術(shù)中錐束CT掃描評(píng)估經(jīng)第2骶椎骶髂螺釘置釘位置準(zhǔn)確性分析

，，， ，

(沈陽軍區(qū)總醫(yī)院骨科，遼寧 沈陽110000)

近年來，骶骨骨盆內(nèi)固定技術(shù)因具有優(yōu)秀的生物力學(xué)結(jié)構(gòu)已經(jīng)在脊柱外科中得到廣泛應(yīng)用，其適應(yīng)證包括成人脊柱側(cè)后凸畸形、重度腰椎滑脫癥、嚴(yán)重骨盆傾斜以及骶骨骨折等[1-4]。在此之前，臨床上骶骨骨盆后路內(nèi)固定技術(shù)有2種方式較為常見，一種是傳統(tǒng)的髂骨釘，此技術(shù)可穩(wěn)定骨盆形態(tài)，對(duì)遠(yuǎn)端內(nèi)固定具有保護(hù)作用，但是髂骨釘置釘時(shí)需要?jiǎng)冸x大量軟組織且進(jìn)釘處螺釘切跡較高以及需要單獨(dú)的連接器。另一種方式是不跨越骶髂關(guān)節(jié)的骶椎螺釘內(nèi)固定，此術(shù)式剝離組織少，但螺釘釘?shù)垒^短，內(nèi)固定有限[5-8]。2007年O’Brien等[9]報(bào)道了第2骶椎骶髂(second sacral ala-ilia，S2AI)螺釘內(nèi)固定技術(shù)，因其釘?shù)来┻^骶骨側(cè)塊和骶髂關(guān)節(jié)進(jìn)入髂骨內(nèi)，所以S2AI螺釘不僅釘?shù)篱L而且穿過三層骨皮質(zhì)，同時(shí)也具備螺釘釘尾切跡低，術(shù)后疼痛發(fā)生率低等優(yōu)點(diǎn)[10-13]。但是其置釘時(shí)也面臨著骶髂骨骼結(jié)構(gòu)個(gè)體化差異以及骶骨骨折形態(tài)不同等問題，導(dǎo)致S2AI螺釘誤置的風(fēng)險(xiǎn)大大增加，由此帶來一系列術(shù)后并發(fā)癥，所以影像學(xué)掃描尤為重要。既往文獻(xiàn)有報(bào)道術(shù)中錐束CT(cone beam computed tomography,CBCT)掃描能準(zhǔn)確評(píng)估椎弓根螺釘?shù)奈恢?，明確椎弓根破壞情況[14]，但目前并沒有報(bào)道錐束CT掃描對(duì)于確定S2AI螺釘置釘位置的準(zhǔn)確性分析，所以本文分析并總結(jié)了我科在Artis Zeego系統(tǒng)下行S2AI螺釘內(nèi)固定手術(shù)的患者，通過分別在錐束CT掃描和傳統(tǒng)CT掃描圖像上測量相同S2AI螺釘釘?shù)赖奈恢脜?shù)，比較其測量結(jié)果以評(píng)估術(shù)中錐束CT掃描評(píng)估S2AI螺釘位置的準(zhǔn)確性。

1 資料與方法

1.1 臨床資料

選取我科2015年6月至2017年6月在復(fù)合手術(shù)室中Artis Zeego系統(tǒng)(西門子)引導(dǎo)下行S2AI技術(shù)內(nèi)固定手術(shù)的患者22例，其中男12例，女10例，年齡27～68歲，平均46.7歲；退行性脊柱側(cè)彎7例，腰椎重度滑脫4例及骶骨骨折11例，共置入S2AI螺釘44枚，所有患者均于術(shù)前檢查及術(shù)中證實(shí)為脊柱相關(guān)疾病，并于術(shù)后1周內(nèi)行傳統(tǒng)CT掃描。

