脊柱导航手术机器人上胸椎(T1-T3)置针实验研究

摘要

背景：
　　 近年来，经椎弓根穿刺或置入内固定的各种手术方式如椎体成形术、脊柱骨折内固定、脊柱侧弯矫形术等，在临床上得到了越来越广泛的应用。上胸椎(T1-T3)由于椎弓根直径细小，其与硬膜之间缺乏硬膜外空间与毗邻的脊髓接触紧密，且术中侧位Ⅹ线透视受肩关节的阻挡无法显示，正位透视锁骨、肋骨、胸骨、肺组织等组织投影重叠影响观察，因此置入方向稍有偏差，即有可能突破皮质造成脊髓损伤导致瘫痪等严重后果，这就使上胸椎的经椎弓根置入极具挑战性。
　　 目前用于T1-T3椎弓根置入的方法主要有人工置入和计算机辅助导航系统(computer aided surgery navigation system，CASNS）。人工置入主要根据解剖标志和医生“手感”，缺乏有效的监测措施，文献报道其失误率6％-41％。CASNS可显著提高腰椎椎弓根置入准确率，但需要借助昂贵的设备和特殊的器械，还存在影像易漂移、追踪系统易受干扰、不能动态实时监测等因素的影响，有学者研究发现CASNS并不能有效提高T1-T3经椎弓根置入的准确率。
　　 因此，探索精度更高、更为安全的T1-T3椎弓根置入方法，是亟待解决的重要课题之一。
　　 目的：
　　 探索自主研制的脊柱导航手术机器人确定T1-T3椎骨后表面两椎弓根中心轴线置入点（简称为中置点），结合体内体外“十”配准，确定椎弓根中心轴线，从而为T1-T3这一复杂手术部位建立一种精度更高、可靠易行的椎弓根置入方法。
　　 方法：
　　 1．将双导针置入两中置点：按术前测量a及α值双置入机器手导针，这样控制了进针点的内外方向；同时在Ⅹ线正位透视下，以b，b’进行“轨迹对比”在头尾方向控制进针点。
　　 2．设置体内外双“十”字配准：将依据CT测量值设置双“十”字。
　　 3．定位中心点：调整X射线透视设备，使其中心投照线先后与两枚导针的中心轴线一致进行体外、体内“十”字配准，中心点即被精确定位，中置点与中心点的连线即椎弓根中心轴线。
　　 4．置入导针：旋入导针并实时动态监测，即保持导针的投影始终呈点状并沿体外“十”字投影交叉点的中心下降，这样导针即能沿椎弓根中心轴线准确置入。
　　 5．实验后C-ARM和CT辅助测量及统计学分析：CT扫描评估实际进针点与术前设计的进针点上下或内外侧偏移的最短距离，以及实际SSA、TSA与实验前测量值之间的差值比较。
　　 结果：
　　 1．所选6具脊柱T1-T3标本（18个人胸椎干燥标本36个椎弓根）中椎弓根标准轴位清晰投照并置入导针，术后椎体轴位、侧位X像观察导针均居椎弓根中部，准确率为100％。
　　 2．术后CT扫描测量：进针点与术前预先设计进针点之间头尾与内外侧垂直最短的距离偏差分别为0.09±0.29mm(p=0.058)和0.01±0.31mm(p=0.874)。
　　 3．T1-T3实验前TSA测量值分别为：32.1±3.2°;20.2±3.3°;14.1±3.6°;T1-T3实验后TSA测量值分别为：32.4±3.3°;19.9±3.3°;14.6±3.8°。同一阶段术前与术后相差最大不超过2.0°，各节段术前与术后无统计学意义(p＞0.05)。
　　 4．T1-T3实验前SSA测量值分别为：11.2±2.7°;10.9±3.5°;9.8±2.6°;T1-T3实验后SSA测量值分别为：11.5±3.0°;11.3±3.3°;9.9±2.3°。同一阶段术前与术后相差最大不超过2.0°，各节段术前与术后无统计学意义(p＞0.05)。
　　 结论：
　　 脊柱导航手术机器人可准确确定T1-T3中置点，结合体外、体内“十”字配准，能准确进行经椎弓根中心轴线或规划路径置入，为T1-T3这一复杂手术部位建立一种新的、理想的经椎弓根置入方法。

目录

文摘

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脊柱导航手术机器人上胸椎(T1-T3)置针实验研究

1 引言

2 材料和方法

3 结果

4 讨论

5 结论

参考文献

附图

综述 胸椎弓根钉置入技术、导航系统及脊柱机器人研究现状

参考文献

致谢

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