椎弓根螺钉植入监测技术研究综述

《椎弓根螺钉植入监测技术研究综述》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、椎弓根螺钉植入监测技术研究综述陆想想（南京航空航天大学生物医学工程系，江苏省南京市210016）摘要：由于椎弓根螺钉（PS）植入位置不准确会出现严重的并发症，因此提高PS植入的准确率，一直以来都是一个热门的课题。国内外用于监测PS植入的技术和设备主要有：X射线植入监测技术，诱发电位植入监测技术，计算机辅助导航植入监测技术，组织电导率植入监测技术等。本文主要介绍了国内外各种监测PS植入的技术和设备，并重点对南京航空航天大学生物医学光子学实验室研究的近红外植入实时监测技术进行综述。关键词：椎弓根螺钉

2、；监测技术；近红外；0引言近20年来随着基础研究的深入和工业技术水平的进步，脊柱外科疾病的治疗有了长足的进步。在脊柱创伤、矫形及退变等疾病的治疗上，脊柱内固定技术的发展发挥了巨大的推动作用。在某种意义上，脊柱内固定的技术水平即标志着脊柱外科的发展水平。经椎弓根内固定技术是脊柱外科发展史上的一个里程碑。在治疗脊椎病变的手术中，常采用椎弓根螺钉（PedicleScrew,PS）进行脊柱内固定，其牢靠的三维固定技术效果好、周期短、见效快。在开展脊柱内固定技术过程中，常会发生椎弓根螺钉植入错误，由此极易

3、导致神经、血管或脏器损伤等并发症。椎弓根螺钉植入技术引起了医生及学者的重视，应该尽可能地减少并发症的发生。因此，一种能准确、及时并且无创监测PS植入的设备显得很有必要。1椎弓根螺钉植入监测技术随着脊柱内固定技术的发展和内置物的大量应用，对手术定位和导航的技术要求也越来越高。因此，近年来将立体定向、计算机辅助手术、三维定向导航的概念和技术引入脊柱外科领域。大型的影像设备如X线、CT、计算机导航等，为了解椎弓根的形态、神经脊髓的解剖位置提供了非常有价值的信息，因此被广泛应用于椎弓根螺钉的植入。1.1

4、X线监测椎弓根螺钉植入进行传统椎弓根螺钉置入技术时，在手术过程中一般都需要C型臂X射线透视或者摄片来监测螺钉是否置入正确。但是由于在水平面与矢状面上椎弓根中心轴存在倾斜角度，而椎体是圆柱形的，仅依靠普通得X射线成像难以监测到螺钉的位置和深度。Weinstein[1]等应用监测方法对解剖标本的椎弓根螺钉置入的精确度进行研究，分析表明穿破椎弓根皮质的有21%，而在活体内置入椎弓根螺钉，用X射线定位法去监测，发现此方法监测椎弓根螺钉的位置有较高的假阳性率与假阴性率。Castro[2]等用X射线引导椎弓

5、根螺钉的置入，通过肉眼观察与CT扫描发现，在尸体标本上穿破椎弓根皮质的螺钉有24%；在腰椎内固定融合的30例患者中，共置入131枚螺钉，术后的CT检查表明，有40%穿破椎弓根，其中穿破椎弓根内侧壁的有29%，极易造成神经与脊髓损伤。因此，使用X射线来监测椎弓根螺钉置入的准确度，还有待于进一步提高。另外，无法术中连续监测、辐射伤害较高。1.2辅助器械监测椎弓根螺钉植入典型的有，陈永铵等设计的一种双侧对称可调节的椎弓根螺钉钻空导向器，可以控制螺钉的水平面角和矢状面角以及进钉间距，明显提高了置入的成功

6、率。Myles等设计的一种带有小珠的导针，将导针置入椎弓根后，摄侧位片使小珠位于椎弓根中段，当正位片上小珠位于椎弓根投影中段，认为导针与椎弓根中心轴吻合。利用这一技术在手术中获得了100％的敏感性和97％的特异性。1.3计算机辅助导航监测技术随着计算机技术、虚拟现实技术及医学成像等相关技术的发展，出现了计算机辅助外科手术这一新的领域。1996～1998年日本学者Kamimura等，对腰椎椎体模型进行CT扫描，将获取的图像数据输送给计算机工作站，建立椎体的3D图像，拟定螺钉植入路线。术中监控连接有

7、红外线发射二极管的椎弓根螺钉钻子和探针，利用计算机、的特殊显示功能实时跟踪椎弓根螺钉的位置。Carl等将多普勒超声定位方法和3D计算机辅助技术与无框立体定向技术结合，用于椎弓根螺钉植入。海涌等采用美国VTI公司研制的FluoroTrak3000电磁导航系统监控椎弓根螺钉植入，该系统属于第三代影像导航系统，由于采用了电磁传感技术，不需要术前对手术部位进行CT扫描，也不存在术中干扰等光电导航系统常见问题。在椎弓根螺钉内固定术中，计算机辅助导航技术是目前最准确的监测方法，是未来脊柱外科的一种发展趋势，

8、但它需要借助昂贵的设备和特殊的器械，操作较为复杂，一些技术问题仍未完全解决。1.4诱发电位监测法判断螺钉位置目前常用的是电诱发肌电图（electromyography，EMG），通过此检查可以确定周围神经、神经元、神经肌肉接头及肌肉本身的功能状态。术中电诱发肌电图是手术中使用电刺激器直接或者间接刺激脊髓或者神经根，观察相应肌肉的EMG表现。因为克氏针或椎弓根螺钉具有非常良好的导电性，将其上方与EMG的刺激电极相连接，作为刺激电极使用。在克氏针或椎弓根螺钉穿破椎弓根壁之前，并且距离椎弓根壁和椎体壁