新型C1側(cè)塊-C2椎弓根螺釘置釘導(dǎo)向器的臨床應(yīng)用

盧奕霖，朱 健，孫凱強(qiáng)，魯瀾濤，孫璟川*，史建剛*

1.海軍軍醫(yī)大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院學(xué)員十三隊(duì)，上海 200433

2.海軍軍醫(yī)大學(xué)長征醫(yī)院骨科，上海 200003

3.海軍軍醫(yī)大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院學(xué)員四隊(duì)，上海 200433

側(cè)塊螺釘和椎弓根螺釘適用于寰樞椎脫位、非創(chuàng)傷性寰樞椎不穩(wěn)、寰樞椎先天性畸形等疾病，在臨床實(shí)踐中應(yīng)用廣泛。生物力學(xué)研究證實(shí)，側(cè)塊螺釘和椎弓根螺釘具有優(yōu)越的穩(wěn)定性，同時，側(cè)塊螺釘和椎弓根螺釘?shù)奈恢貌皇芎蠊暾缘挠绊懀?］。

C1，2解剖結(jié)構(gòu)復(fù)雜，一直是脊柱外科研究的熱點(diǎn)問題［2］。上頸椎的背外側(cè)部分被多層肌肉覆蓋，術(shù)中需要剝離肌肉層并暴露側(cè)塊/椎弓根上緣以確定螺釘?shù)念A(yù)定位置。操作不當(dāng)會導(dǎo)致醫(yī)源性神經(jīng)、血管損傷，引起如延遲性出血、動靜脈瘺等并發(fā)癥，嚴(yán)重者甚至?xí)?dǎo)致死亡［3-4］。許多學(xué)者提出了不同的后路內(nèi)固定技術(shù)，Magerl團(tuán)隊(duì)［5］提出的C1，2經(jīng)關(guān)節(jié)螺釘固定技術(shù)是一個常見的選擇，但由于20%的患者存在解剖結(jié)構(gòu)的變異，較大的椎動脈損傷風(fēng)險(xiǎn)限制了該技術(shù)的推廣［6-7］。Gallie［8］提出的后路線纜技術(shù)的融合率達(dá)82%，但該技術(shù)需要完整的后弓作為附著結(jié)構(gòu)。此外，傳統(tǒng)的內(nèi)固定手術(shù)還需要頻繁進(jìn)行術(shù)中透視檢查，而大劑量放射會對患者和醫(yī)務(wù)人員的身體健康產(chǎn)生不良影響［9］。據(jù)報(bào)道，頸椎椎弓根螺釘錯位的發(fā)生率為5% ～ 41%［10-11］。當(dāng)經(jīng)驗(yàn)較少的醫(yī)師處理緊急情況而缺乏醫(yī)療資源時，這一比例將不可避免地增加。因此，本研究組設(shè)計(jì)了一種新型C1側(cè)塊-C2椎弓根螺釘置釘導(dǎo)向器輔助寰樞椎置釘，并進(jìn)行了初步的臨床應(yīng)用，現(xiàn)報(bào)告如下。

1 資料與方法

1.1 一般資料

2017年7月—2019年9月，64例患者在海軍軍醫(yī)大學(xué)長征醫(yī)院接受C1，2重建。其中16例由經(jīng)驗(yàn)較豐富醫(yī)師在導(dǎo)向器輔助下完成置釘（A組）；16例由經(jīng)驗(yàn)較豐富醫(yī)師徒手置釘（B組）；16例由經(jīng)驗(yàn)較少醫(yī)師在導(dǎo)向器輔助下完成置釘（C組）；16例由經(jīng)驗(yàn)較少醫(yī)師徒手置釘（D組）。A、B組手術(shù)由同一位高年資寰樞椎手術(shù)經(jīng)驗(yàn)豐富（完成上頸椎置釘20例以上）的主任醫(yī)師完成。C、D組手術(shù)由同一位寰樞椎手術(shù)經(jīng)驗(yàn)較少（完成上頸椎置釘不足20例）的主任醫(yī)師完成。本研究所有參與者均已簽署知情同意書。本研究通過本院醫(yī)學(xué)倫理委員會審批（2017SL039）。4組患者一般資料差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞ 0.05，表1），具有可比性。

