脊柱导航手术机器人寰枢椎椎弓根的双置入方法

背景:寰枢椎椎弓根内固定具有良好的生物力学效果,但因其椎弓根容积小、个体差异大,与脊髓、椎动脉及神经根等组织毗邻等原因使这一内固定技术的推广应用受到限制,寰枢椎椎弓根置入精度有待进一步提高。目的:探索自主研制的脊柱导航手术机器人进行寰枢椎椎弓根双置入的原理,以建立一种精度更高、更为安全且简便易行的新方法。方法:置入前在头尾侧等分椎弓根的寰枢椎CT剖面图像上,于正中矢状线两侧、椎骨后部弧形骨线上各选取一点,其联线构成一条横线;位于该横线与切过寰枢椎后部最远点的水平线间的正中矢状线构成一条竖线,这样就在寰枢椎椎骨上即体内设置了一条长度已知且相互垂直的横线与竖线。术中在双置入机器手两定位杆尖端间和线配准器上各设定一条相互垂直的横线和竖线,即体外横线和竖线,其长度分别与体内横线和竖线相等。通过X射线侧位透视,将体内和体外的横线与竖线配准,并使两定位杆的尖端紧压寰椎后弓骨面,从而确定寰枢椎椎骨的正中矢状面、冠状面及水平面。设定双置入机器手两导针中心轴线间的距离与左右两置入点间的距离相等,且其中心轴线与正中面的夹角与术前测量的椎弓根中心轴线与正中矢状线的夹角相等,实时动态监测下,脊柱导航手术机器人沿椎弓根中心轴线准确双侧置入。结果与结论:应用脊柱导航手术机器人行寰枢椎椎弓根双置入,当体内、外的横线及竖线配准及双置入机器手两定位杆的尖端紧密接触弧形骨面时,两导针的尖端只能落在左右椎弓根的置入点上。实时动态监测下,可保证沿寰枢椎左右椎弓根中心轴线准确双置入。     

后路寰枢椎经关节螺钉结合寰椎椎板钩与寰枢椎椎弓根螺钉固定融合治疗寰枢椎脱位的疗效比较

目的 研究后路寰枢椎经关节螺钉结合寰椎椎板钩与寰枢椎椎弓根螺钉固定融合治疗寰枢椎脱位的疗效。方法 采用回顾性分析方法,研究对象为2017年6月至2019年6月入院的82例寰枢椎脱位患者,按照不同手术方式分为研究组与对照组,各41例。研究组选用后路寰枢椎经关节螺钉结合寰椎椎板钩固定融合治疗,对照组选用寰枢椎椎弓根螺钉固定融合治疗。比较两组患者手术时间、术中出血量、植骨融合率、术前与术后6个月疼痛视觉模拟量表(VAS)评分、颈椎功能障碍指数、颈部僵硬度。结果 研究组手术时间、术中出血量及植骨融合率依次为(124. 06±9. 31) min、(206. 93±31. 62) m L、100%,对照组依次为(131. 52±10. 17) min、(230. 71±32. 44) m L、97. 56%,两组术后植骨融合率无显著差异(P 0. 05),研究组较对照组手术时间更短,术中出血量更少(P 0. 05)。研究组术前、术后6个月VAS评分分别为(6. 87±1. 15)分、(1. 19±0. 48)分,对照组分别为(6. 96±1. 24)分、(1. 26±0. 52)分,两组术后较术前VAS评分明显下降(P 0. 05),两组术后VAS评分差异无统计学意义(P 0. 05)。研究组术前、术后6个月颈椎功能障碍指数评分分别为(37. 08±6. 33)分、(9. 36±2. 57),对照组分别为(37. 26±6. 48)分、(9. 52±2. 79)分,两组术后较术前颈椎功能障碍指数更低(P 0. 05),两组术后颈椎功能障碍指数差异无统计学意义(P 0. 05)。研究组术前、术后6个月颈部僵硬轻度分别为68. 29%、17. 07%,重度率分别为29. 27%、0. 00%,对照组术前、术后6个月颈部僵硬轻度分别为75. 61%、19. 51%,重度率分别为24. 39%、0. 00%。两组术后较术前颈部僵硬度更优(P 0. 05),两组术后颈部僵硬度差异无统计学意义(P 0. 05)。研究组手术时间、术中出血量及植骨融合率依次为(124. 06±9. 31) min、(206. 93±31. 62) m L、100%,对照组依次为(131. 52±10. 17) min、(230. 71±32. 44) m L、97. 56%,两组术后植骨融合率无显著差异(P 0. 05),研究组较对照组手术时间更短,术中出血量更少(P 0. 05)。结论 寰枢椎脱位治疗中后路寰枢椎经关节螺钉结合寰椎椎板钩与寰枢椎椎弓根螺钉固定融合均具有显著疗效,但后路寰枢椎经关节螺钉结合寰椎椎板钩固定融合的手术时间更短,术中出血量更少。     

