O型臂导航引导下经皮椎体成形术治疗中段胸椎骨质疏松性椎体压缩骨折的精准性及安全性

张翀景 张 旭 李得见 狄黎卿 宋宇琛 田 野 周建华 易诚青 禹宝庆 敖荣广，3△

（1上海市浦东医院-复旦大学附属浦东医院骨科 上海 201399；
2上海市浦东新区人民医院骨科 上海 201299；
3同济大学附属东方医院急诊创伤外科 上海 200120）

随着人口老龄化不断加剧，骨质疏松性椎体压缩骨折（osteoporotic vertebral compression fracture，OVCF）的发病率逐年增加，中段胸椎OVCF发病率亦逐年升高［1-2］。经皮椎体成形术（percutaneous vertebroplasty，PVP）在胸、腰椎OVCF中得到了广泛的应用，其可以缓解OVCF所导致的疼痛，提高脊柱的生物力学稳定，适当矫正脊柱后凸畸形，提高患者生命质量，有效避免了长期卧床所导致的坠积性肺炎、下肢深静脉血栓形成以及压疮等并发症的发生［3-6］。虽然有报道在传统X线透视下徒手穿刺中段胸椎PVP获得良好的临床疗效，但是由于中段胸椎的椎弓根较细小，毗邻的重要脏器增加了术中透视的难度，因而徒手穿刺PVP在治疗中段胸椎OVCF时手术难度增加［7-8］。近年来，计算机辅助导航技术越来越多应用于脊柱外科领域，其最大的优点是可以有效提高置钉准确率。Xiao等［9］对614次O型臂导航下椎弓根置钉手术的临床资料与594次非O型臂导航下椎弓根置钉的临床资料进行对比，发现使用O型臂导航不仅可以显著降低椎弓根螺钉异位的风险（r=0.39，P＜0.01），还可以显著降低患者再次手术风险（r=0.48）。国内学者亦得到了类似的结论，张键等［10］临床研究发现使用手术导航系统，可在有效提高椎弓根螺钉置钉的准确率的同时，显著降低手术并发症的发生风险。同早期的导航系统相比，O型臂导航系统作为最新一代导航系统，不用术前CT注册，具有操作简单、学习难度低等特点。考虑到中段胸椎椎弓根细小、毗邻结构复杂，因此O型臂导航系统可能在中段胸椎PVP手术中具有较高的应用价值，且目前国内关于该领域的临床研究相对较少。

为了提高中段胸椎OVCF椎体成形术的手术操作精准性及安全性，2019年12月—2021年8月上海市浦东医院骨科采用O型臂导航引导下单侧穿刺PVP治疗中段胸椎OVCF，并评估了术中穿刺操作的精准性、临床疗效和并发症情况。

病例纳入与排除标准纳入标准：（1）患者年龄＞60岁；
（2）骨密度T值均为-2.5以下；
（3）MRI提示新鲜椎体骨折；
（4）伤椎属于中段胸椎范围。排除标准：（1）病理性椎体骨折；
（2）存在明显手术禁忌，如严重的心肺功能不全、凝血功能障碍；
（3）骨折累及椎体后壁、骨折片压迫椎管内结构，伴有神经系统损伤者。

一般资料回顾性分析2019年12月—2021年8月间我院在O型臂导航引导下经单侧穿刺行PVP治疗中段胸椎OVCF患者临床资料，最终纳入符合要求的15例病例（伤椎15个）。男5例，女10例；
年龄70～89岁，平均（76.7±5.8）岁；
致伤原因：行走跌倒史8例，搬重物或扭伤病史5例，无明显原因及诱因2例；
伤椎分布：T52椎，T63椎，T75椎，T85椎。患者主诉胸背部疼痛，查体无双下肢感觉运动障碍，无大小便功能障碍。影像学资料提示所有患者均有T8以下椎体压缩骨折病史，术前骨密度T值（-2.500～-4.500）SD，平均为（-3.100±0.631）SD。术前常规行X线、CT及MRI检查，明确责任椎体。病程2～14天，平均病程为（6.133±4.357）天。入院至手术时间为2～3天，平均（2.267±0.458）天。入院前多口服镇痛药物、卧床静养、理疗等，效果均不佳。

本研究经复旦大学附属浦东医院医学伦理委员会批准（2021WZ-014），所有患者均签署知情同意书。

手术方法术中所使用O型臂导航系统（StealthStationS7，美国美敦力公司），C型臂X线机（德国西门子公司），高黏度骨水泥由美国强生公司提供。导航系统包括导航台车、导航屏幕、导航参考架、微创经皮开路器、反射球，其中导航参考架和微创经皮开路器均需安装4个放射球（图1）。O型臂机及导航系统由专门的技术人员操作。

