1、中华骨科杂志 2016 年 7 月第 36 卷第 13 期 Chin J Orthop, July 2016 , Vol. 36, No. 13 817 指 南 计算机导航辅助脊柱外科手术指南 中华医学会骨科学分会 通信作者 ： 田伟 ， Email:tianweijstvip. DOI: 10. 3760/cma.j.issn. 0253 2352. 2016. 13. 001 因 脊 柱 外 科 手 术 部 位 深 在 ， 脊 柱 结 构 复 杂 、 毗 邻 重 要 神 经 、 血 管 组 织 ， 且 脊 柱 发 育 变 异 、 畸 形 或 退 变 常 见 ， 故 如 何 提 高 脊 柱
2、 外 科 手 术 安 全 性 和 精 准 性 一 直 是 临 床 关 注 的 重 要 问 题 。 自 1995 年 计 算 机 导 航 技 术 应 用 于 脊 柱 外 科 手 术 1 ， 显 著 提 高 了 脊 柱 外 科 手 术 的 置 钉 精 确 性 2 - 7 ， 降 低 了 术 中 辐 射 剂 量 8 - 16 ， 并 明 显 提 高 了 脊 柱 微 创 手 术 的 安 全 性 12, 17- 22 。 近 年 来 ， 随 着 “ 精 准 医 疗 ” 概 念 的 兴 起 ， 作 为 骨 科 精 准 医 疗 重 要 应 用 的 脊 柱 外 科 导 航 技 术 也 随 着 立 体 定 向
3、、 图 像 配 准 、 机 器 人 以 及 计 算 机 技 术 等 的 不 断 发 展 而 日 益 成 熟 。 作 为 一 项 新 兴 技 术 ， 目 前 国 内 外 尚 无 计 算 机 导 航 辅 助 脊 柱 外 科 手 术 的 临 床 应 用 指 南 ， 影 响 了 此 技 术 的 进 一 步 推 广 普 及 。 因 此 ， 为 更 好 地 指 导 脊 柱 外 科 导 航 技 术 在 临 床 规 范 化 推 广 应 用 ， 中 华 医 学 会 邀 请 全 国 30 个 省 市 自 治 区 专 家 收 集 近 年 来 相 关循证医学证据 ， 讨论撰写形成本指南 。 本 指 南 仅 为 学 术
4、 性 指 导 意 见 ， 临 床 应 用 必 须 依 据患者具体情况制定 。 一 、 适用人群 本 指 南 的 适 用 人 群 是 参 与 计 算 机 导 航 脊 柱 外 科手术的医生 、 技师以及护士等人员 。 二 、 流行病学 采 用 传 统 手 术 技 术 与 采 用 计 算 机 导 航 辅 助 脊 柱 外 科 手 术 的 精 确 度 情 况 见 表 1 2 - 7 。 研 究 结 果 显 示 ： 计 算 机 导 航 辅 助 脊 柱 外 科 手 术 可 显 著 降 低 术 中 医 生 和 患 者 的 辐 射 剂 量 8 - 16 ， 并 提 高 脊 柱 外 科 微 创 手术的精确度及安全
5、性 12, 17- 22 。 三 、 定义 （ 一 ） 计 算 机 导 航 技 术 （ computer assisted naviga tion technique ） 指 融 合 现 代 计 算 机 、 立 体 定 位 和 医 学 影 像 技 术 等 的 一 种 外 科 手 术 辅 助 技 术 ， 用 于 引 导 手 术 医 生 进 行精确地手术规划和操作 。 （ 二 ） 红 外 线 光 学 导 航 系 统 （ infrared optical navi gation system ） 指 采 用 红 外 线 立 体 定 位 技 术 的 光 学 导 航 系 统 ， 是 目 前 脊 柱 外
6、科 计 算 机 导 航 技 术 中 应 用 最 广 泛 的 系 统 ， 分 为 ： 主 动 红 外 线 光 学 导 航 系 统 （ active in frared navigation system ） ， 指 红 外 线 发 光 二 极 管 安 装 在 各 个 示 踪 器 和 智 能 手 术 器 械 的 导 航 系 统 ， 其 发 射 的 红 外 线 信 号 由 位 置 传 感 器 接 收 后 传 至 导 航 工 作 站 进 行 处 理 ； 被 动 红 外 线 光 学 导 航 系 统 （ passive infrared navigation system ） ， 指 红 外 线 被 动