1.2 手術(shù)方法

術(shù)中第2骶椎骶髂螺釘置入方式：全身麻醉后患者取俯臥位，沿S1椎弓根螺釘?shù)奈恢美^續(xù)向下暴露3～4 cm，再從中線向兩側(cè)顯露S1和S2的背側(cè)孔。以2個(gè)背側(cè)孔連線中點(diǎn)為進(jìn)釘點(diǎn)(距離骶骨中線約2.5 cm),開路錐鉆破骶骨皮質(zhì)。術(shù)者用左手觸及患者的股骨頭大轉(zhuǎn)子和髂前下嵴，右手用椎弓根鉆向外向下、橫斷面外展角度50°～60°、矢狀面尾傾角度20°～30°，穿過骶髂關(guān)節(jié)面，經(jīng)過坐骨切跡上方，指向髂前下棘方向，鉆出70～80 mm的釘?shù)?。用球探確認(rèn)釘?shù)肋M(jìn)入髂骨、四壁完整且底部為骨性結(jié)構(gòu)，沿同樣方向攻絲，再用球探確認(rèn)釘?shù)篮笾萌隨2AI螺釘，S2AI螺釘?shù)闹睆阶畛Ｊ褂茫? mm、9 mm，其長度最常使用：80 mm、90 mm。

1.3 術(shù)中錐束CT(CBCT)

本研究使用的術(shù)中透視系統(tǒng)為德國西門子公司的Artis Zeego 系統(tǒng)，術(shù)中在Artis Zeego系統(tǒng)引導(dǎo)下行CBCT掃描，掃描期間醫(yī)護(hù)人員在手術(shù)間外降低輻射危害。“syngo DynaCT”軟件驅(qū)動(dòng)的多軸機(jī)器C-arm“Artis zeego”系統(tǒng)能夠以患者為中心旋轉(zhuǎn)掃描，通過大小為300 mm×400 mm的面板探測器完成數(shù)據(jù)收集。預(yù)設(shè)模式下能夠于數(shù)秒內(nèi)獲得數(shù)百層數(shù)據(jù)從而構(gòu)成3D圖像。數(shù)據(jù)經(jīng)過專業(yè)的工作站處理后以每層0.5 mm的厚度重建三維圖像。重建數(shù)據(jù)術(shù)中能夠通過多平面重建(multiplanar reformattaions，MPR)和容積重建技術(shù)(volume rendering technique，VRT)將圖像顯示于術(shù)間顯示器。

1.4 測量指標(biāo)

術(shù)中錐束CT掃描及術(shù)后CT掃描圖像根據(jù)Chang等[15]設(shè)計(jì)的方法，利用Light Speed軟件測量每個(gè)患者的S2AI螺釘釘?shù)绤?shù)：尾向偏角(sagittal angle，SA)，即釘?shù)涝谑笭蠲嫔系耐队芭c水平線的夾角；外向偏角(transverse angle，TA)即釘?shù)涝跈M斷面上的投影與正中線的夾角；髂骨寬度(iliac width，IW)即橫斷面上髂骨骨髓腔最窄寬度；釘?shù)雷畲箝L度(maximal lendth，ML)即橫斷面上釘?shù)雷铋L距離；釘?shù)涝邝竟莾?nèi)的長度(sacral length，SL)即橫斷面上釘?shù)来诀年P(guān)節(jié)之前在骶骨的穿行距離；進(jìn)釘點(diǎn)與皮膚的垂直距離(skin distance，SD)即橫斷面上進(jìn)釘點(diǎn)與皮膚的最短垂直距離。

1.5 統(tǒng)計(jì)方法

2 結(jié)果

2.1 手術(shù)效果

所有患者手術(shù)過程順利，平均手術(shù)時(shí)間(214.2±47.6)min，平均手術(shù)出血量(476.2±876.6)mL，其中共置入S2AI螺釘44枚，所置S2AI螺釘釘?shù)谰┻^骶骨側(cè)塊和骶髂關(guān)節(jié)，穿行于髂骨內(nèi)，術(shù)后無患者因螺釘誤置行二次翻修手術(shù)且無患者術(shù)后出現(xiàn)神經(jīng)根損傷癥狀。

