计算机导航技术辅助脊柱外科复杂手术

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1、计算机导航技术辅助脊柱外科复杂手术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

2、(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：12`~70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

3、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

4、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0.23—0.56mm（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

5、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

6、。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（computedtomography-basednavigationsystem）。（2）C型臂透视下的导航（fluoroscopy-basednavigationsystem）。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

7、和准确。表一：三维CT和X线双向透视下的导航比较三维CTX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

8、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