寰枢椎椎弓根螺钉固定融合疗法与后路寰枢椎经关节螺钉结合寰椎椎板钩固定融合疗法治疗寰枢椎脱位的临床疗效比较

目的 比较寰枢椎椎弓根螺钉固定融合疗法与后路寰枢椎经关节螺钉结合寰椎椎板钩固定融合疗法治疗中寰枢椎脱位的临床疗效.方法 采用回顾性分析方式,以2018年1月至2021年1月广安市人民医院入院的74例寰枢椎脱位患者为研究对象,根据治疗方法分为对照组(n=37)与实验组(n=37);对照组行寰枢椎椎弓根螺钉固定融合疗法;实...     

寰椎椎板钩枢椎椎弓根螺钉加钛缆治疗小儿寰枢椎脱位的疗效观察

目的 评估后路寰椎椎板钩枢椎椎弓根螺钉加钛缆固定治疗小儿寰枢椎脱位的手术治疗方法,讨论小儿寰枢椎脱位的诊断及治疗.方法 对7例寰枢椎脱位伴齿突骨折的患儿行后路寰椎椎板钩枢椎椎弓根螺钉加髂骨植骨钛缆固定术.术前均行X线片、CT等影像学检查;术中在直视下行寰椎置椎板钩,枢椎椎弓根螺钉,钛棒连接,复位,髂骨植骨钛缆固定.术后颈托固定1个月.结果 所有螺钉均成功置入,复位固定满意,植骨全部融合,无鹅颈等发育性畸形出现.结论 后路寰椎椎板钩枢椎椎弓根螺钉加钛缆固定具有术中复位满意、固定牢靠、融合率高等特点,为寰枢椎脱位患儿治疗提供了一种较好的内固定术式.     

应用椎弓根钉技术治疗寰枢椎不稳

目的探讨和评估应用椎弓根钉固定融合技术治疗寰枢椎不稳的,临床疗效和应用价值。方法对本院2006年1月至2008年12月间15例采用寰枢椎椎弓根螺钉内固定治疗寰枢椎不稳患者的手术方法、复位效果、植骨融合情况进行分析。结果全部患者均获随访,随访时间4—38个月,平均20个月,术后日本骨科学会（JOA）评分2-18分,平均13．8分。其中有1例在置入椎弓根螺钉时一侧后弓破碎,直接将螺钉固定在寰椎侧块上,其余螺钉位置良好。寰枢关节复位满意。未发生神经血管并发症,无内同定松动或断钉现象,全部病例均达到骨性融合。结论只要熟练掌握上颈椎解剖关系和椎弓根螺钉固定技术,采用后路椎弓根钉技术治疗寰枢椎不稳效果肯定可行。     