7、反 射 球 安 装 在 各 个 示 踪 器 和 智 能 手 术 器 械 上 ， 红 外 线 发 射 装 置 安 装 在 位 置 传 感 器 上 的 导 航 系 统 ， 位 置 传 感 器 发 射 的 红 外 线 被 反 射 球 反 射 后 再 折 返 至 位 置 传 感 器 ， 由位置传感器接收后传至导航工作站进行处理 。 （ 三 ） 示踪器 （ tracker ） 指 在 手 术 过 程 中 通 过 发 射 或 反 射 红 外 线 信 息 至位置传感器 ， 用于追踪坐标信息的器械 。 指 南 背 景 ： 中 华 医 学 会 骨 科 学 分 会 自 2009 年 开 始 组 织 全 国 50
8、余 位 骨 科 与 计 算 机 导 航 领 域 专 家 对 计 算 机 导 航 辅 助 脊 柱 外 科 手 术 的 精 确 性 、 安 全 性 及 其 影 响 因 素 等 14 项 课 题 进 行 调 查 研 究 ， 同 时 开 展 循 证 医 学 研 究 。 2010 年 ， 中 华 人 民 共 和 国 国 家 卫 生 和 计 划 生 育 委 员 会 （ 原 中 华 人 民 共 和 国 卫 生 部 ） 全 国 医 疗 服 务 标 准 委 员 会 立 项 ， 制 定 脊 柱 外 科 计 算 机 导 航 技 术 。 期 间 邀 请 全 国 30 个 省 市 自 治 区 直 辖 市 50 余 位
9、专 家 开 展 了 多 次 研 讨 ， 完 善 该 操 作 标 准 。 2009 至 2012 年 ， 开 展 多 中 心 大 样 本 的 临 床 实 证 研 究 ， 对 操 作 标 准 进 行 进 一 步 优 化 。 2014 年 ， 中 华 医 学 会 骨 科 学 分 会 及 中 华 骨 科 杂 志 编 辑 部 启 动 制 定 “ 计 算 机 导 航 辅 助 脊 柱 外 科 手 术 指 南 ” 项 目 ， 经 过 多 次 会 议 ， 邀 请 国 内 各 地 多 位 骨 科 知 名 专 家 及 方 法 学 和 计 算 机 导 航 技 术 专 家 进 行 讨 论 研 究 ， 最终形成现有版本
10、。 表 1 采用传统手术技术与采用计算机导航辅助 脊柱外科手术的精确度情况 （ % ） 分类 传统手术技术 导航方式 透视二维导航 透视三维导航 CT 导航 精确度 80. 4 86. 6 81. 0 92. 0 93. 4 93. 7 90. 8 94. 4 818 中华骨科杂志 2016 年 7 月第 36 卷第 13 期 Chin J Orthop, July 2016 , Vol. 36, No. 13 1. 患者示踪器 （ patient tracker ） 指 在 术 中 与 患 者 解 剖 结 构 连 接 的 示 踪 器 ， 发 射 或反射红外线信息至位置传感器 。 2. “ C
11、 ” 型臂示踪器 （ Carm tracker ） 指 经 工 程 师 校 准 并 安 装 于 “ C ” 型 臂 X 线 机 上 的 示踪器 ， 扫描的图像可由导航系统自动注册 。 3. 通用示踪器 （ universal tracker ） 指 在 术 中 与 手 术 器 械 连 接 的 示 踪 器 ， 发 射 或 反 射红外线信息至位置传感器 。 （ 四 ） 指点器 （ pointer) 指 在 手 术 过 程 中 用 于 指 引 患 者 的 世 界 坐 标 系 与 影 像 虚 拟 坐 标 系 的 配 准 ， 在 导 航 时 对 患 者 空 间 位 置进行定位的器械 。 （ 五 ） 智能
12、手术器械 （ smart tool ） 指 安 装 有 示 踪 器 的 手 术 器 械 ， 可 在 导 航 图 像 中 显示相应坐标 。 （ 六 ） 位置传感器 （ camera ） 指 将 通 过 跟 踪 示 踪 器 发 射 或 反 射 的 红 外 线 信 号传输至导航工作站 ， 确定相应坐标信息的硬件 。 （ 七 ） 匹配 （ match ） 指 将 术 中 患 者 解 剖 结 构 与 获 取 的 影 像 学 图 像 ， 或 将 不 同 时 间 、 不 同 传 感 器 （ 成 像 设 备 ） 或 不 同 条 件 下 获 取 的 两 幅 或 多 幅 图 像 进 行 对 应 、 叠 加 的 过
