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基于O-arm®的计算机辅助导航技术在单开门颈椎管扩大成形术中应用的临床评价
徐闯, 张亚庆, 黄博, 周跃     
400037 重庆,陆军军医大学(第三军医大学)第二附属医院骨科
[摘要] 目的 探究应用基于O-arm®的计算机辅助导航技术在单开门颈椎管扩大成形术中应用的可行性,并对其临床效果进行评价。方法 收集2014年5月至2017年10月,在我科应用基于O-arm®的计算机辅助导航技术行单开门颈椎管扩大成形术治疗颈椎管狭窄症的患者26例,男性21例,女性5例;年龄33~76岁,平均59.4岁。根据日本骨科协会(Japanese Orthopaedic Association,JOA)评分(17分法)及其改善率评价术后神经功能改善情况。根据术后6个月复查影像学结果评价椎管扩大情况及门轴侧骨融合情况。结果 患者手术时间(162.2±24.0)min,术中出血量(282.7±117.0)mL,术中未出现相关并发症。患者术后随访时间6.0~46.4个月,平均22.8个月,术前JOA评分8.1±2.7,末次随访JOA评分13.4±2.7,所有患者临床症状均有不同程度改善(P<0.05),术后改善率(58.2±30.4)%。患者术后6个月患者影像学资料提示椎管扩大满意,门轴侧均见骨性融合, 未出现再关门情况及神经损害加重的情况。结论 应用基于O-arm®的计算机辅助导航技术开展单开门颈椎管扩大成形术,其手术方式安全可行,临床效果令人满意。
[关键词] 颈椎管狭窄症     O-arm®     计算机导航     椎管扩大成形术     单开门    
Application of computer-assisted navigation technology based on O-arm® in unilateral open-door cervical expansive laminoplasty: analysis of 26 cases
XU Chuang, ZHANG Yaqing, HUANG Bo, ZHOU Yue     
Department of Orthopedics, Second Affiliated Hospital, Army Medical University (Third Military Medical University), Chongqing, 400037, China
Corresponding author: ZHOU Yue, E-mail: happyzhou@vip.163.com
[Abstract] Objective To explore the feasibility of computer-assisted navigation technology based on O-arm® in unilateral open-door cervical expansive laminoplasty and evaluate its safety and therapeutic effect in patients with cervical spinal stenosis. Methods From May 2014 to October 2017, 26 patients with cervical spinal stenosis, including 21 male and 5 female patients withamean age of 59.4 years (range 33-76 years), underwent unilateral open-door cervical expansive laminoplasty in our department with computer-assisted navigation technology based on O-arm®. The postoperative neurological improvement of the patients was evaluated by assessing the Japanese Orthopedic Association (JOA) score (17 points) and the improvement rate. All the patients underwent imaging examinations at 6 months after the operation to assess postoperative spinal canal enlargement and bone fusion on the hinge side. Results The mean operation time was 162.2±24.0 min in these cases withamean intraoperative blood loss of 282.7±117.0 mL; no complications occurred during the operation. All the patients were followed up for 6.0-46.4 months (mean 22.8±10.5 months). The mean JOA score of the patients before the operation was 8.1±2.7, which increased to 13.4±2.7 at the final follow-up. All the patients showed significant improvements of the clinical symptoms (P < 0.05) withamean improvement rate of (58.2±30.4)%. At 6 months after operation, all the patients, except for 1 patient who was lost to the follow-up, showed satisfactory enlargement of the spinal canal and bony fusion on the hinge side without recurrence of cervical stenosis or neurofunction deterioration. Conclusion Unilateral open-door cervical expansive laminoplasty with computer-assisted navigation technology based on O-arm® is safe and feasible and can achieve satisfactory therapeutic effect for treatment of cervical spinal stenosis.
[Key words] cervical spinal stenosis     O-arm®     computer-assisted navigation     expansive laminoplasty     unilateral open-door    

