CT辅助斜位透视对L5经皮椎弓根螺钉置入准确性的影响

黎一兵，高文杰，杨小卫，王晓东，郝定均

(西安交通大学医学院附属西安红会医院脊柱外科，陕西 西安 710054)

作为脊柱微创手术的必要技术之一，经皮椎弓根螺钉(percutaneous pedicle screw，PPS)技术日益被广大脊柱外科医生熟练使用。大量文献分析了微创脊柱手术相对于传统开放性手术的优点，比如保护肌肉组织、缩短住院时间及与开放手术相似的临床效果[1-3]。然而，由于缺少解剖标记参考，经皮椎弓根螺钉透视时间长、存在误置钉导致神经根损伤的可能性，同时学习曲线相对较长。文献报道经皮螺钉误置率为4.7%～17%，其中37.3%～59.8%合并神经损伤症状[1-4]。相对其他椎体，L5椎弓根形态变异较大，螺钉误置率更高，Holly等[5]报道使用正侧位透视，L5螺钉误置率可达25.8%。随着导航技术及机器人辅助技术的应用，PPS置钉的准确性极大提高。但由于设备价格昂贵，临床运用并未普及。CT作为大多数脊柱手术术前的常规检查，具有价格低廉、图像清晰的优势，同时借助图像采集传输系统(picture archiving and communication system，PACS)，可以对椎弓根形态以及角度进行分析。本研究将CT与术中斜位透视相结合，分析其对于经皮椎弓根螺钉置入准确性的影响。

1 资料与方法

1.1 纳入、排除标准 纳入标准：2014年1月至2016年1月，在本院行经椎间孔椎间植骨融合术(minimally invasive surgery-transforaminal lumbar interbody fusion，MIS-TLIF)，L5椎体置入PPS的患者。排除标准：术前术后影像资料不全；L5椎弓根穿刺路径部分或者全部缺如；关节突过分增生肥大；代谢或者免疫性疾病导致关节突结构不清，如：平山病或者类风湿性关节炎。

1.2 一般资料 本研究取得了西安交通大学伦理委员会批准。由于为回顾性病例对照研究，因此并未取得患者书面同意。本研究收集的临床资料包括：性别、年龄、术前诊断、L5椎弓根形态、透视方法、透视时间、螺钉位置、神经损伤情况。所有手术均由本院3位高年资医生独立完成。127例患者11例被排除本研究，其中4例椎弓根细小(椎弓根横径<4.5 mm)，1例椎弓根缺如(神经纤维瘤病)，6例关节突异常增生，导致术中透视难以获得清晰投影改开放手术，最终116例患者纳入研究。依据手术医生对于透视技术的熟悉程度自行选择透视方法。依据透视方式分组：A组采用常规前后位正位以及侧位透视组，B组为CT辅助斜位透视组。A组66例，B组50例，L5总计置入232枚PPS。男62例，女54例；年龄为36.2～82.4岁，平均年龄(62.3±11.6)岁。疾病诊断：骨折15例，椎管狭窄56例，腰椎滑脱45例。116例患者中，双侧椎弓根形态不对称6例。右侧椎弓根“L”型47枚，“S”型69枚；左侧椎弓根“L”型53枚，“S”型63枚。两组患者一般资料见表1。

表1 两组患者一般资料比较

1.3 影像资料分析 所有患者均进行术前、术后CT扫描，使用PACS系统进行测量，测量参数包括：关节突形态、椎弓根形态、PPS进钉角度、椎弓根螺钉直径以及长度，术后PPS穿透椎弓根情况。依据CT轴位片上椎弓根螺钉穿透椎弓根距离分为：0级PPS位于椎弓根内；1级PPS在任何方向穿透椎弓根壁，距离小于2 mm；2级PPS任何方向穿透椎弓根皮质距离在2～4 mm；3级为PPS任何方向穿出椎弓根皮质距离大于4 mm。依据椎弓根中轴线外侧皮质平行切线与横突关系分为“L”型以及“S”型[6]，“L”型定义为：皮质相切平行线与横突尖相交。“S”型定义为：该线与横突不相交。椎弓根中轴线与矢状面夹角即为斜位透视角(见图1～2)。CT扫描层厚为2 mm，所有的影像资料评估均由未参与本研究的2名独立影像医生完成。所有1级及其以上PPS均认为是误置钉，并由此计算误置钉比率。误置钉比率=组中1级及其以上螺钉数目/组中螺钉总数目×100%。

1.4 透视以及手术方法 A组患者均采用常规前后正位以及侧位透视。术中调整碳纤维手术床至L5双侧椎弓根投影与棘突投影完全对称，调整透视机头倾角至L5上终板双边影消失。B组需要旋转透视机头至术前CT测量的斜位透视角。使用套管针进行穿刺，保证套管针投影显示为短点状，套管针头全程不贴近椎弓根侧壁投影(见图3～4)。侧位片检查套管针深度后放置导丝，丝攻后置入PPS。螺钉长度为45～50 mm，直径6.0～6.5 mm。椎间盘处理过程以及融合器置放均使用可扩张通道进行[7]，此处不再赘述。将透视时间作为量值对放射性暴露进行评估。