13、 程 。 1. 点匹配 （ pointtopoint matching ） 术 中 用 指 点 器 接 触 若 干 手 术 椎 体 表 面 解 剖 标 志 清 楚 的 参 考 点 ， 与 虚 拟 图 像 中 相 应 位 置 进 行 匹 配 。 2. 面匹配 （ surface matching ） 术 中 用 指 点 器 接 触 能 够 覆 盖 完 整 椎 板 结 构 表 面 的 若 干 个 随 机 点 ， 与 相 应 部 位 CT 图 像 三 维 表 面 模 型进行匹配 。 （ 八 ） 配准 （ registration ） 指 通 过 对 影 像 内 容 、 特 征 、 结 构 、 关 系
14、 、 纹 理 及 灰 度 等 的 对 应 关 系 ， 相 似 性 和 一 致 性 的 分 析 ， 寻 求 相 似 影 像 目 标 的 方 法 。 在 计 算 机 导 航 辅 助 脊 柱 外 科 手 术 中 是 指 通 过 一 定 算 法 在 术 中 解 剖 结 构 的 世 界 坐 标 系 （ 空 间 的 绝 对 坐 标 系 ） 与 导 航 影 像 的 虚 拟 坐标系间寻找对应的同名点的过程 。 （ 九 ） 示踪 （ track ） 指 通 过 指 点 器 与 智 能 手 术 器 械 上 的 示 踪 器 ， 在 虚 拟 坐 标 系 中 反 映 出 其 实 时 坐 标 的 过 程 ， 用 于 引
15、导 手术操作 。 （ 十 ） “ C ” 型 臂 X 线 机 透 视 二 维 图 像 导 航 （ two di mensional Carm fluoroscopybased navigation ） 在 手 术 过 程 中 ， 使 用 “ C ” 型 臂 X 线 机 获 取 相 应 脊柱透视图像 ， 传输至导航系统 ， 引导手术操作 。 （ 十 一 ） 术 前 C T 三 维 图 像 导 航 （ p r e o p e r a t i v e t h r e e d i m e n s i o n a l c o m p u t e d t o m o g r a p h y b a s e
16、 d n a v i g a t i o n ） 在 手 术 前 ， 按 照 一 定 的 参 数 要 求 ， 采 集 CT 图 像 ， 传输至导航系统 ， 引导手术操作 。 （ 十 二 ） 术 中 即 时 三 维 图 像 导 航 （ i n t r a o p e r a t i v e r e a l t i m e t h r e e d i m e n s i o n a l f l u o r o s c o p y b a s e d n a v i g a t i o n ） 在 手 术 过 程 中 ， 使 用 “ C ” 型 臂 、 “ O ” 型 臂 X 线 机 或 CT 等
17、获 取 三 维 图 像 ， 传 输 至 导 航 系 统 ， 引 导 手 术 操作 。 （ 十三 ） 图像漂移 （ image drift ） 指 因 目 标 组 织 形 变 、 位 移 或 者 红 外 光 线 传 输 异 常而导致的图像位置与实际位置不符 。 （ 十 四 ） 计 算 机 导 航 辅 助 微 创 脊 柱 外 科 手 术 （ computer assisted minimal invasive spine surgery ， CAMISS ） 指 将 计 算 机 导 航 辅 助 外 科 技 术 与 微 创 脊 柱 外 科 技 术 相 结 合 的 手 术 方 法 ， 能 保 障 微
18、切 口 手 术 在 精 确安全的条件下实施 。 四 、 计算机导航辅助脊柱外科手适应证 计 算 机 导 航 辅 助 技 术 适 用 大 部 分 脊 柱 外 科 手 术 领 域 ， 包 括 脊 柱 创 伤 性 疾 病 、 退 变 性 疾 病 、 脊 柱 畸 形 、 脊 柱 肿 瘤 、 脊 柱 感 染 等 ， 主 要 作 用 是 提 高 内 固 定 置 入 的 精 准 性 及 明 确 病 灶 范 围 。 在 骨 性 解 剖 标 记 不 明 确 或 骨 性 解 剖 变 异 、 畸 形 的 情 况 下 ， 计 算 机 导 航 辅 助 技 术 更 能 显 现 其 优 越 性 。 尤 其 适 用 于 脊
