目的：椎弓根螺钉置入是目前常用的脊柱内固定技术，但由于椎弓根形态特殊，椎体旁血管及神经丰富，椎弓根穿刺及置钉过程中定位困难、风险较高，穿刺失败往往造成灾难性后果。椎弓根穿刺及置钉过程中的精准“定位”和“定向”问题是目前骨科手术导航研究的热点和难点。新型激光定位导航系统基于C臂机研发，手术路径指示直观，定位精准度高达1.0mm，其线性导航原理与传统的类GPS定位原理不同。本研究为新型激光定位导航辅助下实施椎弓根螺钉置入的应用研究，评价该新型激光导航下置钉的可行性、安全性及精确性等问题。 方法：实验第一部分，以人体脊柱标本建立椎弓根穿刺点模型，C臂机沿脊椎长轴在-30°～30°以5°为间隔旋转并透视出椎体椎弓根影像，用激光对穿刺点的位置进行定位验证，志愿者对不同旋转角度的椎弓根及穿刺点成像进行判定，总结成像规律。实验第二部分，将正常人体脊椎CT数据三维重建后，计算机模拟确定穿刺的最佳位点、最佳角度及最佳深度，测算椎弓根穿刺及置钉过程中穿破内侧及外侧皮质的角度阈值;3D打印椎体，并在最佳穿刺点处置入钢珠，分析该3D打印椎体在C臂机上的成像，验证线性导航辅助下椎弓根穿刺及螺钉置入的可行性。实验第三部分，选择5具尸体标本，实验组及对照组分别对应同一椎体的两侧椎弓根，标本术前扫描CT，规划手术路径;实验组行激光导航辅助下经皮椎弓根螺钉置入术，对照组采用开放直视下椎弓根徒手置钉术，记录椎体及椎弓根定位时间、椎弓根置钉手术时间，术后对标本行X片及CT平扫，根据Gertzbein and Robbins评价体系判断置钉成功率;将术后椎弓根螺钉的实际进针点、实际置钉路径与最佳进针点、最佳置钉路径在CT影像上进行比对，对部分CT扫描时金属伪影较大的椎体切开，直视下判断椎弓根螺钉穿出皮质情况，评价置钉精确性。 结果：（一）椎体椎弓根及其穿刺点在C臂机的成像随着椎体角度的变化而变化，将C臂机的透视角度调整至椎弓根轴位可结合激光线性导航。（二）椎弓根轴位透视时，最佳穿刺点（钢珠透视位点）处于椎弓根影中心处，此时C臂机的透视调整角度与计算机重建后模拟测算的椎弓根偏斜角度契合，椎弓根轴位透视位置为激光线性导航最佳穿刺引导位，此时导航设备偏斜角度可根据椎弓根偏斜角度测算，从该节段椎体“标准前后正位”至“椎弓根轴位”调整简单合理，具有可行性。当椎弓根穿刺路径为模拟的最佳穿刺路径时拥有最佳的置钉效果，其穿破皮质的角度阈值最大，手术具有最低的风险，术者的操作误差完全可以在其穿刺阈值范围之内，激光导航下椎弓根置钉具有可行性。（三）以Gertzbein and Robbins评价体系评价实验组及对照组的置钉精准度，录入SPSS19.0软件，实验组置钉成功率为94.29％(33/35)，对照组对照组置钉成果率为91.42％(32/35)，两组间无统计学差异（P值＞0.05）;进针点偏离值实验组平均为1.08±0.76mm，对照组平均为2.61±0.89mm，两组具有统计学差异（平均差1.53，95％CI=1.34～1.72，P＜0.05）;进针方向偏离值实验组平均为2.41±1.18°，对照组平均为4.52±0.99°，两组有统计学意义(平均差2.11，95％CI=1.59～2.52，P＜0.05)，实验组置钉精确性优于对照组;椎体及椎弓根定位时间，实验组平均为294.9±50.93s，对照组平均为433.3±60.78s，手术时间实验组平均506.2±63.7s，对照组平均633.7±114.9s，P值均小于0.05，两者具有统计学差异，导航下置钉可有效减少椎体椎弓根定位及置钉手术时间。 结论：使用新型激光定位导航系统辅助椎弓根穿刺及螺钉置入术可行性强、安全性好、精准度高，为椎弓根穿刺及螺钉置入术提供了新的研究方向和理论依据，同时对于其他精准微创操作也具有借鉴意义。
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