田伟计算机导航技术辅助脊柱外科复杂手术.doc

计算机导航技术辅助脊柱外科复杂手术北京积水潭医院脊柱外科 田 伟 院 长 脊柱外科手术近年由于工业技术的进步得到了很大的发展，但是脊柱由于本身特点或后天因素，在部分病例结构复杂，固定和减压手术依然难度和危险性很高。我们在2002年引进了红外线主动诱导计算辅助三维导航系统。到2003年9月已经实施各种复杂脊柱外科手术36例。使得手术部位的确定变得简单，手术时间缩短，手术的安全性明显提高。材料和方法： 2002年12月至2003年7月，我们共施行红外线主动诱导计算机辅助三维导航下脊柱外科手术36例。手术选择：环枢椎固定手术8例，颈椎椎弓根钉固定手术11例(89枚螺钉)，上胸椎椎弓根固定手术5例，胸腰椎后凸畸形矫正手术6例，多次腰椎手术后再手术等复杂结构的脊柱外科手术6例。男性23例，女性13例。年龄：1270岁，平均年龄46岁。手术方法:腰椎由于椎弓根较粗，术中透视比较容易，除非畸形明显，正侧X线片判断位置困难的病例外，均使用2维导航技术，其余使用3维导航技术。 使用2维导航的病例，在术中暴露棘突和椎板后，现将患者示踪器固定在合适的棘突上，并注册各种示踪工具，用C型臂拍摄正侧位片，并分别采集到导航设备里，撤除C型臂。即可开始手术。用示踪器确认椎弓根在正位和侧位的准确位置后，按照一般的椎弓根方法打开通道，只是锥子和开路器均是带示踪器的特殊器械。整体操作比一般方法要快，更重要的是能够在正常参考结构消失或无法辨认的困难病例，显示威力，迅速找到准确位置。 使用3维技术的病例，术前进行螺旋CT扫描，对需要固定的手术部位都要包括在内。尽可能的断层薄一些，这样重建的图像比较细致准确。术中进行每个示踪器注册，成功比较容易而快速。 颈椎的病例术后均进行了CT的检查，并和过去进行的用单纯G型或C型臂透视下先后进行了272枚颈椎椎弓根螺旋钉固定结果进行对比。 结果: 除一例因为患者示踪器术中位置移动，导致导航失败，其余病例无论是两维，还是三维导航的临床准确率都达到100%。位置误差率0.230.56mm（导航仪自动计算）。我们曾经使用单纯G型或C型臂透视下先后进行了272枚颈椎椎弓根螺钉固定，其中有29枚（10.7%）位置不满意，本次的颈椎椎弓根病例11例89枚螺钉术后均进行了CT检查，相比之下均得到满意结果。讨论：1，导航的方法和意义1995年出现了第一台立体定向仪。1992年出现了首台机器人显微镜手术导航仪。1995年Amiot等人发表了计算机导航下的椎弓根固定术。 生活空间没有绝对的坐标系，三维空间确定位置，必须有参考点，根据参考点确定对象的相对关系。由此原理发展的技术如：巡航导弹的卫星定位技术就是利用地面固定标志作为参考点，将实际地形和预先储存的虚拟地形图通过卫星进行照合，使导弹能够进行三维空间的精确打击。记住外科的导航是根据这一原理发展而来的技术，因此就有基准点的建立，多点参考点的照合，实施红外线跟踪等相同要素。 现在的计算机手术导航系统主要使用的是红外线光学导航，主要是因为分辨准确，可以三维定位，不受手术室内其他设备的干扰，但是也有一定局限性，需要有观感设备随时交换信息，不能直接面对阳光。另外也有尝试电磁导航，但是由于位置精确度不高，易受外界电磁场干扰，不能进行三维导航，因此临床可用性不高。导航仪一般有两大基本功能： （1）三维CT影像下的导航（computed tomography-based navigation system）。（2）C型臂透视下的导航（fluoroscopy-based navigation system）。他们各有优缺点。我们的体会总的来说，三维导航主要用于胸椎以上的复杂结构或是脊柱的各种畸形。而二维导航主要用于腰椎的手术特别是多次手术后的病例，局部结构已经不清楚，导航可以省时和准确。 表一：三维CT和X线双向透视下的导航比较三维CT X线优点 可术前设计、可正确规划 不须术前获取图像、减少放射线被暴术中使用三维信息 不须注册，随时更新图像 缺点 术前获取图像、必须注册 不能术前设计、无三维图像参考 术中不能更新图片 术中的图像质量不高2，使用体会 我们使用的导航仪由于是新一代的主动红外线跟踪导航，比起过去的导航有很多优点：（1）单向主动红外线跟踪。改变了过去的需要从跟踪仪发射光束，在示踪器上反射后获得信息的复杂方式。（2）全自动识别手术器械。（3）自我诊断检测，可以方便知道导航的精确度。（4）无线软件遥控，步骤的操作迅速简便。（5）万用手术器械注册站可以使自己的手术器械变成导航示踪器。使得手术更加实用。（6）智能大视野摄像跟踪系统让操作的限制明显减少。 在使用导航时，我们体会以下注意点： （1） 高位颈椎，颈椎椎弓根或其它复杂畸形的固定最好使用三维导航。腰椎可以使用二维导航。 （2）术前计划充分：进行良好的CT重建资料的输入，各脊柱的注册点的选定，预计机器摆放的位置，避免阳光照射。（3） 患者示踪器的牢固固定。术中一旦启动了导航仪，患者示踪器绝对不能出现移动。3-4个关键参考点的核准一定要尽可能的准确。并进行