基于锥形束术中计算机断层扫描成像引导的微创经椎间孔椎体间融合术

摘要

本文的目的是为微创经椎间孔椎体间融合术提供影像引导。

摘要

经椎间孔腰椎椎体间融合术（TLIF）常用于治疗脊柱管狭窄、退行性椎间盘疾病和脊椎滑脱。微创手术（MIS）技术已应用于该术式，可减少估计失血量（EBL）、缩短住院时间并降低感染率，同时保持与传统开放手术相当的治疗效果。既往的MIS-TLIF技术需大量使用透视成像，导致患者、外科医生及手术室人员接受不可忽视的辐射暴露，尤其在复杂的多节段手术中更为显著。本文介绍一种利用术中计算机断层扫描（CT）辅助置入椎弓根螺钉、再结合传统透视确认融合 Cage 位置的技术。患者取标准体位，将参考弧置于后上髂嵴（PSIS），随后进行术中CT扫描。由此可通过双侧各一英寸的皮肤切口，在影像导航引导下完成椎弓根螺钉置入。与传统MIS-TLIF在此阶段需大量透视成像不同，该技术可避免对患者及手术室人员造成额外的辐射暴露。完成关节突切除术和椎间盘切除术后，使用透视成像确认最终TLIF融合 Cage 的位置。该技术有望缩短手术时间，并最大限度减少总体辐射暴露。

引言

当考虑对退行性椎间盘疾病和脊椎滑脱症进行椎体间融合时，经椎间孔腰椎椎体间融合术（TLIF）是多种可选方案之一。TLIF 技术最初是为了应对传统后路腰椎椎体间融合术（PLIF）相关并发症而开发的。更具体而言，TLIF 减少了对神经结构的牵拉，从而降低了神经根损伤以及硬膜撕裂的风险，而后者可能导致持续性的脑脊液漏。作为一种单侧入路手术，TLIF 技术还有助于更好地保留后部结构的正常解剖形态¹。TLIF 可以采用开放手术（O-TLIF）或微创手术（MIS-TLIF）方式进行，其中 MIS-TLIF 已被证实是治疗腰椎退行性疾病和脊椎滑脱症的一种灵活且广受欢迎的方法^2,3,4。与 O-TLIF 相比，MIS-TLIF 与较少的术中出血、更短的住院时间以及更少的阿片类药物使用相关；患者报告的临床结果和影像学评估指标在开放手术与微创手术之间也相似，表明 MIS-TLIF 是一种同样有效但可能并发症更少的手术方式^{5,6,7,8,9,10,11}。

然而，传统微创手术（MIS）技术的一个常见局限是高度依赖透视成像，这会使患者、外科医生和手术室工作人员暴露于不可忽视的辐射剂量下，透视时间介于46至147秒之间¹²。不过近年来，术中CT引导导航技术已得到研究，文献中已报道并描述了多种不同的系统，包括O-arm/STEALTH系统、Airo移动系统以及Stryker脊柱导航系统^13,14。此类导航技术已被证明可实现准确的椎弓根螺钉置入，同时降低外科医生的辐射风险^{15,16,17,18,19}。本文介绍一种新型的微创经椎间孔腰椎椎体间融合术（MIS-TLIF）技术，该技术首先采用基于影像引导的椎弓根螺钉置入，随后在传统透视引导下完成融合器和连接棒的置入。该策略有望提高椎弓根螺钉置入的速度与准确性，同时最大限度减少患者和手术室工作人员的辐射暴露。

