优化微创脊柱手术：一种完全基于3D CT O型臂导航的MIS TLIF工作流程

摘要

本研究提出了一种标准化的、完全导航引导的3D CT O型臂辅助微创经椎间孔腰椎椎体间融合术（MIS TLIF）操作流程，旨在通过在最大程度上充分利用3D导航技术，优化手术流程、提高手术精确性和操作效率。

摘要

由于与传统开放手术相比，微创经椎间孔腰椎椎体间融合术（MIS TLIF）具有组织创伤小、失血量少和恢复速度快等优势，其应用日益广泛。基于术中三维CT的导航技术的引入显著提高了手术精确度并优化了手术流程，有望改善手术效果。然而，目前尚未对MIS TLIF中的流程优化进行定性或定量评估，且在提升精确度的同时，可能存在手术准备时间和手术间等待时间增加的情况。

在一家三级脊柱中心开展的这项回顾性研究中，对44名接受完全导航引导下微创经椎间孔腰椎椎体间融合术（MIS TLIF）的患者进行了评估。共置入176枚椎弓根螺钉，采用针对TLIF和减压手术定制的序贯式导航引导工作流程。评估指标包括手术准确性、功能结果、围手术期安全性和工作流程效率。研究结果表明，Oswestry功能障碍指数（ODI）和数字评分量表（NRS）评分显著改善，术中失血量少、手术时间短，且螺钉置入精度高（1级突破率为6.81%）。本文支持完全导航引导下O型臂辅助MIS TLIF手术方案的临床可靠性和可重复性，并提供了此前未见报道的、关于工作流程优化的定性证据。

引言

微创经椎间孔腰椎椎体间融合术（MIS TLIF）相较于传统的开放性脊柱手术具有多项优势，包括减少肌肉损伤、降低术中失血量以及加快术后恢复速度^1,2,3,4,5,6。近年来，术中导航技术与三维（3D）计算机断层扫描（CT）成像的进步显著提高了椎弓根螺钉置入的准确性，并降低了并发症发生率^7,8。目前大多数文献主要集中于导航辅助下MIS TLIF的某些独立环节，例如椎弓根螺钉的准确性或辐射暴露的减少^9,10,11，而对从术前影像采集到减压、融合器置入、螺钉固定及最终验证的完整一体化、连续性导航工作流程则关注较少。

该操作流程最适合患有症状性腰椎退行性病变的18至80岁成人，例如单节段退行性脊椎滑脱、腰椎管狭窄或椎间盘退变，前提是椎弓根解剖结构保持完整。禁忌证包括重度骨质疏松、严重畸形，或同一节段既往已进行过内固定器械植入。

本研究为一项在三级脊柱中心开展的回顾性研究，共纳入44例接受全程导航下微创经椎间孔腰椎椎体间融合术（MIS TLIF）的患者。研究共置入176枚椎弓根螺钉，采用为TLIF及减压手术定制的顺序式导航引导工作流程。该工作流程用于评估全程导航3D CT辅助下MIS TLIF的临床效果，重点关注植入物置入准确性、围手术期安全性、功能改善情况以及工作流程效率，并与已发表的基准数据进行比较。研究结果突显了全程导航O型臂辅助MIS TLIF技术在临床应用中的可靠性和可重复性，同时提供了文献中此前未见报道的关于工作流程优化的新型定性证据。

方案

本研究方案经机构伦理委员会审查并批准，方案编号：SSHRI/CS/NS/3 D,CT,TLIF/AK/74/04.25，并在印度临床试验注册中心注册（CTRI/2025/04/085975）。所有参与者均在术前签署书面知情同意书。

1. 术前规划

1. 向每位患者说明手术的风险、益处及替代方案，并获取书面知情同意书。
2. 获取腰椎动态X线片（正位、侧位、屈曲-伸展位侧位）以及腰椎MRI（T1加权、T2加权、短时反转恢复序列[STIR]）。
3. 使用Oswestry功能障碍指数（ODI）和腿痛与腰痛的数字评分量表（NRS）记录术前功能状态。
4. 记录单节段融合术针对该疾病的适应证及其适用性。

2. 手术室设置与影像学检查

1. 在全身麻醉下，将患者俯卧位安置于带有软垫的透光脊柱手术台上。使用胸部和骨盆支撑垫以及非约束性交叉固定带固定患者，防止移动。确保无任何受压点或腹部受压情况。
2. 采用标准无菌技术准备并铺置手术区域。
3. 设置 3D CT 成像系统、导航工作站以及高清光学可视化系统（放大镜：设定放大倍数为 2.5 倍，外置镜或显微镜：设定放大倍数为 5–10×）。
4. 将导航器械与系统进行注册，以确保准确追踪。
5. 使用不可吸收缝线材料将动态参考架（DRF）固定于皮肤上，位置位于下胸椎区域近端；检查其固定是否牢固。
6. 采用标准腰椎扫描方案获取基线 CT 扫描图像（参数：120 kVp，200 mAs，512 × 512 矩阵，1 mm 层厚）。
   注意：放射科人员在图像采集期间必须穿戴完整的铅防护装备，并停留在控制台后方、辐射区域外。麻醉医师暂时暂停通气，整个手术团队转移至手术室外指定的无菌、无辐射区域。
7. 将获取的 3D 图像数据集注册至导航系统。使用 1–2 个解剖标志点进行插值，并验证误差 ≤1 mm 后再继续下一步操作。

