黄圣斌 程志琳 谢兆林

(贵港市人民医院脊柱关节骨科，广西贵港市 537100)

【提要】 O型臂导航技术可以在术中快速获取手术部位的三维CT图像，从而帮助术者实时调整手术规划，有助于精准完成手术操作，提高内固定程度，降低脊柱外科手术的风险和并发症发生率，减少医患双方受辐射程度。O型臂导航技术可以实现精准定位，有效降低置钉难度，缩短学习周期，在脊柱外科中的应用前景广阔。

由于脊柱解剖特点的特殊性，手术操作易损伤脊髓神经或神经根、椎旁血管，而手术操作不当可能会导致较严重的并发症，如术后疼痛、肢体感觉或活动障碍、术中或术后出血较多等，也可出现多次置钉或误置钉等错误操作。因而提高手术精准性与安全性是临床工作的重中之重。20世纪90年代以来，导航技术已经广泛应用于脊柱外科，包括脊柱创伤、退变、畸形、肿瘤等。近年来导航技术还逐渐应用于脊柱微创手术，成为国内外常见的手术辅助系统[1]。O型臂导航系统可快速获取手术部位的三维CT图像，图像可直接传到计算机导航中自动完成匹配，导航工具注册后可引导术者精准完成手术操作，是目前脊柱外科较为先进的手术辅助系统，现将O型臂导航技术在脊柱外科领域中的相关应用综述如下。

1 O型臂导航技术在颈椎手术中的应用

1.1 O型臂导航在上颈椎疾病手术中的应用 上颈椎常见疾病包括外伤性骨折、感染性炎症、原发性或继发性肿瘤、先天性畸形等。上颈椎因其解剖结构复杂、解剖特点特殊，经关节螺钉置钉的手术操作通道穿行于重要的动脉、神经之间，因而对置钉精度、术者的操作手感要求极高。手术方式包括后路钢丝固定，松质骨空心螺钉、侧块螺钉及椎弓根螺钉固定等。有研究表明椎弓根螺钉固定的生物力学稳定性优于侧块螺钉固定[2]。但因上颈椎椎弓根窄小的解剖特点，手术置钉时易穿破椎弓根壁，置钉失败率可至16.9%[3]。此外，椎动脉移行的不确定性也可使置钉失败，进而出现椎动脉破裂出血。有学者发现徒手置钉治疗上颈椎疾病，椎动脉破裂出血发生率可达4.1%[4]。因此，更为精准、安全的辅助技术引导置钉对于手术操作的成功十分必要。

O型臂导航系统是近年出现的脊柱外科辅助导航技术，术中可精准反映患者当前体位的术区解剖影像。与传统的C型臂导航系统相比，O型臂导航系统具有成像质量高、扫描和注册时间短、可避免多次重复拍摄、减少对医护人员和患者辐射等优势[5-6]。左灿辉等[7]使用计算机导航辅助齿状突骨折置钉，28例患者共放置寰枢关节螺钉55枚，结果提示O型臂导航置钉准确性、平均手术时间、出血量、患者所受辐射量均优于传统置钉法。但研究者同时也提出导航失准致图像漂移，影响置钉的准确性等问题。王华栋等[8]应用术中3D导航系统辅助经关节螺钉固定治疗寰枢椎脱位不稳，共置入107枚椎弓根螺钉，71.03%的螺钉为Ⅰ级置钉，28.97%的螺钉为Ⅱ级置钉，无Ⅲ级置钉。值得关注的是，5例患者只能行单侧螺钉置入，分析考虑为颈2椎弓根峡部狭窄，强行置入螺钉易发生破壁或损伤神经。因此术中O型臂导航可以实时调整手术方案，避免并发症发生。该研究中共有31枚螺钉穿出椎弓根皮质，破壁率为28.97%，患者术后症状均较术前改善,螺钉穿破椎弓根内侧壁的原因作如下考虑：(1)手术操作造成的影像漂移，影响导航辅助置钉的精确性，如上颈椎损伤后的不稳定在操作时可产生偏移，进而影响图像精准性。(2)置钉过程中发生的偏移，因拧入螺钉过程为徒手操作，无导航工具的引导，操作时产生的晃动使螺钉拧入发生偏差，导致图像与实际置钉钉道角度出现偏差。