在临床上,颈椎管狭窄症的病因主要有发育性椎管狭窄、多节段的椎间盘突出、后纵韧带骨化、黄韧带骨化等。在成年人中,这类疾病常常引起严重的脊髓功能损害,如肢体瘫痪、大小便功能障碍等严重后果[1-2]。目前颈椎减压手术中,HIRABAYASHI等[3]提出的后路单开门颈椎管扩大成形术因其良好的临床效果被广泛应用。1996年,O’BRIEN首次推出的微型钛板固定系统,为椎板提供了即刻的刚性固定[4-5],这种固定方法能有效地抵抗椎板的闭合,并且在维持颈椎序列和运动范围方面优于缝合固定[6-8]。但是,在实际手术操作中由于病变部位解剖学因素和手术器械的原因,仍然会有手术效果不佳及神经损伤的风险,而造成严重的手术并发症[9]。基于O-arm®的计算机导航技术因其具有术中高质量的三维成像及实时动态显示手术器械相对于手术区域的位置关系的优点[10-11],近年来越来越多地被应用于脊柱外科手术中[12-15]。有关手术精度、辐射暴露方面的研究绝大部分集中在椎弓根螺钉置入方面,目前暂无该技术在单开门颈椎管扩大成形术中应用的相关报道。笔者认为在后路单开门颈椎管扩大成形术中应用该技术能够帮助医师更好的辨别手术区域的骨性结构使手术更加精准,并且通过实时监测手术器械来确保手术安全,避免出现严重的并发症。笔者回顾性分析了我科应用基于O-arm®的计算机辅助导航技术开展后路单开门颈椎管扩大成形术的临床资料,对其临床疗效进行评价。

1 资料与方法 1.1 患者收集

我们收集了2014年5月至2017年10月期间,在我院骨科诊断为颈椎管狭窄症并且应用基于O-arm®计算机辅助导航技术行单开门颈椎管扩大成形术患者。患者在手术前清楚地了解了该技术的特点,并签字同意。排除标准包括:突然脊柱损伤,术前颈椎后凸或不稳,翻修手术,和前-后混合手术。

1.2 手术方法

以1名行C3~C7单开门手术患者为例,患者麻醉成功后取俯卧位,采用Mayfield头架固定头部,常规消毒铺单。沿颈后正中线作一C2~C7切口。用骨剥将椎旁肌向两侧剥离,显露椎板,撑开器固定。切断C2/3、C7/T1棘上韧带、棘间韧带,咬骨钳咬除C3~C7棘突(图 1A)。将参考架固定于C2棘突(图 1B)(其他开门范围将参考架固定于开门节段顶端上一节段棘突),切口注入生理盐水,行26sO-arm®(美国,明尼苏达州,明尼阿波利斯,美敦力)扫描(图 1C),扫描所得数据同步传送至导航系统(StealthStationS7)(美国,宾夕法尼亚州,兰霍恩,美敦力)。注册探针后,在导航辅助下,用超声骨刀沿椎弓根内壁切断全层椎板作为开门侧(图 1D~F)。用磨钻在椎板与椎弓根交界处开槽至内侧骨皮质,开槽过程在探针监测深度下完成。将C3~C7椎板向门轴侧完整掀开,切除黄韧带,分离硬膜外粘连带以确保脊髓充分减压。导航辅助下确定开门角度,选取适宜长度钛板分别固定于开门侧椎板及侧块。为避免术后出现C5神经根麻痹,应用导航辅助对双侧C4/5椎间孔进行减压。放置引流管,充分冲洗,逐层关闭切口。术后根据引流量拔出引流管,佩戴颈托下地活动。

A:咬除C3~C7棘突;B:将导航参考架固定于颈2棘突;C:行26sO-arm扫描;D:导航计算机系统实时显示探针位置;E:导航指导下探针标注开门位置;F:导航辅助下精准开门 图 1 术中导航辅助下磨钻颈椎开门

1.3 术后处理

术后予以激素、脱水、营养神经、补液等对症治疗,密切关注患者病情变化及切口情况。术后3 d予以影像学复查,待患者病情平稳后予以出院。

1.4 疗效评价

术前及术后随访时进行临床评价,采用日本骨科协会(The Japanese Orthopedic Association,JOA)评分评定神经功能,并按临床改善率=(术后JOA-术前JOA)/(17-术前JOA)×100%计算神经功能恢复率,记录轴向症状、C5神经根麻痹等并发症。

1.5 影像学评价

通过观察患者术后3 d及术后6个月影像学结果评价椎管扩大情况及门轴侧骨性融合情况。

1.6 统计学分析

应用SPSS 20.0软件进行统计学分析,连续型变量采用x±s表示。采用配对样本t检验分析手术前后的差异。检验水准α=0.05。

2 结果 2.1 一般资料

我院共纳入患者26例,包括男性21例,女性5例,年龄33~76(59.4±10.6)岁,随访时间6.0~46.4(22.8±10.5)个月;手术节段C3~C51例,C3~C615例,C3~C76例,C4~C62例,C4~C72例,手术时间(162.2±24.0)min,术中出血(282.7±117.0)mL。