3. 导航引导的手术步骤

1. 使用导航引导，结合椎弓根通路套件（PAK）穿刺针，在屏幕叠加影像上标记距中线旁4-6 cm的手术节段旁正中皮肤切口。
2. 尽可能使入路投影偏向小关节与横突连接处的外侧。使用22号手术刀片沿纵轴方向切开皮肤及皮下筋膜，切口长约4 cm。
3. 在导航引导下，将13 G、150 mm的PAK穿刺针推进至关节突与横突的交界处，如图所示 图1在轴向和矢状面上进入标记椎弓根的中心，以确保安全入路并增强汇聚性。
4. 持续观察术中导航屏幕，确认穿刺针针尖始终位于皮质骨内。对于较小的椎弓根，可规划并采用外侧入路、向内侧会聚及椎弓根外侧路径。取出针芯后，通过PAK穿刺针鞘管以导丝推送方式置入一根1.0 mm的镍钛钢导丝至椎体，并沿预先确定的路径确保导丝尖端牢固锚定在骨性进针点处。
5. 在引入导丝时，应注重触觉反馈以及松质骨阻力带来的坚实手感。同时，避免施加过大压力，以防导丝穿出前方（腹侧），导致神经血管损伤。固定后，移除PAK针套管。
6. 将四根导针分别置入该节段的四个椎弓根中，并用艾利斯钳将其弯曲后固定于手术巾上，使其远离中央手术区域，如图所示 图2.
   ​警告：应缓慢推进器械，并观察进针路径，以避免向内侧、外侧或下方突破^4,10.
7. 对于标准的侧隐窝狭窄（LRS）减压或跨顶（OTT）减压，通过同一皮肤切口做单独的内侧筋膜切口。在导航引导下使用PAK穿刺针确定该2 cm筋膜切口的位置，通常位于距棘突2–3 cm处。在LRS单侧减压病例中，目标是在导航引导下将导丝置入目标小关节（轨迹相对更直）。对于OTT减压，目标点为棘-椎板交界线（汇聚轨迹）。
8. 使用直径为12 mm、16 mm和20 mm的扩张器，沿导丝逐级扩张椎旁肌层。将直径为22 mm的管状牵开器套入扩张器，置于关节突上，如图所示。 图3 并将其固定在手术台安装的臂架上。
9. 根据病变情况和手术目标，调整撑开器至关节突和椎板，以进行LRS减压或OTT减压。
10. 引入显微镜、外视镜，或使用符合人体工学的放大镜进行放大。实现止血，并清除椎板周围及小关节周围的软组织。使用设定为中等振幅（约22.5 kHz）的超声骨刀刀头进行骨性减压，同时保持70%流速的持续灌注，以防止热损伤。
11. 切除增生的关节突结构和黄韧带，以实现对目标节段的单侧或双侧减压。根据需要进行椎间孔减压或椎间盘碎片切除，以充分松解神经组织。
12. 在充分止血后，于安全的Kambin三角区内行块状纤维环切开，进入椎间盘间隙。
    1. 使用刮匙以标准方式处理终板，去除软骨并减容椎间盘组织。使用垂体钳清除椎间盘组织。通过终板产生的摩擦感及点状出血的骨面确认操作终点。
    2. 使用顺序式刮除-测量器确定椎间融合器的尺寸，并撑开椎间隙。通过漏斗向准备好的椎间盘间隙内植入5-10 cc颗粒状自体骨（在减压过程中局部获取）。
    3. 使用带导航功能的 Cage 持有-撞击器固定已测量尺寸的 Cage。在导航引导下，沿安全路径将选定的聚醚醚酮（PEEK）或钛合金椎间融合 Cage（高度 8-13 mm，长度 28-32 mm，由试模器和投照影像确定）置入已准备好的椎间隙中 图4位于上下终板之间中心腹侧位置，位置适当，牢固地包含在双凹形椎间盘间隙内。
13. 再次确认减压效果，并通过冲洗清除残留碎屑。移除管状牵开器装置。
14. 根据导航系统测量结果，置入空心椎弓根螺钉（直径 5.5–7.5 mm，长度 40–55 mm），如图所示 图5沿导丝双侧置入，确认螺钉轨迹和长度以跨越椎体长度的三分之二。确认获得良好的骨质把持触感反馈。当螺钉穿过椎弓根时，拔除导丝。
15. 使用经校准的杆卡尺在术中测量所需杆的长度，将卡尺对齐于经皮延长装置之间的螺钉花冠头部进行测量。该方法可在无需透视辅助的情况下实现精确测量。通过经皮操作，使用置杆工具将预先塑形的腰椎前凸测量杆置入。
16. 置入后，使用杆位置检测器确认椎弓根螺钉螺母内固定杆的正确嵌合。确认无误后，在压缩模式下（默认设置：8 Nm）使用扭矩限制驱动器依次拧紧固定螺钉。
17. 进行最终的3D CT扫描以确认内固定位置。可接受的标准包括螺钉和融合 Cage 位置正确、无内侧或下侧突破、植入物与脊柱中线对齐一致。为确保辐射安全应使用防护屏蔽，并遵循与术前脊柱CT成像相同的所有防护措施。
18. 冲洗伤口并彻底止血。在肌间隙内侧位置放置一根10 Fr筋膜下引流管。使用连续缝合的1-0可吸收缝线缝合筋膜，使用间断缝合的2-0可吸收缝线缝合皮下组织，使用3-0快速吸收缝线缝合皮内层。
19. 注意：需常规检查导航参考架是否发生移动；若怀疑出现漂移，应重新校准。