图1 O型臂计算机辅助导航系统Fig 1 O-arm-based navigation system

所有患者均由同一主刀医师及其团队完成，均在O型臂机引导、导航系统辅助下进行。患者俯卧位于碳纤维手术床，胸骨及髂部置软垫，在局部麻醉及心电监护下进行手术。首先用C形臂定位出伤椎位置并做好标记，常规消毒铺巾，选择伤椎下方1～2个椎体棘突作为导航参考架置入点，局部麻醉后，通过长度约为0.5 cm的伤口，向棘突共打入2枚参考架固定针，安装参考架时务必保证参考架的稳定。校对并确保导航台车的红外线定位发射信号和参考架之间无阻挡，无线导航引导装置在参考架上成功注册。

O型臂机通过拍摄正、侧位片定位伤椎，使伤椎位于正、侧位片的中间位置，然后行O型臂机三维扫描，并将图像传入导航系统。使用微创经皮开路器在伤椎旁定位，使得预计置钉方向位于椎弓根外，经肋横突关节间隙穿刺入椎体，或者经椎弓根穿刺入椎体（图2）；
局部麻醉满意后，通过长度约0.5 cm的伤口，将微创经皮开路器插入，根据导航屏幕提供的实时图片（平扫、冠状位、矢状位及胸椎正位），选择好进钉点，用锤击微创经皮开路器，保持其位于经肋横突关节间隙，使其尖端进入椎体中央，深度为椎体的2/3为宜。移去微创经皮开路器的导航装置，保留开路器，用克氏针钝头顺着开路器插入椎体，再使用强生PVP工作套筒经克氏针置入椎体内，行侧位X线透视，使其位于椎体前2/3左右位置，为了确保穿刺的准确性，再次用O型臂进行扫描，确保开路器进入的位置与导航路径一致；
将调制好的骨水泥少量多次准确地注射入椎体之中，同时透视监测骨水泥弥散、填充情况。于骨水泥接近椎体后壁前约4 mm位置时停止注入，如任何一侧工作通道在注射时发生骨水泥向椎体周围静脉及椎管内渗漏则立刻停止注射。注射完毕2～3 min后，拔除工作套筒，伤口局部加压止血，再进行O型臂扫描，再次确认骨水泥在椎体内的分布情况。碘伏消毒伤口，不缝合伤口。详见图3～6。

图2 术中工作通路规划及建立过程Fig 2 Navigation process and establishment procedure of pathway

图3 术中确认PVP工作套筒位置Fig 3 Confirming the position of PVP working screwdriver again before injecting bone cement

图4 术中PVP工作套筒位置满意Fig 4 Satisfactory position of PVP working screwdriver

术后处理所有患者术后1个月内以卧床为主，早中晚佩戴腰托下地活动，时间不超过15 min，术后1个月之后逐步下地锻炼，常规抗骨质疏松治疗，具体如下：足量补充钙片及活性维生素D，术后4周内使用鲑鱼降钙素喷鼻剂，术后4周后开始口服福善美。

图5 推注骨水泥Fig 5 Intraoperative photographs of injecting bone cement

临床疗效评价及影像学评价主要疗效指标：术中规划路径与实际路径的符合率，定义为术中导航模拟穿刺路径与实际穿刺路径在术中CT平扫上是否一致，分为优良差。优：完全符合；
良：实际穿刺路径与术中导航模拟穿刺路径有偏差，偏差夹角≤5°；
差：实际穿刺路径与术中导航模拟穿刺路径有偏差，偏差夹角大于5°（图7）。详细记录微创经皮开路器穿刺成功需要的次数。次要疗效指标：记录手术时间、术中失血量及骨水泥注射量。术前、术后2天及末次随访时记录患者VAS疼痛评分及ODI指数，同时测量术前、术后2天及末次随访时的伤椎椎体前缘高度。

图6 术中确认骨水泥分布情况Fig 6 The distribution of bone cement was confirmed during the operation

图7 术中平扫CTFig 7 CT noncontrast enhanced scan during the operation

统计学分析应用SPSS 19.0统计学软件。连续性变量资料采用Kolmogorov-Smirnov法进行正态性检验，符合正态分布的计量资料以表示。同一时间点，组间连续性变量资料的比较采用独立样本t检验；
对于多个时间点，组内连续性变量资料的比较采用重复测量方差分析。对于不符合正态分布的连续性变量资料则以M（P25，P75）表示，组间比较则采用非参数秩和检验。P＜0.05为差异有统计学意义。