但也有学者认为O型臂导航技术与传统徒手或二维导航辅助置钉的治疗效果并无明显差别。曲哲等[9]比较O型臂导航与徒手置钉对上颈椎椎弓根螺钉置钉精确性的影响，两组的精确置钉率分别为89.6%和86.6%，差异无统计学意义。该研究认为O型臂导航辅助螺钉置钉不能完全避免椎弓根破壁的发生，其原因如下：(1)术中导航并不能完全真实地反映最佳钉道位置，导航本身具有一定误差，术中出现偏差后仍需凭借术者的手感或经验完成操作；(2)手术操作时对患者身体或导航参考架的碰撞，以及操作时术区椎体的位置变化，使操作与导航影像有误差。但O型臂导航置钉组无Ⅱ级、Ⅲ级置钉，而传统置钉组Ⅱ级、Ⅲ级置钉发生率为3.7%，两组比较差异有统计学意义，此研究结果与Tjardes等[10]的结论相符。赵若宇等[11]探讨O型臂导航辅助下后路椎弓根螺钉复位内固定治疗寰枢椎骨折的疗效，O型臂组共置入椎弓根螺钉86枚，0级83枚，Ⅰ级2枚，Ⅱ级1枚，螺钉皮质穿透率为3%，传统组皮质穿透率为18%，此外O型臂组的手术出血量与手术时间均优于传统组。

1.2 O型臂导航在下颈椎疾病手术中的应用 因下颈椎的解剖特点，其旋转、屈伸活动度大，是头部重量传导的中枢位置，故也是颈椎损伤发生率最高的部位。外伤性骨折或脱位、感染性炎症或颈椎退行性变均可引起颈椎损伤，严重者可出现神经症状或瘫痪。下颈椎疾病的外科治疗原则需达到两个目标：一是恢复颈椎的解剖序列及其稳定性；二是脊髓神经及神经根彻底松解减压。俞仲翔等[12]应用O型臂导航辅助治疗强直性脊柱炎合并下颈椎骨折，结果提示O型臂导航组患者治疗效果较术前有所改善，术中出血量、手术时间均少/短于传统组，且O型臂导航组术中无椎动脉或椎旁血管、脊髓损伤等不良后果出现。此外，O型臂导航系统可精准辅助前路椎弓根置钉,其优势在清除颈椎肿瘤、结核，彻底减压的同时还获得强有力的生物力学稳定性,还可缩短手术时间、减少手术出血量等[13-17]。梁俊杰等[18]应用O型臂导航技术辅助下颈椎前路椎弓根螺钉置入治疗外伤性颈椎骨折、感染性颈椎结核、原发或继发性颈椎肿瘤、颈椎退行性变等疾病，所有患者共置入60枚椎弓根螺钉,其中56枚螺钉为0级置钉，2枚螺钉为Ⅰ级置钉(出现椎弓根破壁),2枚为Ⅱ级置钉，置钉准确率达到96.7%。患者术后颈椎功能改善评分较术前提高，术中无椎动脉、脊髓神经或神经根损伤等并发症发生。

近年来，内镜下微创治疗颈椎间盘突出症的应用较为热门，越来越多的学者使用经皮内窥镜颈椎间盘切除术治疗神经根型颈椎病。但由于视野有限，在使用基于O型臂导航技术之前，外科医生很难进行解剖定位。Zhang等[19]使用O型臂导航系统辅助术区精准定位，在达到同等治疗效果的情况下，缩短了手术时间和学习周期，患者所受辐射量较传统手术方式减少，认为基于O型臂导航辅助的全内镜后路椎间孔切开术是治疗神经根型颈椎病安全、有效的方法，具有微创的优势。