表1 4組患者一般資料Tab. 1 General data of patients in 4 groups

1.2 導(dǎo)向器設(shè)計(jì)及制作

將薄層CT掃描結(jié)果以dicom格式導(dǎo)入Mimics中，建立3D模型。根據(jù)Lu等［12］的螺釘置入標(biāo)準(zhǔn)預(yù)設(shè)3.5 mm C1側(cè)塊-C2椎弓根螺釘釘?shù)馈谋趁嬗^察，C1側(cè)塊和C2椎弓根分別被后弓和棘突分為上部和下部。依上下部側(cè)塊凸起的坡面設(shè)置C1導(dǎo)向器的兩分叉貼合部，依C2椎板上緣和椎弓根內(nèi)側(cè)設(shè)計(jì)C2導(dǎo)向器的爪狀結(jié)構(gòu)（圖1）。在不同患者中重復(fù)此過程50次，根據(jù)50例患者制作的導(dǎo)向器的參數(shù)平均值確定通用導(dǎo)向器參數(shù)。C1手柄與導(dǎo)管之間的角度為17.8°；C2手柄與導(dǎo)管之間的角度為25.3°；C1導(dǎo)向器導(dǎo)管長度為56.10 mm，內(nèi)徑為1.85 mm，外徑為3.50 mm；C2導(dǎo)向器導(dǎo)管長度為66.39 mm，內(nèi)徑為1.85 mm，外徑為3.40 mm。

圖1 C1側(cè)塊-C2椎弓根螺釘置釘導(dǎo)向器Fig. 1 C1 lateral mass-C2 pedicle screw insertion navigation system

1.3 手術(shù)過程

患者常規(guī)全身麻醉后取俯臥位，切開皮膚、皮下組織及項(xiàng)韌帶，使用骨膜剝離器貼骨面剝離頸椎后部軟組織，顯露C2棘突和C1后弓及其兩側(cè)側(cè)塊關(guān)節(jié)和上部C1側(cè)塊和C2椎弓根后部。A、C組將C1導(dǎo)向器的2個二分叉貼合部跨過后弓，放置于C1側(cè)塊的上下部；將C2導(dǎo)向器的爪狀結(jié)構(gòu)扣在椎板上緣和椎弓根內(nèi)側(cè)（圖2），使用手鉆沿導(dǎo)向器導(dǎo)管對預(yù)設(shè)釘?shù)肋M(jìn)行開孔，之后沿孔置入直徑為3.5 mm的椎弓根螺釘，完成內(nèi)固定。B、D組采用徒手置釘法置入直徑為3.5 mm的椎弓根螺釘。患者術(shù)后沒有接受特殊臨床護(hù)理或服用其他藥物。

圖2 導(dǎo)向器的術(shù)中應(yīng)用Fig. 2 Intraoperative application of navigation system

1.4 評價(jià)方法

記錄每枚螺釘?shù)闹冕敃r間。術(shù)后采用CT掃描測定螺釘置入的準(zhǔn)確性，根據(jù)螺釘?shù)奈恢眠M(jìn)行分級。螺釘未接觸椎弓根外側(cè)皮質(zhì)為0級，突破外側(cè)皮質(zhì)＜ 2 mm為1級，突破椎弓根外側(cè)皮質(zhì)≥2 mm且≤4 mm為2級，突破椎弓根外側(cè)皮質(zhì)＞ 4 mm為3級。由2名脊柱外科醫(yī)師單獨(dú)閱片評價(jià)，結(jié)論不統(tǒng)一時請一位高年資主任醫(yī)師復(fù)評。