所有患者均顺利完成手术，切口均Ⅰ-甲愈合。术中规划路径与实际路径的符合率：优6例，良9例，优良率100%，所有患者均为1次穿刺成功，术中O型臂机显示所有患者球囊越过椎体中线，骨水泥均弥散过椎体中线，椎体内分布均匀。无患者椎体出现骨水泥渗漏。无患者因穿刺引起血气胸，无肺栓塞、下肢深静脉血栓形成等严重并发症发生。单个椎体手术时间为20.0～41.0 min，平均（34.8±5.2）min；
出 血量为5.0～10.0 mL，中 位数为6.0（5.0，8.0）mL。单个椎体注入骨水泥1.5～2.4 mL，中位数为2.0（1.5，2.0）mL。所有患者术后均获得随访，时间6.0～26.0个月，中位数为21.0（10.0，23.0）个月。患者术后2天及末次随访时疼痛VAS评分、ODI均较术前明显降低（P＜0.05），患者术后2天及末次随访时椎体前缘高度与术前椎体前缘高度明显增加（P＜0.001）。而患者术后2天与末次随访时疼痛VAS评分、ODI评分、椎体前缘高度差异均无统计学意义（表1）。典型病例详见图8。

表1 15名OVCF患者VAS评分、ODI评分及椎体前缘高度变化情况Tab 1 VAS score，ODI and the height of anterior edge of the injured vertebrae changes in 15 OVCF patients （）

表1 15名OVCF患者VAS评分、ODI评分及椎体前缘高度变化情况Tab 1 VAS score，ODI and the height of anterior edge of the injured vertebrae changes in 15 OVCF patients （）

Item VAS ODI The height of anterior edge of the injured vertebrae（cm）Pre-operation 7.2±0.7 68.1±4.0 2.5±0.3 Post-operative day 2 2.3±0.5 23.6±4.3 2.7±0.3 The last follow-up 1.9±0.5 23.0±4.6 2.6±0.3 F 2 842.9 2 676.3 1 293.9 P＜0.001＜0.001＜0.001

图8 主诉胸背部疼痛的78岁女性患者影像学资料Fig 8 The images of a 78-year-old female with chest and back pain

中段胸椎OVCF在临床工作中相对少见，常合并其平面以下的一个或者多个椎体的楔形改变［11］，提示中段胸椎的OVCF并不是老年群体首次出现的椎体压缩骨折，而是在一次或者多次OVCF之后发生的，意味着中段胸椎骨折的患者存在更为严重的骨质疏松症。

中段胸椎OVCF的发生可能是因为严重骨质疏松导致椎体的载荷能力降低，以及胸腰段及以下椎体的骨折导致中段胸椎椎体的载荷传导力臂、力矩增加，当脊柱受力大于其最大载荷时，椎体即发生压缩性骨折［12］。临床上患者出现腰背部疼痛，常规行腰椎及胸椎正侧位X线，如发现多发椎体楔形改变，需通过MRI明确责任椎体，责任椎体在MRI上呈现特征性改变如下：T1像呈低信号，T2像呈高信号，抑制脂肪像呈高信号。若患者无条件行脊柱MRI检查，则建议行核素骨扫描。亦可以通过椎体对核素的摄取量确定责任椎体。在明确责任椎体的同时，必须进行骨密度及骨代谢等骨质疏松症相关检查，以明确骨质疏松症严重程度，并制定合理的抗骨质疏松方案。

另外，多发的椎体楔形改变，还需排除多发性骨髓瘤的可能［13］。常规行血常规、血沉等检查，一旦发现贫血且血沉高，则怀疑多发性骨髓瘤，需请血液内科会诊进一步检查并制定相应的治疗方案。

使用X线引导下徒手穿刺PVP治疗中段胸椎OVCF虽已有临床报道［14］，但由于中段胸椎椎弓根细小，个体间外倾角度差异较大，邻近肺脏及血管等重要脏器，即使采用相对安全的椎弓根外侧入路，即自肋横突关节外1 cm作为骨穿刺点，穿刺针外展0～45°经肋横突关节间隙穿刺入椎体，但由于术中透视过程中毗邻结构的遮挡，手术难度相对较高，因此增加了术中并发症发生的风险［7］。相关文献报道利用PVP治疗胸椎OVCF时骨水泥渗漏率较高，最高达到63.5%［15］。因此，精准、安全的穿刺是实现中段胸椎OVCF手术成功的关键［16］。