19、柱 微创手术 22- 24 及脊柱翻修手术 25 。 （ 一 ） 脊柱创伤性疾病 例 如 ： 齿 突 骨 折 26 、 不 稳 定 Hangman 骨 折 27 、 下 颈椎骨折 28 、 胸腰椎骨折 21 等 。 （ 二 ） 脊柱退变性疾病 例 如 ： 颈 椎 间 盘 突 出 症 29 、 颈 椎 管 狭 窄 症 29 、 颈 椎 后 纵 韧 带 骨 化 症 30 、 胸 椎 黄 韧 带 骨 化 症 31 、 腰 椎 间盘突出症 32 、 腰椎管狭窄症 33 、 腰椎滑脱症 34 等 。 （ 三 ） 脊柱畸形 例 如 ： 上 颈 椎 畸 形 34 、 先 天 性 重 度 腰 椎 滑 脱 35
20、 、 脊柱侧弯 36 、 脊柱后凸畸形 37 等 。 （ 四 ） 脊柱肿瘤 例如 ： 脊柱椎体肿瘤 38 、 椎管内肿瘤 39 。 （ 五 ） 脊柱感染性疾病 例如 ： 脊柱结核 40 。 五 、 计算机导航辅助脊柱外科手术禁忌证 （ 一 ） 全身性疾病 包 括 ： 严 重 出 血 性 疾 病 ； 严 重 心 脏 疾 病 ； 中华骨科杂志 2016 年 7 月第 36 卷第 13 期 Chin J Orthop, July 2016 , Vol. 36, No. 13 819 严 重 呼 吸 系 统 疾 病 ； 其 他 不 能 耐 受 麻 醉 或 手 术 者 。 （ 二 ） 患 者 不 耐 受
21、 脊 柱 手 术 的 体 位 要 求 ， 如 脊 柱 后路手术 ， 患者不耐受俯卧位 。 （ 三 ） 患者不能接受术中射线辐射 。 （ 四 ） 示踪器安放位置无法满足手术要求 。 （ 五 ） 无法获得满足手术要求的图像质量 。 六 、 学习曲线 计 算 机 导 航 是 一 项 手 术 辅 助 技 术 ， 使 用 该 技 术 需 要 通 过 一 定 量 的 训 练 ， 并 掌 握 其 要 领 ， 才 能 真 正 掌 握 该 技 术 。 在 使 用 计 算 机 导 航 初 期 ， 手 术 时 间 及 置 钉 准 确 性 会 受 到 学 习 曲 线 的 影 响 ， 经 过 一 段 时 间 的 积 累
22、 ， 术 者 熟 练 掌 握 后 可 缩 短 手 术 时 间 并 提 高 置 钉准确性 41- 43 。 七 、 计算机导航设备与患者的摆放位置 导 航 工 具 消 毒 灭 菌 ， 使 用 时 置 于 手 术 台 上 。 位 置 传 感 器 置 于 手 术 床 一 侧 ， 位 置 高 于 并 朝 向 术 野 ， 且 不 能 被 托 盘 或 头 架 遮 挡 其 视 野 ； “ C ” 型 臂 X 线 机 使 用 时 从 手 术 床 一 侧 进 入 ， 建 议 有 地 面 标 记 ， 以 指 引 合 适 地 摆 放 位 置 ， 以 减 少 调 整 视 野 次 数 ， 节 省 时 间 ； 计 算 机
23、 导 航 系 统 操 控 台 和 “ C ” 型 臂 X 线 机 操 控 台 可 以 远 离 手 术 区 域 ， 以 方 便 技 师 操 作 ； 仔 细 安 排 设 备 位 置 ， 以 满 足 各 种 设 备 ， 如 电 生 理 监 护 、 自 体 血 回输的摆放要求 。 导航设备与患者的摆放见图 1 。 八 、 计算机导航辅助脊柱外科手术操作流程 本 指 南 针 对 不 同 类 型 的 导 航 系 统 （ 包 括 “ C ” 型 臂 X 线 机 透 视 二 维 图 像 导 航 、 术 前 CT 三 维 图 像 导 航 和 术 中 即 时 三 维 图 像 导 航 ） ， 将 其 整 合 制 定
24、 为 临 床 实 用 性 强 的 操 作 流 程 （ 图 2 ） ， 用 于 在 手 术 中 指 导 医 生 正 确 操 作 ， 提 高 导 航 系 统 的 临 床 实 用 性 和 临 床 精 度， 缩短导航技术的临床学习曲线 。 （ 一 ） 术前设计 使 用 术 前 CT 三 维 图 像 导 航 需 进 行 术 前 设 计 ， 在 手术开始前完成 。 1.CT 图像采集 术 前 按 一 定 参 数 获 取 手 术 部 位 CT 扫 描 图 像 数 据， 经移动存储或网络连接导入计算机导航系统 。 CT 图 像 扫 描 建 议 参 数 ： 无 倾 角 扫 描 ， 在 满 足 手 术 要 求 情
25、 况 下 尽 量 缩 小 扫 描 范 围 ， 以 减 少 外 围 组 织 的干扰 ， 层厚 1 mm 。 2. 预览图像 在 导 航 软 件 中 点 击 进 入 “ 图 像 预 览 ” 界 面 ， 检 查 图 像 的 标 记 顺 序 和 图 像 所 示 患 者 位 置 方 向 之 间 是 否匹配 。 3. 载入图像 图 1 导航设备与患者的摆放示意图 头端 麻醉机 位置传感器 手术床 医生 器械护士 医生 导航工具 尾端 计算机导航系统操纵台 “C”型臂X线 机操控台 “C”型臂X线机 820 中华骨科杂志 2016 年 7 月第 36 卷第 13 期 Chin J Orthop, July