2.2 疗效评价

手术评价:在导航辅助下,精准的确定了开门侧及门轴侧位置、门轴侧开槽深度、开门角度、双侧椎间孔的定位及扩大范围,所有患者均未发生严重手术相关并发症。其中2名患者术后出现C5神经根麻痹症状,在对症处理后,症状缓解。

临床效果评价:26例患者术前颈椎JOA评分2~13(8.1±2.7),末次随访颈椎JOA评分7~17(13.4±2.7),对患者术前及末次随访JOA进行配对样本t检验,差异具有统计学意义(P<0.05)。术后改善率(58.2±30.4)%,认为手术有效。

影像学评价:通过手术前后CT、MRI影像学比较,行开门手术后可见脊髓向后方漂移,脊髓前方压迫有所缓解,各手术节段门轴侧腹侧皮质连续,未见明显断裂,内固定位置良好。患者术后6个月影像学资料提示椎管扩大情况满意,门轴侧均见骨性融合, 未出现再关门情况及神经损害加重的情况(图 2)。

术前影像学提示C3~C7存在多节段颈椎间盘突出伴后纵韧带骨化压迫脊髓;术后3 d影像学提示术后椎管扩大明显,脊髓向后方漂移,前方压迫有所缓解,门轴侧腹侧骨皮质连续,内固定位置良好;患者术后6个月影像学提示椎管形态与术后3 d相比无明显变化,门轴侧双层骨皮质连续,呈骨融合表现,内固定位置良好 图 2 颈椎间盘突出合并后纵韧带骨化的典型病例

3 讨论

后路单开门颈椎管扩大成形术在治疗多节段脊髓型颈椎病已经被证明是一种能够获得良好临床效果的手术方式[3]。随着微型钛板内固定系统的出现,能够有效地提高开门侧椎板的即刻稳定性[16],较之于传统的缝线悬吊或其他种类的内固定系统来说,在一定程度上降低了术后再关门的风险[2, 17-18]。并且研究显示,微型钛板固定与传统的缝线悬吊固定相比,前者在患者术后JOA评分、轴位症状发生率、C5神经根麻痹发生率更具优势[19]

尽管内固定系统的升级对后路单开门颈椎管扩大成形术的临床效果有明显提升,但是因为颈椎解剖结构相对复杂,且发生退变后,可能存在解剖标志不显著的情况,因此对于外科医师操作此类手术来说仍然是一项挑战。目前国内外暂无应用基于O-arm®的计算机辅助导航技术进行该类手术的报道,因其具有术中高质量的三维成像及实时动态显示手术器械相对于手术区域的位置关系的优点[10-11],所以,结合术中操作体会,笔者认为导航系统主要有以下几个重要作用。①行颈椎单开门手术时,传统做法选取椎板和侧块移行处作为开门位置,并采用磨钻行开门侧开槽、磨透全层椎板。但是在局部解剖标志不明显时可能存在开门位置偏内或偏外的情况。开门位置偏内有可能导致外侧椎板残留过多,为避免减压不彻底,需要进一步进行向外咬骨钳咬除或磨钻磨除多余椎板的操作。开门位置偏外因其经过侧块或椎弓根而导致开门困难,需要进一步向内进行减压操作。上述情况有可能出现脊髓损伤、椎板完整性破坏、手术时间延长、术中出血量增多等问题。本研究采用导航辅助下应用超声骨刀进行开门,能够对开门位置进行精确定位,一次操作即可沿椎弓根内壁切断全层椎板,同时能够实时监测骨刀深度,有效地避免了上述问题的出现。②门轴侧椎板腹侧皮质的连续性对于患者术后恢复具有重要意义。门轴侧双层皮质断裂是颈椎单开门手术一项众所周知的技术缺陷,经常发生在背侧开槽或椎板被掀起时[17, 20]。一些研究认为门轴侧双层皮质断裂可能会引起术后颈肩痛[21]。本研究中应用导航系统对开槽深度进行监测,所有纳入研究患者均保持了门轴侧椎板腹侧皮质的连续性。③钛板安装完毕后再次应用O-arm®术中成像系统对手术区域进行扫描,对开门节段进行评估,如发现开门效果不佳,可于切口关闭前对内植物进行调整。如果出现门轴侧椎板腹侧皮质断裂的情况,及时采取进一步固定来维持门轴侧的稳定性,避免手术效果不佳或二次手术的情况发生。④C5神经根麻痹是颈椎单开门手术相关并发症。文献报道发生率为3%~8%[22]。造成C5神经根麻痹的原因是多方面的,其中开门角度过大被认为是其中之一,一般来说开门角度在30°左右[16]。本研究中采用导航辅助对开门角度进行监测,避免开门角度过大的情况出现。LEE等[23]认为C4/5椎间孔狭窄是C5神经根麻痹的相关因素,并认为是C5神经根麻痹的最佳预测指标。KATSUMI等[24]报道了预防性双侧C4/C5椎间孔切开术可显著降低术后C5神经根麻痹的发生率,即切开组C5麻痹发生率为1.4%(2/141),非切开组为6.4%(9/141)。RYAN等[25]还报道,在检查1 768个连续的有或没有融合的颈椎减压手术时行椎间孔切开,迟发性颈性瘫痪的发生率有轻微的上升趋势。而SAKAURA等[22]报道椎间孔切开术对神经根的影响尚不清楚。Lee等[23]认为这可能与术中神经根的直接损伤或C5神经的缺血再灌注损伤有关。本研究在导航辅助下对双侧C4/5椎间孔管进行减压,能够有效避免术中对神经的直接损伤。本研究出现的2例C5神经根麻痹症状患者,我们认为可能与减压时牵拉神经有关,并且随访过程中,未发现存在迟发性颈性瘫痪的情况。