结果

本研究的主要目的是评估完全导航下微创经椎间孔腰椎椎体间融合术（MIS TLIF）的操作便捷性，而该指标无法进行客观量化。本系列病例中未前瞻性地以分钟为单位记录每例手术的准备和等待时间。尽管未进行正式的时序动作分析，但外科医生和手术团队成员在定性反馈中报告，在其他工作流程中，当减压和椎间融合操作在二维影像引导下完成，随后在导航CT扫描基础上进行螺钉置入时，术中暂停次数明显减少。

本系列研究中，44例患者接受了完全导航下微创经椎间孔腰椎椎体间融合术（MIS TLIF）（表1）。平均年龄为47.54 ± 10.91岁，其中女性占79.50%（n = 35）。平均BMI为26.8 ± 4.36。常见合并症包括骨质疏松（13例）、高血压（10例）、糖尿病（2例）、肥胖（8例）和缺血性心脏病（IHD，1例）（表1）。大多数手术节段位于L4-L5（72.72%）（表2

讨论

我们采用完全导航引导的3D O型臂辅助微创经椎间孔腰椎椎体间融合术（MIS TLIF）的经验凸显并进一步证实了该技术在精确性、可重复性和安全性方面的优势^7,8。通过以导航引导椎弓根螺钉置入为核心流程，并结合术中3D成像进行确认，可显著降低技术操作失误的风险⁹。这些观察结果与早期研究报道一致，已有研究表明，与基于透视的技术相比，3D导航能够实现更高的螺钉置入准确性，椎弓根壁突破率极低，且关节突关节侵犯的发生率较低^9,10。

由于经皮椎弓根螺钉置入术在切口前已获取三维CT数据集，术中无需反复进行透视检查。这不仅减少了患者和手术团队的整体辐射暴露，还优化了手术室的工作流程，避免了术中不必要的中断。目前尚无评估工作流程优势的基准研究，尽管许多研究声称该技术具有准确性、安全性和实用性

材料

本文使用的材料清单

姓名	公司	目录编号	评论
可吸收缝线 – 连续缝合 1-0	Vicryl (Polyglactin 910)	JE00H[HR26]
可吸收缝线 – 间断缝合 2-0	Vicryl (Polyglactin 910)	J310H[HR26]
可吸收缝线 – 皮下缝合 3-0	Monocryl (Poliglecaprone 25)	W9930[DS24]
消毒液（聚维酮碘/氯己定）	Betadine	12008-OR
盘状刨削器	Medtronic	SMALL-9569453, MEDIUM-9569454, LARGE-9569455
带孔钛合金椎弓根螺钉	Medtronic	9012037 SERIES
椎间融合器（PEEK 或钛合金，7–9 mm × 28–32 mm）	Medtronic	8557000 系列
放大系统（外视镜）	Zeiss	6640
Medtronic 微创脊柱手术刀片牵开器	Medtronic	875-149
Medtronic Nav PAK 导航针	Medtronic	PK1011
镍钛合金导丝	Medtronic	N351804
O 形臂外科影像系统	Medtronic O-arm	BI-700-00028-230
垂体钳	Medtronic	9569525
带垫片的透射线脊柱手术床	Stan	CT-OT-01
逐级扩张器	Medtronic	Medtronic METRx II 扩张器套装 9560430 系列
StealthStation S8 系统	Medtronic	9735670
无菌铺巾	Surgiwear	D106
钛合金棒（5.5 mm）	Medtronic	9015503
扭矩限制驱动器（设定为 8 Nm）	Medtronic	7480146
超声骨刀（20 kHz，中等设置）	Misonix	110-31-1120
伤口引流管（10 Fr 皮下）	Romovac	RD-1010