O型臂导航系统可快速获得较高质量的三维CT图像，自动输入到导航计算机中进行匹配、注册，使术者能够近乎“直视下”精准地完成手术操作，被公认为是目前脊柱外科领域先进的导航技术［17-19］。导航完成注册以后，术中可以运用微创开路器尖端接触关节突进针点，找出最佳的穿刺路径，即为模拟穿刺路径，再通过敲击微创开路器，结合导航屏幕呈现的三维影像，实时观察穿刺路径，并最终完成穿刺。

为了实现O型臂导航系统的高精准性，规范操作十分重要。具体应用在中段胸椎骨质疏松性骨折时，主要包括以下几个步骤：（1）导航参考架的安装与固定，这是O型臂导航手术成败的关键，必须保证参考架的稳定性，术中一旦发生参考架松动，将直接影响手术的精准度；
（2）O型臂扫描，首先需以伤椎为中心，透视出标准的正侧位X线，然后进行O型臂扫描机三维成像；
（3）导航成功注册后，使用微创经皮开路器定位伤椎及皮肤入钉点，确认并局部麻醉满意后，经皮插入微创经皮开路器，采用椎弓根外入路，根据导航屏幕提供的三维及平片图像，通过锤子敲击的方法置入椎体；
（4）移去微创经皮开路器的导航装置，保留开路器，用克氏针钝头顺着开路器插入椎体，再使用强生PVP工作套筒经克氏针置入椎体内，为了确保穿刺的准确性，再次用O型臂进行扫描，确保PVP工作套筒位置正确；
（5）向椎体内注入骨水泥，在注入骨水泥过程中加强正侧位X线透视，一旦出现骨水泥外漏，应立即停止。

虽然O型臂导航在中段胸椎骨质疏松性椎体压缩骨折PVP术中具有精准性高和安全性高的优势，但操作过程中需要注意：（1）由于中段胸椎骨折距离髂棘较远，不推荐参考架固定在髂棘，否则可能会影响信号传输，我们选择将参考架固定在伤椎下方1～2个椎体的棘突骨质上，以提高参考架的稳定性；
（2）反射球表面务必保持清洁，涂层无脱落，否则会影响导航精度；
（3）为了保证手术的顺利进行，建议由专门的技术人员负责O型臂导航系统的操控。

为了研究O型臂导航系统在PVP治疗中段胸椎OVCF中的精准性，我们采用了术中规划路径与实际路径的符合率这一指标，主要是观察实际穿刺路径与术中规划路径有无偏差，将其定义为术中导航模拟穿刺路径与实际穿刺路径在术中CT平扫上是否一致，分为优、良、差3种类型。优：完全符合；
良：实际穿刺路径与术中导航模拟穿刺路径有偏差，偏差夹角≤5°；
差：实际穿刺路径与术中导航模拟穿刺路径有偏差，偏差夹角＞5°。同时结合微创经皮开路器穿刺成功需要的次数这个指标，来综合判断O型臂导航系统术中操作的精准性。偏差夹角大小的设置是基于穿刺针在椎体内安全有效的位置所需穿刺角度而决定，偏差角度过大，可能会造成穿刺针进入椎管或穿刺针头靠近椎体边缘。徐亮等［20］通过胸椎椎弓根螺钉的解剖学研究，发现经胸椎（T1～T10）椎弓根外入路置钉时，存在一定的安全角度，其安全角度范围最大平均为21.20°，最小为平均为16.46°，因此，在观察穿刺路径与术中规划路径有无偏差这一精准性指标时，我们设置5°作为偏差夹角，此时，穿刺针均可位于胸椎椎体中合适的位置。

本研究结果显示O型臂导航引导下PVP治疗中段胸椎OVCF可以取得较好的近期疗效。但本文是基于单中心的回顾性研究，且中段胸椎OVCF发病率相对较低，样本量较小，随访时间较短，未设置同期对照组。将来需要开展前瞻性的多中心随机对照研究，以进一步明确O型臂导航引导下PVP治疗中位胸椎OVCF的优势。

基于本回顾性临床研究结果，我们认为在PVP治疗中段胸椎（T4～T8）OVCF时使用O型臂导航引导，可提高穿刺精准性及安全性，有效缩短手术时间，而且可在使用骨水泥满意分布的同时，降低骨水泥渗漏等并发症发生的风险。

作者贡献声明张翀景 数据整理与分析，论文撰写。张旭，李得见，狄黎卿，宋宇琛，周建华参与手术，术前及术后患者管理，患者随访。田野术中O型臂导航系统操作。禹宝庆，易诚青 获取资助，论文指导。敖荣广 论文构思与修订，可行性分析，患者随访与管理，数据采集，参与手术。

利益冲突声明所有作者均声明不存在利益冲突。

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