三维CT重建参照下徒手寰枢椎椎弓根螺钉置入内固定治疗外伤性寰枢椎不稳

背景：寰枢椎椎弓根螺钉内固定在三维CT重建参照下比传统方法能提高置钉的准确率,减少置入并发症。目的：探讨以寰枢椎三维CT重建为参照,进行寰枢椎椎弓根螺钉内固定治疗外伤性寰枢椎不稳的方法,明确其手术指导意义以及临床治疗效果。方法：对30例因外伤导致寰枢椎不稳需行寰枢椎椎弓根螺钉内固定治疗的患者内固定置入前行三维CT重建。结果与结论：与螺钉置入前设计钉道内倾度、设计钉道测得进钉点与中线的距离比较,经C1、C2椎弓根螺钉实际钉道内倾角及进钉点与中线的距离差异均无显著性意义。30例患者观察到的C1后弓及C2椎弓表面解剖特征与置入前CT容积再现的影像一致。说明根据三维CT重建图像为参照进行寰枢椎椎弓根螺钉内固定,徒手置入,节省时间,并减少术中接收X线辐射,个性化置钉,精确、安全性高、疗效优良。     

寰枢椎椎弓根螺钉固定融合治疗寰枢椎不稳

后路手术治疗寰枢椎不稳的方法很多,如Gallie钢丝法、Brooks钢丝法、Apofix椎板钩等,后来随着经寰枢椎侧块关节螺钉(Magerl螺钉)技术的出现,使后路固定技术有了一次大的飞跃,但随着病例数量的增多,Magerl螺钉的一些不足之处逐渐暴露。2002年谭明生等[1]通过对寰椎后弓侧块的解剖研究,提出了在寰椎后弓侧块上行类似椎弓根螺钉固定,克服了Magerl螺钉的不足,迅速成为寰枢椎不稳的后路固定"金标准"手术技术[2]。笔者对15例寰枢椎不稳患者施行寰枢椎椎弓根钉棒/板固定融合治疗,临床效果满意。     

椎弓根钉治疗寰枢椎损伤29例报告

目的：探讨椎弓根钉技术在寰枢椎损伤中的应用方法及疗效。方法：自2007-07-2010-12,我院收治的29例寰枢椎椎损伤患者进行后路椎弓根钉内固定,重建上颈椎稳定性。结果：29例患者手术复位满意,无椎动脉破裂或脊髓损伤等严重并发症。所有患者均获得随访,随访时间6～36个月。全部患者椎间隙高度及颈椎生理曲度维持良好,内固定牢固,无螺钉松动或钉棒断裂现象,术后6～12个月均可见骨性融合。伴有颈髓损伤的患者神经功能均有不同程度恢复。结论：采用椎弓根钉内固定系统治疗寰枢椎损伤可使寰枢椎得到坚强的固定,同时保留枕颈部的活动度,是寰枢椎损伤的复位和固定的有效方法。     

三维CT重建参照下徒手寰枢椎椎弓根螺钉置入内固定治疗外伤性寰枢椎不稳

背景:寰枢椎椎弓根螺钉内固定在三维CT重建参照下比传统方法能提高置钉的准确率,减少置入并发症。目的:探讨以寰枢椎三维CT重建为参照,进行寰枢椎椎弓根螺钉内固定治疗外伤性寰枢椎不稳的方法,明确其手术指导意义以及临床治疗效果。方法:对30例因外伤导致寰枢椎不稳需行寰枢椎椎弓根螺钉内固定治疗的患者内固定置入前行三维CT重建。结果与结论:与螺钉置入前设计钉道内倾度、设计钉道测得进钉点与中线的距离比较,经C1、C2椎弓根螺钉实际钉道内倾角及进钉点与中线的距离差异均无显著性意义。30例患者观察到的C1后弓及C2椎弓表面解剖特征与置入前CT容积再现的影像一致。说明根据三维CT重建图像为参照进行寰枢椎椎弓根螺钉内固定,徒手置入,节省时间,并减少术中接收X线辐射,个性化置钉,精确、安全性高、疗效优良。     

经后路寰枢椎椎弓根钉板内固定术的护理配合

[目的]探讨经后路寰枢椎椎弓根钉板内固定新型手术的护理配合要点。[方法]参加术前讨论,熟悉解剖入路、特殊器械及手术中可能发生的危险。[结果]术后随访12例病人全部获得了骨性融合,未发生脊髓和椎动脉损伤。[结论]积极、到位和预见性的主动配合保证了手术的成功。     