方案

所有操作和研究活动均在获得机构审查委员会批准后进行（CHR #17-21909）。

1. 术前准备

1. 对患者实施全身麻醉，并将患者俯卧位置于Jackson手术台上，胸部下方垫支撑垫，髋部垫保护垫。
2. 按照常规无菌方法对手术区域背部进行消毒和铺巾。

2. 手术步骤

1. 使用#15号刀片在计划进行TLIF手术对侧的髂后上棘（PSIS）处做一个小的穿刺切口。
2. 通过该穿刺切口将活检针插入髂骨，以采集骨髓抽吸物（图1A）。将导航参考架沿一特定轨迹打入PSIS，使参考弧位于下方和内侧，从而避免与S1椎弓根螺钉的标准置入轨迹发生干扰（图1B）。
3. 用无菌铺巾覆盖切口，暴露参考弧，并进行术中CT扫描。
4. 使用导航系统规划椎弓根螺钉的置入轨迹（图1C）；通常在单节段融合时，两侧切口距中线约3.5 cm，切口长度为1英寸（双节段为1.5英寸，三节段为1.75英寸）。
5. 使用导航引导的钻孔导向器、2–3 mm钻头和高速钻头对椎弓根进行扩孔，并使用克氏针标记这些轨迹。
6. 在TLIF对侧，沿克氏针置入带复位塔的空心椎弓根螺钉。
7. 使用第一根管状扩张器并借助导航系统确定椎间隙方向的轨迹（图1D），随后置入其他扩张器，最后置入TLIF牵开器，并将其连接至固定在手术床的自持臂上。
8. 通过导航确认牵开器的位置。
9. 在显微镜下按标准方法进行椎板开窗、黄韧带切除和关节突切除。
   1. 使用高速钻完成椎板开窗和关节突切除；若仅需进行椎板开窗，应避免钻入关节突关节，以保持后柱结构的完整性。
   2. 确保椎板开窗的外侧界为关节突关节的内侧面，而内侧界应为椎板的内侧缘。使用Woodson剥离器将黄韧带从硬膜上分离。完成分离后，使用2 mm或3 mm Kerrison咬骨钳切除黄韧带。
      注意：导航技术可在不损伤椎弓根的前提下实现最大程度的安全减压（图1D、E）。
10. 若需对侧减压，可将牵开器斜向跨过中线，使用2 mm或3 mm Kerrison咬骨钳切除对侧椎板下表面、黄韧带及增生的关节突关节囊。
11. 再次使用导航确定沿椎间隙的轨迹，以辅助完成安全且彻底的椎间盘切除术。
12. 使用刮匙和撑开器准备椎间隙。
13. 完成椎间盘切除后，间断使用透视观察椎间融合器试模置入时所需的撑开程度，以确保终板的完整性（图2A）。
14. 将手术初期采集的自体骨髓抽吸物与同种异体细胞骨基质混合，并小心填入椎间隙。
15. 置入椎间融合器（聚醚醚酮[PEEK]），并通过侧位和前后位（AP）透视确认其位置（图2B）。
16. 完成TLIF手术后，置入其余的椎弓根螺钉。
17. 将预弯的连接棒小心穿过螺钉头部，并置于背侧腰筋膜下方。间断使用透视确认连接棒长度是否合适。
18. 在使用锁定螺钉固定前，轻柔地压缩连接棒以诱导腰椎前凸。
19. 关闭切口前获取最终的透视图像。
20. 使用0号聚乳酸-羟基乙酸共聚物（polyglactin 910）缝线缝合胸腰筋膜，使用3-0聚乳酸-羟基乙酸共聚物缝合皮下组织，并用皮肤闭合胶带对合皮肤边缘。覆盖防水敷料。

3. 术后护理

1. 术后第1天在佩戴软性腰围的情况下让患者下地活动，并在出院前拍摄站立位36英寸X光片（图2C）。
2. 术后当晚为患者提供含吗啡或氢吗啡酮的患者自控镇痛（PCA）泵，并于术后第1天下地活动。
3. 术后第1天转为口服镇痛药物，术后第2–3天出院，6周后随访。

结果

50例患者由同一位外科医生（AC）采用该技术接受了手术。平均年龄为53岁（范围29至84岁），其中女性30例，男性20例。患者的病理性诊断包括：脊柱管狭窄（n=45）、脊椎滑脱（n=29）、关节突囊肿（n=5）、退行性脊柱侧弯（n=3）和马尾综合征（n=1）。临床症状表现为42例背痛和腿痛，2例仅表现为背痛，6例表现为下肢放射性神经痛。其中10例患者在病变节段既往接受过手术治疗。结果总结见表1。

25 例采用左侧入路，25 例采用右侧入路。其中单节段融合 33 例，双节段融合 15 例，三节段融合 2 例。融合节段分布如下：L4-5（n=35）、L5-S1（n=27）、L3-4（n=7）和 L2-3（n=2）。平均融合器高度为 10.2 mm。平均手术时间为 240 分钟，平均估计失血量（EBL）为 80 mL。比较融合节段数量时，手术时间存在显著差异：单节段为 200 分钟，双节段为 306 分钟，三节段为 393 ...

讨论

所述操作过程包含若干关键步骤。第一个关键步骤是注册过程。参考弧必须固定于坚实骨组织中，并应适当定向，以避免在必要时干扰S1椎弓根螺钉的置入。第二个关键步骤是在术中CT扫描完成后维持导航系统的准确性，可通过识别正常解剖结构并确认其正确位置来实现。准确性应定期验证。该技术可能存在的局限性之一是导航系统可能在手术过程中被无意改变。注册依赖于患者在手术台上固定的位置，因此，患者或参考架本身的任何平移运动都可能显著影响导航的准确性。尤其在施加向下的力量时（例如置入椎弓根螺钉过程中），必须格外谨慎²⁰。尽管如此，若对准确性存在任何疑虑，外科医生必须毫不犹豫地重复注册，以确保导航的高保真度。

另一个关键步骤是为椎间融合器的置入准备椎间盘终板，因为终板不得被破坏，否则可能导致融合器沉降。在微创经椎间孔腰椎椎体间融合术（MIS-TLIF）中，聚醚醚酮（PEEK）融合器沉降的发生率可高达15%²¹，因此优化融合器的适配性可显著降低移位、沉降和塌陷的风险；而终板的保护对于实现这一目标至关重要

材料

本文使用的材料清单

姓名	公司	目录编号	评论
O-arm 术中CT	Medtronic, Minneapolis, MN
Stealth 导航系统	Medtronic, Minneapolis, MN
Jamshidi 骨穿针			用于骨髓活检
Cefazolin			抗生素
薇乔缝线
无菌敷贴			用于皮肤闭合
凡士林纱布敷料
Tegaderm 敷料膜			用于覆盖敷料
Jackson 手术台
15号刀片
高速骨钻
管状扩张器
Kirschner 钢丝
复位塔架
TLIF 牵开器
2 或 3 mm Kerrison 咬骨钳
Woodson 剥离器
椎间盘刨削器与撑开器
透视成像
同种异体细胞骨基质
椎间融合器
固定棒
软性腰椎支具
X线检查
患者自控镇痛泵