2 O型臂导航技术在胸椎疾病中的应用

已有生物力学研究表明，后侧椎弓根螺钉内固定的生物稳定性比传统胸椎钩、夹固定的生物稳定性高。目前胸椎后路椎弓根螺钉固定治疗胸椎疾病应用广泛，如外伤性胸椎骨折、胸椎肿瘤、胸椎畸形、胸椎退行性椎管狭窄等。但由于胸椎周围解剖结构复杂，同时周围的肋骨、肩胛骨、肺脏、心脏等组织重叠致X线片影像显影模糊，影响椎弓根置钉。此外，由于胸椎自身的椎弓根解剖周径较小，在置钉时对术者要求较高。因此，O型臂导航技术辅助胸椎置钉在胸椎骨折、肿瘤，胸椎椎管狭窄或畸形等疾病的治疗中显得尤为重要。刘臻等[20]对41例Ⅰ型神经纤维瘤病合并营养不良性脊柱侧凸患者的矫形手术进行分析，O型臂导航组的置钉精准性、平均植入物的密度均高于徒手置钉组，术后矫正丢失发生率低于徒手置钉组，但两组手术时间和出血量差异无统计学意义。Wen等[21]应用O型臂导航技术辅助胸椎椎弓根螺钉治疗胸椎椎管狭窄，结果提示术中并发症发生率、术后随访功能改善率、螺钉松动或断裂发生率均无明显差异，但术中使用O型臂导航组置钉优良率较传统组明显更高。Zhao等[22]研究O型臂导航辅助胸椎椎弓根螺钉治疗胸椎畸形，探讨其胸腔积液、螺钉穿孔的发生率，结果表明传统组螺钉穿孔率高于O型臂导航组，O型臂导航组胸腔积液的发生率、胸腔积液量低于传统手术组，提示O型臂导航辅助胸椎椎弓根螺钉置钉可降低胸腔积液量及胸腔积液的发生率。Wang等[23]报告O型臂导航技术辅助胸椎椎弓根螺钉置钉治疗胸椎黄韧带骨化症，研究结果显示，O型臂导航技术在术中可精准定位黄韧带骨化的位置、大小、形态、边界，同时还提高了置钉的精准性，降低了置钉所致并发症的发生风险。Zhang等[24]报告应用O型臂导航技术辅助引导穿刺定位椎体成形术治疗胸6至胸9椎体骨折，结果显示两组的手术时间和住院时间无明显差异，术后随访功能康复均明显改善，但术中出血量、患者所受辐射量对比，O型臂导航组优势更明显。该研究同时也提出，呼吸胸廓起伏因素可造成O型臂导航图像漂移，导致穿刺时穿孔发生率升高，因而穿刺时需注意手感，当定位不确定时，需再次通过影像学检查确认，但这可能致使手术时间、患者所受辐射量增加。李颖等[25]探讨O型臂导航系统引导下极外侧椎间融合联合椎弓根螺钉固定术治疗腰椎退变性疾病，共置入螺钉94枚,术后通过 CT检查评价螺钉位置,其中Ⅰ级置钉89枚(94.7%),Ⅱ级置钉5枚(5.3%)，置钉准确性高。谭海涛等[26]应用计算机导航在工作通道下行极外侧入路手术治疗脊柱结核，研究结果显示利用计算机导航在控制手术时间、术中出血量与透视时间上更具有优势。