在本研究中,基于O-arm®的计算机辅助导航技术在确定开门及门轴位置、门轴侧开槽深度、开门角度、C4/5椎间孔切开等方面的优势是显而易见的,能够帮助外科医师精准的进行手术操作,同时降低患者出现严重手术相关并发症的风险及二次手术。对于临床效果评价、手术时间、术中出血等方面的指标,通过查阅文献,我们选择了2016年QI等[19]发表的Meta分析内引用的未应用导航技术的单开门颈椎管扩大成形术的研究病例作为参考,未发现有显著差异。

术中导航精确度是我们在手术中关心的另外一个问题。目前暂无应用导航系统进行颈椎单开门手术的精度研究,通过查阅文献,参照SMITH[26]、SEMBRANO[27]等的相关研究,我们在手术过程中,采取了相关措施来减少导航误差。在颈椎手术中可以将患者头部固定在Mayfield头架[15]。将参考架牢固的固定在患者C2棘突,确保参考架与患者的相对位置稳定,以避免因参考架无意中的移动而导致的导航不准确[11]。此外,探针注册完毕后,选取手术区域内棘突、关节突等骨性解剖标志作为参照点,进一步确认导航的精度无明显误差后进行下一步操作。在手术操作过程中医师注意避免过度牵拉手术区域或碰撞参考架。脊柱的过度运动超过了导航系统的矫正限度,这可能会导致导航误差。一般来说,应该在导航精度最高的情况下及时放置手术器械或内植物[15]。通过对纳入研究的26名患者安装钛板前后O-arm®扫描影像学进行对比,未发现存在影响手术精度的误差。

本研究应用基于O-arm®的计算机导航辅助技术进行后路单开门颈椎扩大成形术,为颈椎单开门手术提供了一种新的模式。同时应用导航系统在降低手术风险,避免二次手术方面也具有一定优势,获得了令人满意的临床及影像学结果。

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http://dx.doi.org/10.16016/j.1000-5404.201807063
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徐闯, 张亚庆, 黄博, 周跃.
XU Chuang, ZHANG Yaqing, HUANG Bo, ZHOU Yue.
基于O-arm®的计算机辅助导航技术在单开门颈椎管扩大成形术中应用的临床评价
Application of computer-assisted navigation technology based on O-arm® in unilateral open-door cervical expansive laminoplasty: analysis of 26 cases
第三军医大学学报, 2018, 40(24): 2254-2259
Journal of Third Military Medical University, 2018, 40(24): 2254-2259
http://dx.doi.org/10.16016/j.1000-5404.201807063

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收稿: 2018-07-09
修回: 2018-10-08

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