2.2 測量結(jié)果

所有患者行術(shù)中錐束CT掃描及術(shù)后傳統(tǒng)CT掃描，并分別在2組掃描圖像上測量相同S2AI螺釘?shù)尼數(shù)绤?shù)(圖1)。2組所測量的結(jié)果比較以評(píng)估術(shù)中錐束CT掃描上測量S2AI螺釘釘?shù)绤?shù)的準(zhǔn)確性，以此來提高術(shù)中S2AI置釘精確性及安全性。結(jié)果發(fā)現(xiàn)所測釘?shù)绤?shù)結(jié)果均符合正態(tài)分布，術(shù)中CBCT掃描與術(shù)后傳統(tǒng)CT掃描圖上在測量S2AI螺釘釘?shù)绤?shù)即SA、TA、IW、ML、SL、SD差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)，見表1。

a:Artis Zeego系統(tǒng)圍繞患者旋轉(zhuǎn)預(yù)掃描;b:S2AI螺釘完整穿過骶髂關(guān)節(jié),螺釘未侵及髂骨內(nèi)板及外板;c:掃描圖像投影在手術(shù)室內(nèi)顯示器，術(shù)者能夠隨時(shí)結(jié)合圖像調(diào)整S2AI螺釘;d:成像后顯示器顯示的冠狀位圖像

圖1 術(shù)中錐束CT掃描及參數(shù)測定

3 討論

3.1 術(shù)中錐束CT對(duì)S2AI螺釘置釘?shù)闹匾?/h3>

近年來，骶骨骨盆固定在治療退變性側(cè)后凸畸形、腰椎椎體重度滑脫等疾病上應(yīng)用較多。我們知道傳統(tǒng)的骶骨骨盆內(nèi)固定技術(shù)存在著腰骶部假關(guān)節(jié)形成及內(nèi)固定失敗等風(fēng)險(xiǎn)，而S2AI螺釘釘?shù)来┻^三層皮質(zhì)骨，因此在固定強(qiáng)度上具有良好的生物力學(xué)優(yōu)勢特性，并且有學(xué)者報(bào)道S2AI螺釘置釘時(shí)不存在相關(guān)血管、神經(jīng)及內(nèi)臟損傷的風(fēng)險(xiǎn)[16-18]，因此S2AI螺釘在臨床上廣泛應(yīng)用，但國內(nèi)李京寧等[19]從S2AI螺釘與臀上動(dòng)脈的解剖關(guān)系上發(fā)現(xiàn)S2AI螺釘置釘過程中誤傷臀上動(dòng)脈上支和淺支的風(fēng)險(xiǎn)均較高，尤其對(duì)于骨盆嚴(yán)重旋轉(zhuǎn)傾斜、骨盆發(fā)育未成熟的患者術(shù)中行S2AI螺釘置釘時(shí)不僅容易損傷到臀上動(dòng)脈，同時(shí)還存在螺釘突破髂骨內(nèi)板損傷盆腔臟器的風(fēng)險(xiǎn)。為避免術(shù)中S2AI螺釘誤置的風(fēng)險(xiǎn)，傳統(tǒng)方式為術(shù)中置釘后行C型臂X射線平片透視，通過正側(cè)位間接判斷螺釘位置，但此種方式仍有諸多欠缺且敏感性欠佳。據(jù)Misenhimer等[20]的研究表明，CT測量椎體椎弓根直徑和在尸體標(biāo)本上應(yīng)用卡鉗測量結(jié)果非常接近，平均誤差僅為0.33 mm(0.03～1.18 mm)，所以CT掃描對(duì)于脊柱及骶髂部內(nèi)固定技術(shù)有很好的指導(dǎo)作用。