1.5 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理

采用SPSS 25.0軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。正態(tài)分布的連續(xù)變量以±s表示，組間比較采用t檢驗(yàn)；分類變量以例表示，組間比較采用χ2檢驗(yàn)；以P＜ 0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。采用logistic回歸分析研究新型C1側(cè)塊-C2椎弓根螺釘置釘導(dǎo)向器輔助置釘?shù)膶W(xué)習(xí)曲線。

2 結(jié) 果

A組C1、C2置釘準(zhǔn)確率均高于B組，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜ 0.05，表2、3），2組置釘時間差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞ 0.05，表2、3）。C組置釘時間低于D組，準(zhǔn)確率高于D組，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜ 0.05，表2、3）。

表2 各組C1置釘時間及螺釘?shù)燃塗ab. 2 Time of screw placement and screw grade in C1 of each group

經(jīng)驗(yàn)較少醫(yī)師采用導(dǎo)向器在C1、C2置釘時間的學(xué)習(xí)曲線：y=-16.25lnx+453.41；y=-26.82lnx+ 471.04。經(jīng)驗(yàn)較豐富醫(yī)師采用導(dǎo)向器在C1、C2置釘時間的學(xué)習(xí)曲線：y=-25.05lnx+463.17；y=-8.747lnx+ 422.73。學(xué)習(xí)曲線（圖3）示經(jīng)驗(yàn)較少醫(yī)師采用導(dǎo)向器輔助置釘?shù)膶W(xué)習(xí)曲線趨于穩(wěn)定的手術(shù)次數(shù)分別為12次（C1）和13次（C2），經(jīng)驗(yàn)較豐富醫(yī)師分別為12次（C1）和10次（C2）。

圖3 導(dǎo)向器置釘時間學(xué)習(xí)曲線 Fig. 3 Learning curves of screw placement with navigation system

表3 各組C2置釘時間及螺釘?shù)燃塗ab. 3 Time of screw placement and screw grade in C2 of each group

3 討 論

寰樞關(guān)節(jié)包括寰椎、樞椎及其附屬結(jié)構(gòu)，如項(xiàng)韌帶、十字形韌帶和翼狀韌帶等［13］，與其鄰近肌肉在維持頸枕部的穩(wěn)定性方面起著重要作用［14-15］。寰樞椎作為連接顱骨和軀干的結(jié)構(gòu)，其發(fā)生創(chuàng)傷性不穩(wěn)、炎性關(guān)節(jié)炎、先天性畸形和惡性腫瘤等時常需要手術(shù)來重建其穩(wěn)定性［16］。C1，2經(jīng)關(guān)節(jié)螺釘固定技術(shù)與后路鋼絲內(nèi)固定技術(shù)相結(jié)合可提供即刻穩(wěn)定，植骨融合率較高，但該技術(shù)需要去除C1和C2的部分結(jié)構(gòu)，增加了椎動脈損傷風(fēng)險(xiǎn)，超過20%解剖變異患者不能使用這種固定方法，且該技術(shù)對肌肉的充分剝離也與微創(chuàng)外科概念背道而馳［16-17］。1939年，Gallie［8］提出了后路線纜技術(shù)，這種技術(shù)可以顯著降低寰樞椎脫位復(fù)發(fā)的風(fēng)險(xiǎn)，但是其抗旋轉(zhuǎn)和抗矢狀面位移能力不佳，限制了其廣泛應(yīng)用［18］。Brooks等［19］改進(jìn)了Gallie技術(shù)并增強(qiáng)了其抗旋轉(zhuǎn)穩(wěn)定性，將融合率提高到約93%，簡化了手術(shù)過程，并可以有效緩解患者的頸部疼痛。但是，Gallie和Brooks技術(shù)均要求患者具有完整的后弓以提供穩(wěn)定性［8，19-21］。1994年，Goel等［22］提出了C1側(cè)塊螺釘技術(shù)和C2椎弓根螺釘技術(shù)，該技術(shù)具有良好的內(nèi)固定效果和較為簡單的手術(shù)步驟［23-24］，術(shù)后臥床時間也比其他術(shù)式短［25-26］，但存在椎動脈損傷和椎弓根骨折等并發(fā)癥［20］。