3 O型臂导航技术在腰椎疾病中的应用

腰椎骨折是脊柱骨折中较为常见的骨折，其外科手术方法包括开放性椎弓根螺钉内固定、经皮椎弓根内固定、经皮椎体成形术。后路椎弓根螺钉内固定术是治疗腰椎骨折的经典术式。传统后路椎弓根置钉技术与术者的临床经验及解剖知识密切相关，若存在解剖变异或解剖标志缺失等情况，将严重影响置钉的准确性。有文献报道[27]，椎弓根置钉技术并发症总发生率为21%～27%，其中10%的病例因为螺钉置入过深或位置偏移出现血管神经损伤、椎弓根骨折、硬膜撕裂致脑脊液漏、血管内脏损伤等严重并发症。O型臂导航系统是最新的三维成像辅助系统，其最早用于脊柱外科手术，以确保椎弓根置钉的准确性[28]。Qin等[29]报告应用O型臂导航技术辅助腰椎椎弓根螺钉置钉治疗腰椎骨折，结果提示与传统辅助置钉技术相比，O型臂导航技术在手术时间、术中出血量、术后功能改善、置钉优良率方面无明显优势，但Ⅰ级置钉率优于传统辅助置钉技术。术后长期随访患者腰椎生理弯曲改善程度，结果显示O型臂导航技术较传统技术优。格日勒等[30]比较O型臂导航技术与传统透视技术行经皮椎弓根置钉治疗腰椎骨折，并对置钉的优良率、临床疗效、手术时间、术中出血量、住院天数以及术后1周和6个月的VAS评分、Oswestry功能障碍指数评分、伤椎后凸Cobb角、伤椎椎体前缘高度差异等指标进行比较。结果提示O型臂导航组在手术时间、患者所受辐射量、Ⅰ级置钉等方面优于传统透视组，其他指标两组比较未见明显差异。该研究仍存在样本量少，随访时间短等局限性，且研究认为O型臂导航技术辅助置钉存在一定优势，但患者总体受益优势体现不十分明显。

早期椎体成形术的辅助定位常使用C型臂进行，其存在一定问题，如学习周期较长，术中需多次进行穿刺定位确认，延长手术时间，以及存在穿刺失败甚至骨水泥渗漏等风险。吕浩然等[31]应用术中C型臂辅助穿刺治疗腰椎压缩性骨折，21.7%的患者出现骨水泥渗漏，手术时间也较对照组长。因此，有学者为改进C型臂的缺点，使用O型臂导航的三维视图取代二维的C型臂辅助进行经皮椎体成形术，获得较为理想的手术结果。Wojdyn等[32]应用O型臂导航技术辅助腰椎椎体成形术治疗腰椎骨折，结果提示 O型臂导航辅助组与传统组相比，手术时间无明显差异，但O型臂导航辅助组在患者所受辐射量、单次穿刺成功率、学习曲线方面有明显优势。赵清华等[33]应用O型臂导航技术辅助经皮椎体成形术治疗症状性椎体血管瘤，结果表明该技术具有微创性、安全性。Lin等[34]对比骨固定与皮肤固定导航参考架对椎弓根螺钉置钉优良率的影响，得出两者无显著差异的结果，但皮肤固定导航参考架不会造成多余的切口，该研究进一步拓展了O型臂导航技术的应用范围。Zhou等[35]应用O型臂导航技术辅助椎弓根骨水泥置钉内固定治疗脊柱转移瘤，23例患者共置入92枚椎弓根螺钉，其中A级螺钉85枚，B级螺钉7枚，术中无骨水泥渗漏。该研究对于应用O型臂导航技术辅助治疗椎体或椎弓根破坏的置钉具有很大的优势，术中置钉实现精准可视化，虽未与传统手术对比，但患者功能康复及术后影像学评价仍可获得满意的效果。此外，还有学者将O型臂导航应用于椎间孔镜技术，开创性地设计导航穿刺杆进行椎间孔镜穿刺定位，引导工作套通过Kambin安全三角进入操作区域，减少穿刺次数与时间，缩短椎间孔镜技术的学习周期，临床效果满意[36]。

综上所述，O型臂导航系统辅助脊柱椎弓根螺钉固定可以即时观察虚拟螺钉的置钉方位和长度，引导螺钉置入，极大降低置入操作中损伤神经的风险，精准的置钉可提高固定强度，同时降低术者和患者受辐射程度，缩短青年医生的学习周期。此外，O型臂导航技术已逐渐应用于经皮微创置钉技术和辅助引导经皮内镜穿刺技术，进一步提高了微创技术的精准性与安全性。但就O型臂导航技术而言，目前仍存在术中呼吸运动、视野显露牵拉组织时导致的导航图像漂移、导航误差等问题。随着计算机技术的日益发展，智能人工算法的应用可能为解决上述问题提供新思路。