26、2016 , Vol. 36, No. 13 当 图 像 被 选 中 并 按 顺 序 排 列 后 ， 将 图 像 载 入 患 者记录中 ， 并自动进行冠状位 、 矢状位重建 。 4. 选取参考点 根 据 其 三 维 重 建 图 像 ， 在 拟 手 术 椎 体 后 方 表 面 结 构 分 别 选 取 至 少 3 个 解 剖 标 志 清 楚 的 参 考 点 ， 待 术中进行点匹配 。 参 考 点 选 取 的 注 意 事 项 ： 参 考 点 应 易 于 显 露 ； 参 考 点 表 面 软 组 织 必 须 充 分 去 除 ； 参 考 点 选 取 后 需 经 主 刀 手 术 者 确 认 ； 各 参 考
27、点 之 间 相 距 至 少 1 . 5 cm ； 多 节 段 操 作 时 应 对 每 个 手 术 椎 体 节 段分别选取参考点 。 5. 手术设计 按 手 术 目 的 ， 通 过 软 件 设 计 截 骨 部 位 、 病 灶 切 除或减压范围 、 虚拟螺钉置入位置 、 长度和直径等 。 （ 二 ） 术中操作 1. 患者体位 患 者 体 位 同 传 统 手 术 ， 根 据 手 术 具 体 部 位 采 取 俯卧位 、 仰卧位或侧位 。 2. 系统连接 （ 1 ） 安 装 患 者 示 踪 器 ： 夹 钳 是 连 接 棘 突 和 患 者 示 踪 器 的 固 定 装 置 。 选 择 合 适 形 状 的 夹
28、 钳 ， 一 端 在 体 内 固 定 到 显 露 的 棘 突 上 ， 另 一 端 在 体 外 连 接 患 者 示 踪 器 ， 对 于 某 些 上 颈 椎 手 术 患 者 可 根 据 具 体 情 况 选 择 体 外 固 定 夹 钳 。 拧 紧 两 端 的 螺 栓 ， 安 装 牢 固 ， 并 将 患 者 示 踪 器 开 关 打 开 。 患 者 示 踪 器 尽 量 不 妨 碍 术 者 操 作 且 不 易 被 术 者 或 助 手 遮 挡 。 需 要 注 意 导航引导下置钉和（或）减压 术中即时三维图像导航 术中即时三维图像导航 精确性验证 采集 维图像 “C”型臂X线机 扫描重建三维图像 点匹配和面匹
29、配 “C”型臂X线机 透视 维图像导航 “C”型臂X线机 透视 维图像导航 术前CT三维图像导航 1. 安装患者示踪器 2. 调节位置传感器 3. 注册并校准导航工具 4. 注册“C”型臂X线机示踪器 1. CT图像采集 2. 预览图像 3. 载入图像 4. 选取参考点 5. 手术设计 CT导航 导航类型 显露术野 系统连接 获取导航图像 图 2 计算机导航辅助脊柱外科手术操作流程图中华骨科杂志 2016 年 7 月第 36 卷第 13 期 Chin J Orthop, July 2016 , Vol. 36, No. 13 821 的 是 ， 因 皮 肤 的 牵 扯 可 能 造 成 夹 钳
30、轻 微 位 移 ， 故 夹 钳不应紧挨皮肤 。 （ 2 ） 调 整 位 置 传 感 器 位 置 ， 面 向 术 野 和 患 者 示 踪器 。 （ 3 ） 注 册 并 校 准 导 航 工 具 （ 指 点 器 、 尖 锥 、 开 路 器 ） ， 打 开 一 件 工 具 开 关 ， 打 开 注 册 校 准 工 具 开 关 ， 将 工 具 尖 端 对 准 注 册 校 准 工 具 的 校 准 靶 心 ， 依 次 对 每 一 件 导 航 工 具 进 行 注 册 和 校 准 。 对 于 非 智 能 工 具 ， 可 使 用 通 用 示 踪 器 ， 通 过 通 用 注 册 台 进 行 注 册 和校准 。 （ 4
31、 ） 注 册 “ C ” 型 臂 X 线 机 示 踪 器 并 连 接 导 航 系 统和 “ C ” 型臂 X 线机系统 。 （ 5 ） 将 “ C ” 型 臂 X 线 机 示 踪 器 、 患 者 示 踪 器 以 及 智 能 工 具 安 放 到 最 佳 可 视 位 置 三 者 之 间 无 障 碍 物 遮 挡 ， 三 者 均 显 示 于 导 航 系 统 图 像 显 示 器 的 中 心 区 域 ， 患 者 示 踪 器 与 位 置 传 感 器 相 距 约 1. 5 m 。 患 者 示 踪 器 必 须 牢 固 固 定 ， 避 免 术 中 移 动 ， 否 则 精 确 性降低 ， 需要重新进行导航系统注册操