作為連接頭部和脊柱的重要結(jié)構(gòu)，寰樞椎被復(fù)雜的肌肉、神經(jīng)和血管系統(tǒng)包圍，包括頸深屈肌、枕大神經(jīng)和椎動脈等［27-29］。置入C1側(cè)塊和C2椎弓根的螺釘可能損傷周圍軟組織并引起相應(yīng)的并發(fā)癥。傳統(tǒng)的置釘技術(shù)需要術(shù)中透視來進(jìn)行實(shí)時定位［30］，透視輻射對醫(yī)患人員的健康有不良影響，甚至?xí)黾宇净寄[瘤的可能性［31］。

置釘導(dǎo)航模板首先被應(yīng)用于髖關(guān)節(jié)和膝關(guān)節(jié)［32］。近年來，隨著3D打印技術(shù)的發(fā)展，快速原型個性化螺釘置入導(dǎo)板（RPDT）在脊柱外科得到快速發(fā)展［33］。RPDT的應(yīng)用提高了螺釘置入的準(zhǔn)確性，并減少了術(shù)中透視的輻射劑量，是計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)在脊柱外科中的重要應(yīng)用。但是，RPDT仍然存在一些缺陷，其個性化定制生產(chǎn)時間長、生產(chǎn)過程復(fù)雜，需要棘突完整且軟組織完全剝離，對野戰(zhàn)、急救等特殊環(huán)境的低適應(yīng)性，限制了其應(yīng)用［12，25，34］。2011年，Lu等［12］研制了一種新型RPDT，但該裝置通過后弓定位螺釘放置點(diǎn)，要求患者具有完整的后弓結(jié)構(gòu)，然而寰樞椎骨折患者后弓結(jié)構(gòu)常存在斷裂、分離的問題，部分患者還存在后弓缺如的情況，這些原因限制了該裝置的應(yīng)用。

本研究組研制的新型C1側(cè)塊-C2椎弓根螺釘置釘導(dǎo)向器不以后弓作為附著結(jié)構(gòu)，使導(dǎo)向器可適應(yīng)更多疾病。另外，本導(dǎo)向器在簡化手術(shù)操作方面作出了改進(jìn)，結(jié)果表明，無論在C1還是C2，經(jīng)驗(yàn)較少醫(yī)師的手術(shù)時間都顯著縮短，且置釘準(zhǔn)確性顯著提高。經(jīng)驗(yàn)較少醫(yī)師可使用此技術(shù)快速學(xué)習(xí)C1側(cè)塊-C2椎弓根螺釘置釘技術(shù)。經(jīng)驗(yàn)較少醫(yī)師和經(jīng)驗(yàn)較豐富醫(yī)師同時使用導(dǎo)向器進(jìn)行置釘?shù)膶W(xué)習(xí)曲線表明，熟練掌握本導(dǎo)向器所需的手術(shù)次數(shù)相差不大，說明本導(dǎo)向器易于學(xué)習(xí)使用。傳統(tǒng)的置釘技術(shù)需要術(shù)中透視來進(jìn)行實(shí)時定位，導(dǎo)向器的使用可有效減少術(shù)中輻射劑量。

綜上，新型C1側(cè)塊-C2椎弓根螺釘置釘導(dǎo)向器輔助置釘安全有效，適用于野戰(zhàn)和急救等醫(yī)療條件有限的極端情況。但本研究為單中心回顧性研究，未來尚需多中心隨機(jī)對照研究對結(jié)果進(jìn)行前瞻性驗(yàn)證，且該導(dǎo)向器僅適用于具有固定參數(shù)的患者，在寰樞椎解剖結(jié)構(gòu)變異患者中的應(yīng)用情況不盡如人意。