主要原因为骨折椎体在术后其骨质的刚度等生物力学特性发生明显改变，这将导致脊柱生物力学的整体改变，从而引起邻近椎体承受的压力产生了巨大改变。Baroud等〔5〕报道椎体的强度在注入充分的骨水泥后出现了显著改变，约为相邻未注入椎体的35倍，同时通过压力探针探测到其邻近椎间盘内的静态压力也剧增，导致邻近椎体节段的终板在动态活动时受到的压力明显增加，更易诱发骨折。

近年来，在脊柱骨科中微创的概念日益升华，从CT引导下等离子射频消融术的低温，到椎间孔镜下的微细操作，以及现有的导航引导下经皮椎弓根螺钉植入术和PVP的经皮操作等，均体现了对精确操作、减少误差及减少术中创伤的核心要求。本研究的微辐射技术的核心思想也是减少术者受到的辐射伤害。本研究通过3项手术器械的研制和2项引进技术的应用，有效缩短了手术时间，特别是能明显减少术者的暴露剂量，大大提高了需反复承受医疗辐射的术者的人身安全。其适应证与禁忌证同现有的导航引导下PVP大体一致。其优点主要体现在：(1)微辐射：体表椎体定位器可以减少透视次数和C臂机操作时间，有效减少医患双方的辐射伤害。从定位到骨水泥注射过程中下的双铅板保护技术再配合液压骨水泥输送系统技术，使得整个透视过程中术者及麻醉师均在铅板的安全保护下，大大削弱了辐射伤害，这对于需日常参与PVP术且无法在透视时远离的术者和麻醉师的身体健康来说意义重大。(2)微创：本次研制的导航专用穿刺针与目前常用的椎弓根钉植入法比较，可大幅度减少易发生导航误差的手术步骤，节约手术时间，且因专用穿刺针直径较椎弓根开口器小，能减少对椎弓根的破坏从而减轻因骨质破坏产生的剧烈疼痛，有利于患者的手术安全。本次研制的经皮参考架固定时不用皮肤开口及软组织电刀剥离，无需术后缝合，减轻患者术中及术后疼痛，缩短住院时间。(3)精准：本次研制的导航专用穿刺针一次成功穿刺率达100%，充分发挥了导航精准定位的优势，研究认为使用椎弓根钉植入法进行椎体成形术的椎弓根穿刺，存在导航下多器械引导的误差加大问题，同时因开路器和穿刺针直径不匹配的问题导致非同心轴偏移，导致误差加大，从而出现穿刺失败。另一方面，经皮固定的导航参考架对于绝大多数患者可稳定固定于骨折椎体自身棘突之上，对于局麻手术的患者避免了因腰椎后凸角度改变带来的导航误差，也提高了手术的精准度。

本研究的灵感来源于我科对于脊柱微创治疗的不断临床实践和反思，本着解决临床辐射伤害的目的而进行，虽在本研究之初及整个过程中不断地改进相关技术及手术器械，但迫于能力有限，仍感本术式存在以下的不足之处尚未解决：(1)经皮参考架的固定方式受患者的体型影响较大，对于腰背部脂肪层过厚的患者需谨慎使用，可能出现固定不牢现象，仍需切口棘突钳夹固定。对于椎体体积明显偏小导致棘突与椎弓根之间间距过小的患者，参考架固定于骨折椎体自身棘突可能会阻碍椎弓根的穿刺，所以需术前选择参考架放置方式。 (2)本研究取得的成果虽可明确大幅减少术中的术者及麻醉医师遭受的辐射暴露剂量，但患者的辐射暴露剂量因三维术中CT扫描，较C臂机引导下的PVP术的辐射暴露剂量并无明显减少，期望在以后的研究中能对患者进行进一步的辐射防护，减小医源性损伤。

1 Trout AT,Kallmes DF,Kaufmann TJ.New fractures after vertebroplasty:adjacent fractures occur significantly sooner〔J〕.AJNR Am J Neuroradiol,2006；27(1):217-23.

2 Frankel BM,Monroe T,Wang C.Percutaneous vertebral augmentation:an elevation in adjacent level fracture risk in kyphoplasty as compared with vertebroplasty〔J〕.Spine J,2007；7(5):575-82.

3 Lindsay R,Burge RT,Strauss DM.One-year outcomes and costs following a vertebral fracture〔J〕.Osteoporos Int,2005;16(1):78-85.

4 Lin WC,Cheng TT,Lee YC,etal.New vertebral osteoporotic compression fractures after percutaneous vertebroplasty:retrospective analysis of risk factors〔J〕.J Vasc Interv Radiol,2008；19:225-31.

5 Baroud G,Vant C,Wilcox R.Long-term effects of vertebroplasty:Adjacent vertebral fractures〔J〕.J Long Temr Eff Med Implants,2006；16(4):265-80.

〔2016-10-27修回〕

(编辑 滕欣航)

李建哲(1982-)，男，主治医师，硕士，主要从事脊柱损伤微创治疗及脊柱畸形矫治的临床研究。

贾 硕(1990-)，女，在读本科，主要从事脊柱外科的临床基础研究工作。

R68

A

1005-9202(2017)05-1198-03；

10.3969/j.issn.1005-9202.2017.05.075

1 中国人民解放军第208医院脊柱外科