32、作 。 3. 获取导航图像 （ 1 ） 精 确 性 验 证 （ 仅 应 用 于 “ C ” 型 臂 X 线 机 透 视 二 维 图 像 导 航 ） ： 进 入 系 统 精 确 性 验 证 程 序 ： 首 先 获 取 一 幅 透 视 图 像 并 且 在 可 视 状 态 下 检 测 患 者 示 踪 器 或 操 作 工 具 的 影 像 能 否 准 确 覆 盖 校 准 图 像 上 的 影像轮廓 。 （ 2 ） 点 匹 配 （ 仅 应 用 于 术 前 CT 三 维 图 像 导 航 ） ： 根据术前设计的参考点 ， 进行点匹配 。 （ 3 ） 面 匹 配 （ 仅 应 用 于 术 前 CT 三 维 图 像
33、导 航 ） ： 用 指 点 器 接 触 病 人 解 剖 结 构 表 面 至 少 35 个 点 ， 并 在 完成每一点操作时按下工具上的选择按钮 。 需 要 注 意 的 是 ： 每 次 点 按 操 作 时 必 须 稍 作 停 顿 ， 确 保 点 按 时 指 点 器 无 移 动 ； 匹 配 点 选 取 应 覆 盖 整个椎板后方骨性结构 。 （ 4 ） 图 像 采 集 和 注 册 （ 应 用 于 “ C ” 型 臂 X 线 机 透 视二维图像导航或术中即时三维导航 ） “ C ” 型 臂 X 线 机 透 视 二 维 图 像 导 航 ： 采 集 患 者 前 后 位 、 侧 位 和 双 斜 位 的 二
34、维 图 像 并 将 图 像 传 输 至 导 航 系 统 ， 即 可 使 用 。 图 像 与 患 者 之 间 的 配 准 是 自动完成的 ， 无须进行人工点匹配和面匹配 。 术 中 即 时 三 维 导 航 ： 在 计 算 机 操 作 界 面 选 择 需 扫 描 的 部 位 、 患 者 体 位 和 “ C ” 型 臂 X 线 机 位 置 。 按 照 计 算 机 操 作 界 面 的 提 示 手 动 旋 转 “ C ” 型 臂 X 线 机 ， 确 定 扫 描 结 束 位 置 和 扫 描 起 始 位 置 ， 踩 住 脚 踏 开 关 开 始 三 维 扫 描 。 “ C ” 型 臂 X 线 机 自 动 连
35、续 旋 转 190 采 集 100 幅 数 字 点 片 图 像 并 自 动 重 建 三 维 图 像 。 “ C ” 型 臂 X 线 机 的 整 个 图 像 采 集 过 程 耗 时 1 或 2 min 。 将 图 像 传 输 至 导 航 系 统 ， 系 统 同 时 进 行 自 动 注 册 。 图 像 传 输 完 毕 即 可 使 用 ， 无 须 人 工 进 行 点 匹 配和面匹配 。 4. 置钉和 （ 或 ） 减压操作 （ 1 ） “ C ” 型臂 X 线机透视二维图像导航 在 二 维 虚 拟 影 像 引 导 下 ， 以 指 点 器 确 定 螺 钉 入 点和矢状角 ， 进行螺钉置入 。 （ 2 ）
36、 术中即时三维导航 将 导 航 工 具 移 入 导 航 区 域 并 打 开 开 关 ， 在 导 航 图 像 上 即 出 现 导 航 工 具 影 像 ， 此 过 程 可 重 复 进 行 。 根 据 骨 性 标 志 点 粗 略 估 计 入 钉 点 ， 将 导 航 工 具 尖 端 放 置 于 入 钉 点 附 近 ， 在 三 维 重 建 图 像 上 确 定 入 钉 点 位 置 ， 使 用 尖 锥 刺 破 入 钉 点 处 的 骨 皮 质 。 如 果 入 钉 点 处 陡 峭 ， 使 用 磨 钻 或 咬 骨 钳 处 理 平 整 后 ， 再用尖锥刺破骨皮质 。 将 开 路 器 尖 端 放 置 在 入 钉 点
37、处 ， 在 矢 状 位 和 横 断 位 图 像 上 选 择 最 长 的 钉 道 ， 尽 量 使 钉 道 在 椎 弓 根 的 中 心 位 置 ， 按 照 确 定 好 的 角 度 ， 使 用 开 路 器 进 行 钻 孔 。 开 路 器 前 进 过 程 中 ， 可 随 时 停 顿 和 调 整 。 在 重 建 图 像 上 确 认 钉 道 位 置 是 否 合 适 ， 并 使 用 导 航 软件设计螺钉直径和长度 。 用 小 球 状 探 子 探 查 孔 壁 无 误 后 ， 将 合 适 的 螺 钉拧入钉道 ， 之前可用丝攻攻丝 。 待 置 钉 完 毕 后 ， 透 视 确 认 置 钉 效 果 ， 视 病 情 需