图1 术前穿刺角度测量示意 图2 L5椎弓根形态：左侧“S”型，右侧“L”型 图3 据术前测量角度调整发射器角度 图4 术中斜位透视见椎弓根侧壁与穿刺针尖端关系

2 结 果

A组132枚螺钉中80枚为0级，4枚螺钉为3级，其中外侧穿透2例，内侧穿透合并神经根症状2例，均进行开放性翻修并行神经根减压。B组50例采用斜位透视置钉患者中0级螺钉为74枚，3级螺钉为0枚。组间比较差异具有统计学意义(P=0.020)。透视时间比较，传统正侧位透视组透视时间为(1.2±0.3)min，斜位透视组透视时间为(2.7±0.3)min，组间比较差异具有统计学意义(见表1)。“L”型椎弓根进行常规正侧位透视和斜位透视，其PPS置入准确率比较差异无统计学意义(见表2)。“S”型椎弓根PPS准确率两组比较差异有统计学意义(见表3)。

表2 “L”型椎弓根不同透视法置钉准确性比较[枚(%)]

表3 “S”型椎弓根不同透视法置钉准确性比较[枚(%)]

3 讨 论

Margerl[8]在其研究中率先报道了PPS外固定的临床运用，随着该技术的发展，其逐渐演化成为经皮内固定系统。其临床优势在于减少了椎旁肌肉损伤，从而降低术后腰背肌肉萎缩程度[1，3，6]。然而PPS技术学习曲线较长，射线暴露剂量较大，同时内固定相关并发症发生概率较高，尤其是螺钉的误置，可能导致神经血管损伤、椎弓根骨折等并发症[5-6]。在MIS手术中，由于缺少对骨性解剖结构的观察或者触摸，手术医生需要对X线透视检查精细解读。由于三维解剖结构转换成为二维平面结构，单纯依靠透视检查，椎弓根穿破的可能性较大。Murakami等[9]报道其PPS置入的准确性为91.2%，但其文章中PPS置钉包括从T6到S1。对于前后位表现为典型卵圆形投影的椎弓根，传统透视方法置钉，准确性较高。L5椎体位于腰椎向骶椎转换的位置，其椎弓根形态以及夹角存在较大的变异，误置率更高。张炳磊等[10]在其研究中对L5椎弓根的形态进行了解剖学研究，并依据横突与椎弓根径线的关系分为“L”型和“S”型。作者在临床工作中发现，L5椎弓根形态变异较大，部分患者术前正位X线片显示椎弓根巨大，但行PPS时却存在误置风险。其原因在于椎弓根形态特异，前后位所显示的椎弓根内侧边界并不可靠[7，9-10]。通过文献查阅，目前尚无针对L5椎体PPS准确性的研究。

从PPS运用于临床开始，各种不同的穿刺技术以及透视技术被提出。Margel提出了“枭眼”技术，Wiesner等[11]提出改良的正侧位透视技术，并认为此种技术与“枭眼”技术在螺钉误置率上无明显差异。其可能原因在于传统“枭眼”透视法无术前CT参数作为辅助，术中透视机头倾斜角度依靠的是斜位上枭眼横截面积的变化，由手术医生自行判断，存在较大的主观因素。其次该技术中使用1.8mm克氏针结合电钻制作导引骨道，速度极快，克氏针过于锋利，可能导致克氏针穿透皮质。本研究使用的斜位透视法与“枭眼”透视法不同之处在于增加术前CT辅助，提高了斜位的精确性，同时硬质套管针头穿刺，全程透视，因此准确性提升。本研究依据术前CT资料分析，区分L5椎弓根形态，研究不同的透视方法对于置钉准确性的影响。本研究中使用传统正侧位透视，PPS准确率仅为60.2%左右。夏天等[6]报道的PPS置钉准确率为80.4%。Ikeuchi等[12]报道其PPS准确率达到94.4%。作者认为：本研究中PPS准确率较低，可能与如下因素相关：(1)与本研究仅选取L5椎体作为置钉研究对象，由于L5椎体形态的转变，其螺钉误置率较一般的椎体较高[13-14]。(2)L5椎体位置深在，穿刺过程较一般椎体更加困难。(3)相较其他椎弓根，L5椎弓根矢状面夹角较大，因此无论是采用何种穿刺方式，均很难达到与椎弓根路径完全契合。本研究S型椎弓根正侧位透视法准确率为58%，而斜位透视法为85.4%。斜位法透视组无3级以上螺钉误置，常规透视组有4例3级误置螺钉并合并神经损伤症状，组间比较差异有统计学意义。这提示斜位透视法结合术前CT检查可以有效地降低S型L5椎弓根PPS的误置钉率，尤其可降低导致神经根损伤的3级误置钉事件的发生。

本研究中，斜位透视法放射线暴露高于传统正侧位透视组。原因在于每枚螺钉的植入都需要重新调整透视机头的位置与方向，因此放射暴露增加。魏超等[15]在其研究中分析了放射性暴露的安全方式，指出增加与放射源距离、优化透视设备的位置均可明显减少辐射量，术中我们采用铅围领进行甲状腺保护，透视时采用铅屏保护，因此对于医务人员而言，该放射剂量是安全的。对于患者而言，此种剂量放射线暴露是否安全，值得我们进一步研究。

本文的缺陷如下：首先本研究为回顾性病例对照研究。其次PPS的学习曲线长，医生的经验对手术结果有影响。然而必须说明的是，PPS的准确性并不完全取决于医生的经验，因为椎弓根形态变化以及使用正侧位透视所造成的椎弓根路径的视觉假象均能造成PPS的误置，因此对椎弓根形态的仔细解读更为重要。最后，透视时间并不能完全等同于放射性暴露剂量。因为不同投照角度下，放射线剂量并不相同。本研究证实，术前CT辅助下斜位透视进行PPS置入确实可行。对于经验不足的医生或者习惯于开放手术的医生，该技术易于操作，并且具有较好的可重复性。对于解剖形态变异较大的L5椎弓根，采用常规正侧位透视，螺钉误置率较高，CT辅助结合斜位透视可以有效降低误置风险。