3.2 術(shù)中錐束CT掃描對(duì)S2AI螺釘參數(shù)的準(zhǔn)確性分析

本研究中Artis Zeego系統(tǒng)錐束CT主要采用X射線發(fā)生器投照錐形射線束，圍繞投照體旋轉(zhuǎn)后得到影像數(shù)據(jù)交由計(jì)算機(jī)處理重建，顯現(xiàn)出二維或三維圖像[21]，此系統(tǒng)初期主要應(yīng)用于神經(jīng)介入、心血管介入等領(lǐng)域，近年來逐漸被運(yùn)用于非神經(jīng)血管介入手術(shù)或開放手術(shù)。Richter等[22]于2015年報(bào)道了將Artis Zeego系統(tǒng)用于骨科手術(shù)，Raftopoulos等[23]術(shù)中應(yīng)用機(jī)器人輔助3D成像進(jìn)行脊柱經(jīng)皮椎弓根螺釘置入手術(shù)，王福安等[24]將C型臂錐體束CT成像技術(shù)應(yīng)用于經(jīng)皮椎體成形術(shù)。隨著Artis Zeego系統(tǒng)在骨科的應(yīng)用，我們發(fā)現(xiàn)錐束CT雖然可以重建螺釘釘?shù)赖娜S圖像，但與傳統(tǒng)CT的成像系統(tǒng)仍存在著差異[25]，并且術(shù)中錐束CT成像受螺釘釘?shù)赖慕饘傥灿坝绊戄^大，所以理論上術(shù)中錐束CT圖像與術(shù)后傳統(tǒng)CT圖像在測量螺釘釘?shù)绤?shù)結(jié)果可能存在差異。但有學(xué)者稱術(shù)中Artis Zeego系統(tǒng)下CBCT掃描能準(zhǔn)確評(píng)估椎弓根螺釘?shù)奈恢?，明確椎弓根破壞情況[8]。因此本文總結(jié)了我科在Artis Zeego系統(tǒng)下完成S2AI螺釘內(nèi)固定手術(shù)的患者資料，根據(jù)Chang等[15]設(shè)計(jì)的S2AI螺釘釘?shù)罍y量方法分別在術(shù)中錐束CT與術(shù)后傳統(tǒng)CT掃描的圖像上測量相同S2AI螺釘釘?shù)牢恢脜?shù)，最終發(fā)現(xiàn)2組測量S2AI螺釘釘?shù)绤?shù)結(jié)果沒有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。因此術(shù)中錐束CT能夠準(zhǔn)確評(píng)估S2AI螺釘釘?shù)牢恢茫饪漆t(yī)師能夠借助術(shù)中錐束CT圖像評(píng)估S2AI螺釘位置以及術(shù)中能夠根據(jù)測量結(jié)果決定是否調(diào)整及重新置釘。

3.3 Artis Zeego系統(tǒng)CBCT放射線劑量分析

Kaminski等[26]報(bào)道了術(shù)中使用Artis Zeego系統(tǒng)CBCT掃描患者的放射劑量，總劑量面積乘積為82.8 cm2Gy，皮膚總劑量為273 mGy。Gebhard等[27]研究認(rèn)為無計(jì)算機(jī)輔助的脊柱外科手術(shù)中透視劑量為1 091 mGy，計(jì)算機(jī)輔助CT或C型臂透視分別為432 mGy、664 mGy。根據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道錐束CT相對(duì)于傳統(tǒng)的CT掃描具有更低的放射線劑量[14]。術(shù)中錐束CT掃描具有潛在降低二次手術(shù)和術(shù)后CT透視次數(shù)的可能，間接降低了患者受到的放射劑量。