38、要行椎板减压和融合术 。 （ 3 ） 术前 CT 三维图像导航 导 航 系 统 自 动 测 算 系 统 精 确 度 。 如 果 误 差 可 接 受 （ 导 航 精 确 度 在 0 . 5 mm 以 内 ） ， 则 进 入 下 一 步 骤 ， 在 CT 三 维 重 建 影 像 引 导 下 ， 选 择 最 佳 椎 弓 根 螺 钉入点和方向 ， 并在其引导下置钉 ， 方法同上 。 （ 4 ） 术前 CT 或 MRI 与术中影像融合导航 根 据 手 术 需 要 ， 对 于 骨 肿 瘤 病 灶 切 除 术 ， 可 将 术前 CT 或 MRI 与术中影像融合 ， 进行导航操作 。 九 、 计算机导航辅助脊
39、柱外科手术的优势 与 传 统 切 开 技 术 相 比 ， 脊 柱 外 科 计 算 机 导 航 辅 助 技 术 可 以 提 高 椎 弓 根 螺 钉 等 内 置 物 置 入 的 准 确 性 44- 47 ， 并 降 低 对 医 护 人 员 的 电 离 辐 射 剂 量 48 ； 熟 练 掌 握 后 使 用 ， 并 未 增 加 出 血 量 和 延 长 手 术 时 间 49 。 在 脊 柱 微 创 、 翻 修 、 畸 形 及 胸 椎 手 术 中 ， 计 算 机 辅 助 导航技术更具有优势 50 。 十 、 注意事项及推荐解决方案 （ 一 ） 手术医生基本要求 应 用 计 算 机 导 航 辅 助 脊 柱
40、外 科 手 术 的 医 生 需 822 中华骨科杂志 2016 年 7 月第 36 卷第 13 期 Chin J Orthop, July 2016 , Vol. 36, No. 13 有 传 统 手 术 经 验 ， 术 中 应 具 有 相 关 解 剖 知 识 判 断 导 航 系 统 是 否 准 确 ， 并 在 导 航 系 统 出 现 硬 件 或 软 件 故 障无法继续使用时有能力转为传统手术 。 （ 二 ） 手术台基本要求 手 术 台 应 能 透 过 X 线 ， 推 荐 使 用 全 碳 素 手 术 台 ， 避 免 金 属 伪 影 对 手 术 操 作 产 生 影 响 。 此 外 ， 手 术 台
41、 底座不应妨碍术中影像设备采集术中图像 。 （ 三 ） 导航系统定期维护 1. 数 据 线 ： 认 真 检 查 各 传 输 数 据 线 接 口 是 否 存 在松动或脱落 ， 数据线若老化需及时更换 。 2. 电 池 ： 为 确 保 术 中 导 航 系 统 工 作 正 常 ， 术 前 需 检查电池是否电量充足 。 3. 导 航 工 具 ： 术 前 需 认 真 检 查 导 航 工 具 是 否 存 在金属疲劳 ， 以防工具在术中折断 。 4. “ C ” 型 臂 X 线 机 示 踪 器 ： 术 前 需 认 真 检 查 示 踪 器 固 定 螺 母 是 否 松 动 ， 若 松 动 将 出 现 图 像 采
42、 集 空 间 坐标错误 ， 严重影响导航精确性 。 5. 系统自身精度 ： 需定期进行精度校准 。 （ 四 ） 图像漂移 导 航 图 像 的 显 示 是 基 于 坚 硬 物 体 原 则 ， 导 航 图 像 一 旦 获 取 就 要 求 手 术 对 象 的 解 剖 位 置 在 三 维 空 间 内 相 对 固 定 。 任 何 因 素 导 致 术 中 或 操 作 中 出 现 手 术 对 象 组 织 结 构 位 置 变 动 ， 或 者 由 于 机 器 摆 放 原 因 造 成 红 外 光 线 传 输 距 离 过 远 而 出 现 图 像 位 置 发 生 与 实 际 不 符 的 变 动 均 视 为 图 像 产
43、 生 漂 移 。 手 术 医 生 应 具 备 判 断 导 航 图 像 有 无 漂 移 的 能 力 。 具 体 做 法 是 当 怀 疑 存 在 图 像 漂 移 时 ， 选 择 明 显 解 剖 标 志 点 ， 如 棘 突 顶 点 、 关 节 突 关 节 或 横 突 根 部 进 行 验 证 ， 若 导 航 准 确 则 可 继 续 使 用 ； 如 果 是 不 可 纠 正 的 漂 移， 则需要重新扫描定位 47- 48 。 常见的图像漂移原因包括以下几点 。 1. 手术对象相对患者示踪器出现相对位移 （ 1 ） 对 活 动 度 较 大 的 部 位 如 颈 椎 等 施 行 手 术 时 ， 若 手 术 医