本研究以術(shù)后傳統(tǒng)CT掃描作為金標(biāo)準(zhǔn)，探討了Artis Zeego系統(tǒng)下錐束CT掃描對(duì)于確定S2AI螺釘置釘后判斷其釘?shù)牢恢玫臏?zhǔn)確性,結(jié)果顯示術(shù)中錐束CT掃描與傳統(tǒng)術(shù)后CT掃描相比，在評(píng)估S2AI螺釘置釘位置具有相似的準(zhǔn)確性，所以術(shù)者通過術(shù)中錐束CT掃描能夠降低置釘風(fēng)險(xiǎn)，使術(shù)中準(zhǔn)確評(píng)估S2AI螺釘釘?shù)牢恢?，幫助術(shù)者直接術(shù)中糾正誤置S2AI螺釘成為可能。

[參考文獻(xiàn)]

[1] Crawford CH 3rd,Carreon LY,Bridwell KH,et al.Long fusion to the sacrum in sacrum in elderly patients with spinal deformity[J].Eur Spine J,2012,21(11):2165-2169.doi:10.1007/S00586-012-2310-3.

[2] Jain A,Hassanzadeh H,Strike SA,et al.Pelvic fixation in adult and pediatric spine surgery:historical perspective,indications,and technique:AAOS exhibit selection[J].J Bone Joint Surg Am,2015,97(18):1521-1528.

[3] Schwend RM,Waters PM,Hey LA,et al.Treatment of severe spondy- lolisthesis in children by redution and L4-S4 posterior segmental hyper-extension fixaton[J].J Pediatr Orthop,1992,12(6):703-711.

[4] Sponseller PD,Zimmerman RM,Ko PS,et al.Low profile pelvic fixationwith the sacral alar iliac technique in the pediatric population improves results at two-year minimum follow-up[J].Spine(Phila Pa 1976),2010,35(20):1887-1892.doi:10.1097/BRS.0b013e3181e03881.

[5] 于濱生,鄭召民,莊新明,等.髂骨雙釘在腰-髂重建結(jié)構(gòu)中的生物力學(xué)優(yōu)勢[J].中華骨科雜志,2010,30(6):589-593.

[6] McCord DH,Cunningham BW,Shono Y,et al.Biomechanical analysis of lumbo-sacral fixation[J].Spine(Phile Pa 1976),1992,17(8 Suppl):S235-243.

[7] 鄭召民,陳 輝,呂 游.成人髂骨釘釘?shù)赖挠跋駥W(xué)研究[J].中華骨科雜志,2007,27(8):586-589.doi:10.3760/j.issn:02553-2352.2007.08.006.

[8] Nottmeier EW,Pirris SM,Balseiro S,et al.Three-dimensional image-guided placement of S2 alar screws to adjunct or salvage lumbosacral fixation[J].Spine J,2010,10(7):595-601.

[9] O’Brien JR,Yu WD,Bhatnagar R.An anatomic study of the S2 iliac techni-que for lumbopelvic screw placem-ent[J].Spine,2009,34(12):E439-E442.

[10] Ishida W,Elder BD,Hoimes C,et al.S2-alar-iliac sccrews are associa-ted with lower rate of symptomatic screw prominence than iliac screws:radiographic analysis of minimal distance from screw head to skin[J].World Neurosurg,2016,93(9):253-260.doi:10.1016/j.wneu.2016.06.042.

[11] Burns CB,Dua K,Trasolini NA,et al.Biomechanical comparison of spinopelvic fixation constructs:iliac s-Crew versus S2-alar-iliac screw[J].Spine Deform,2016,4(1):10-15.

[12] OBrien JR,Yu W,Kaufman BE,et al.Biomechanical evaluation of S2 alar-iliac screws:effect of length and quad-Cortical purchase as compared with iliac fixation[J].Spine(Phila Pa 1976),2013,38(20):E1250-1255.

[13] 劉 臻,邱 勇,胡宗杉,等.經(jīng)第2骶椎骶髂螺釘固定技術(shù)在成人脊柱側(cè)后凸畸形中的應(yīng)用[J].中華骨科雜志,2016,36(10):584-590.doi:10.3760/cma.j.issn.0253-2352.2016.10.002.

[14] Cordeman V,Kaminski L,Banse X,et al.Accuracy of a new intraoperative cone beam CT imaging technique(Artis zeego Ⅱ) compared to postoperative CT scan for assessment of pedicle screws placement and breaches detection[J].Eur Spine J,2017,26(11):2906-2916.doi:10.1007/s00586-017-5139-y.

[15] Chang TL,Sponseller PD,Kebaish KM,et al.Low profile pelvic fixation:anatomic parameters for sacral alar-ilic fixation versus traditional iliac fixation[J].Spine,2009,34(5):436-440.doi:10.1097/BRS.0b013e318194128c.

[16] Wu AM,Chi YL,Ni WF,et al.The feasibility and radiological features of sacral alar iliac fixation in an adult population:a 3D imaging study[J].Peer J,2016,4:e1587.doi:10.7717/peer.1587.

[17] Ray WZ,Ravindra VW,Schmidt MH,et al.Steteotactic navigation with the O-arm for placement of S2 alar Iliac screws in pelvic lumbar fixation[J].J Neurosurg Spine,2013,18(5):490-495.doi:10.3171/2013.2.SPINE12813.

[18] Hu X,Lieberman IH.Robotic-guided sacro-pelvic fixation using S2 alar ilial screw:feasibility and accur-Acy[J].Eur Spine J,2017,26(3):720-725.doi:10.1007/S00586-016-4639-5.

[19] 李京寧,趙 勇,廉 偉.第二骶椎層面骶髂螺釘進(jìn)釘點(diǎn)與臀上動(dòng)脈的解剖關(guān)系[J].中華實(shí)驗(yàn)外科學(xué)雜志,2015,32(9):2224-2227.doi:10.3760/cma.j/issn/1001-9030.2015.09.064.

[20] Misenhimer GR,Peek RD,Wiltse LL,et al.Anatomic analysis of pedicle cortical and cancellous diameter as related to screw size[J].Spine,1989,14(4):367-372.

[21] 鞠 昊,朱紅華,段 濤,等.CBCT的基本原理及在口腔各科的應(yīng)用進(jìn)展[J].醫(yī)學(xué)影像學(xué)雜志,2015,25(5):907-909.

[22] Richter PH,Yarboro S,Kraus M,et al.One year orthopaedic trauma experience using an advanced inter- disciplinary hybrid operating room[J].Injury,2015,46(Suppl 4):S129-S134.doi:10.1016/S0020-1383(15)30032-2.

[23] Raftopoulos C,Waterkeyn F,Fomekong E,et al.Percutaneous pedicle screw implantation for refractory low back pain:from manual 2D to fully robotic intraoperative 2D/3D fluoroscopy[J].Adv Tech Stand Neurosurg,2012,38(12):75-93.doi:10.1007/978-3-7091-0676-1-4.

[24] 王福安,黃文諾,呂朋華,等.C臂錐束CT成像技術(shù)在頸椎椎體成形術(shù)中的臨床應(yīng)用[J].中華介入放射學(xué)電子雜志,2017,5(2):98-101.doi:10.3877/cma.j.issn.2095-5782.2017.02.010.

[25] Scarfe WC,Li Z,Aboelmaaty W,et al.Cone beam computed tomography:essence,elements and steps to interpretation[J].Aust Dent J,2012,57(suppl 1):46-50.

[26] Kaminski L,Cordemans V,Cartiaux O,et al.Radiation exposure to the patients in thoracic and lumbar spine fusion using a new intraoperative cone-beam computed tomography imaging technique:a preliminary study[J].Eur Spine J,2017,26(11):2811-2817.doi:10.1007/s00586-017-4968-z.

[27] Gebhard Ft,Kraus MD,Schneider E,et al.Does computer-assisted spine surgery reduce intraoperative radiation doses[J].Spine(Phila Pa 1976),2006,31(17):2024-2027.