44、师 用 力 过 大 或 过 度 牵 拉 软 组 织 ， 会 造 成 骨 性 结 构 间 较 大 的 相 对 位 移 ， 因 此 术 中 操 作 需 轻 柔 ， 工 具 每 前 进 适 当 距 离 就 应 完 全 松 开 导 航 工 具 及 牵拉器械 ， 验证工具位置是否准确 。 （ 2 ） 减 压 或 截 骨 操 作 会 破 坏 脊 柱 本 身 的 稳 定 性 ， 造 成 解 剖 结 构 间 相 对 位 移 ， 如 果 术 中 情 况 允 许 ， 建 议 先 行 临 时 固 定 避 免 图 像 漂 移 。 若 仍 不 确 定 准 确程度 ， 可选择解剖标志点进行验证 。 （ 3 ） 长 节 段
45、 固 定 时 ， 进 行 远 端 椎 体 操 作 会 造 成 解 剖 结 构 间 相 对 位 移 ， 建 议 术 中 操 作 应 由 远 离 患 者 示踪器位置向靠近患者示踪器位置进行 。 （ 4 ） 因 麻 醉 原 因 造 成 患 者 术 中 苏 醒 将 可 能 造 成 解 剖 结 构 空 间 位 置 改 变 ， 需 待 患 者 再 次 麻 醉 安 静 后 再选择解剖标志点对导航系统精度进行验证 。 2. 患者示踪器出现松动移位 患 者 示 踪 器 需 要 保 持 与 患 者 解 剖 结 构 的 牢 固 固 定 ， 如 果 术 中 工 具 或 手 术 医 生 本 身 不 慎 移 动 或 碰
46、触 示 踪 器 ， 或 者 在 微 创 手 术 中 皮 肤 牵 拉 造 成 示 踪 器 松 动 移 位 ， 可 能 导 致 导 航 精 度 下 降 或 导 航 操 作 失 败 ， 这 是 最 常 见 的 导 致 导 航 不 准 的 原 因 46 。 此 种 情 况应重新进行导航注册操作 。 3. 通用示踪器出现松动移位 一 些 导 航 系 统 允 许 将 通 用 示 踪 器 连 接 在 其 他 工 具 ， 如 磨 钻 、 套 筒 上 ， 通 过 注 册 使 导 航 系 统 能 够 识 别 这 些 工 具 。 通 用 示 踪 器 连 接 的 手 术 器 械 必 须 是 刚 体 ， 若 手 术 器
47、 械 出 现 形 变 ， 将 会 导 致 导 航 不 准 确 。 同 时 ， 如 果 在 操 作 中 通 用 示 踪 器 同 工 具 连 接 不 牢 固 ， 出 现 松 动 移 位 ， 将 导 致 导 航 图 像 漂 移 。 因 此 ， 在 使 用 连 接 通 用 示 踪 器 的 工 具 前 ， 需 认 真 检 查 示 踪 器 连 接 是 否 紧 密 ， 示 踪 器 位 置 是 否 妨 碍 手 术 操 作 。 手 术 操 作 期 间 应 注 意 避 免 触 碰 通 用 示 踪 器 ， 一 旦 触 碰 需 及 时 检 查 是 否 松 动 ， 并 选 择 解 剖 标 志 点 对 导 航 精确性进行
48、验证 。 （ 五 ） 术前和术中体位不一致 患 者 行 CT 导 航 时 术 前 采 集 图 像 为 仰 卧 位 ， 若 术 中 体 位 为 俯 卧 位 ， 则 会 因 解 剖 结 构 位 置 关 系 变 化 而 导 致 导 航 不 准 确 。 因 此 ， 在 术 中 操 作 时 建 议 尽 可 能 单椎体注册 ， 以保证导航精确性 。 （ 六 ） 导航光线问题导致的失准 导 航 操 作 必 须 保 持 红 外 线 有 良 好 发 射 、 反 射 和 接 收 。 如 果 出 现 角 度 、 距 离 超 出 良 好 接 收 范 围 、 其 他 光 线 干 扰 以 及 相 对 位 置 变 动 过
49、大 ， 则 均 有 可 能 造 成 导 航 失 准 51 。 建 议 调 整 位 置 传 感 器 ， 使 手 术 野 位 于 其 探 测 范 围 中 央 ； 避 免 强 光 照 射 导 航 工 具 及 位 置 传 感 器 ； 若 发 现 导 航 工 具 红 外 线 发 生 器 或 反 射 球 被 血渍污染 ， 则应及时清除 。 （ 七 ） 导航系统硬件或软件故障 导 航 系 统 出 现 故 障 ， 需 首 先 联 系 专 业 工 程 师 ， 并 在 工 程 师 指 导 下 进 行 初 步 排 查 。 若 故 障 无 法 解 决， 需停止使用导航设备 ， 转为传统手术方式 。 常 见 故 障 原 因 ： 图 像 无 法 传 输 ， 检 查 数 据 线 连 接