计算机导航辅助椎弓根内固定术的手术配合

目的探讨计算机导航技术应用于临床椎弓根螺钉固定术的手术配合方法。方法分析总结在计算机导航系统辅助下,对12例病人行椎弓根螺钉固定手术和护理配合的经验。结果手术顺利,术后无感染、未发生血管和神经损伤等并发症,螺钉大小选择合适,固定位置及方向准确。术中透视次数及手术人员所受X线辐射量明显减少。结论计算机辅助椎弓根螺钉固定是一项安全的、精度高的手术。同时加强护理配合,正确运用计算机导航,是确保手术精确定位、顺利成功的保证。     

三维虚拟图像导航技术在脊柱椎弓根螺钉固定中的应用

背景:近年来经椎弓根螺钉固定技术显著提高了脊柱固定强度和融合效率,但是椎弓根螺钉置入位置不佳可能损害脊髓和神经引起严重并发症.目的:评估置入前CT扫描二维虚拟图像导航技术在脊柱椎弓根螺钉固定中的应用价值.设计、时间及地点:前瞻件、随机对照观察,于2006-01/2008-12在中国医学科学院北京协和医院骨科完成.对象:纳入因脊柱疾病行椎弓根螺钉固定的患者95例,导航组45例,常规组50例.方法:将95例患者按随机数字表法分为2组,导航组术中在计算机导航技术辅助下置入椎弓根螺钉,常规组采用传统的解剖标志法结合术中透视定位置入椎弓根螺钉.主要观察指标:比较2组间螺钉钉道准备时间、螺钉位置优良率及螺钉置入后并发症的发生率.结果:导航组中36例患者共置入椎弓根螺钉206枚,优良率96.1%:有9例患者因故未能行导航.常舰组50例患者共置入椎弓根螺钉285枚,优良率100.0%,无位置差的螺钉.2组患者的螺钉位置优良率差异无显著性意义(P>0.05).导航组的钉道准备时间显著长于常规组[(360±22),(56±8)s,P<0.01].2组患者螺钉置入后均无并发症发生.结论:与传统解剖标志定位法相比,应用置入前CT扫描三维虚拟图像导航技术置入椎弓根螺钉的精度无明显差异,且延长了手术时间,其在脊柱椎弓根螺钉固定中的应用价值有限.     

CT导航下脊柱手术的护理配合

目的探讨应用术中CT导航系统引导下行脊柱手术的护理配合与管理。方法分析281例应用手术中CT导航系统脊柱手术的护理管理,总结护理特点。结果本组所有病例手术均顺利结束,患者手术效果好,植入物定位准确,无明显的护理并发症发生,手术护理配合均达到医生满意。结论合理的手术护理配合是手术成功的重要保障,优质的手术室护理管理可以有效地保证患者的手术安全。     

骨科手术机器人在脊柱置钉中的研究应用

近年来,脊柱置钉手术已经向着微创化、智能化、自动化、标准化发展,高精度的手术设备是现代医学追求的方向,手术简单高效,且保证手术疗效及安全性成为研究的重点项目。常规的人工脊柱置钉手术需要拥有较高经验的医生才能实施,并且手术时长及创伤程度对医生和患者都是双重考验。本文探讨骨科手术机器人在脊柱置钉中的研究应用,并分析其应用效果及临床价值。     

Augmented reality surgical navigation with ultrasound-assisted registration for pedicle screw placement: a pilot study

Purpose

We present a novel augmented reality (AR) surgical navigation system based on ultrasound-assisted registration for pedicle screw placement. This system provides the clinically desired targeting accuracy and reduces radiation exposure.

Methods

Ultrasound (US) is used to perform registration between preoperative computed tomography (CT) images and patient, and the registration is performed by least-squares fitting of these two three-dimensional (3D) point sets of anatomical landmarks taken from US and CT images. An integral videography overlay device is calibrated to accurately display naked-eye 3D images for surgical navigation. We use a 3.0-mm Kirschner wire (K-wire) instead of a pedicle screw in this study, and the K-wire is calibrated to obtain its orientation and tip location. Based on the above registration and calibration, naked-eye 3D images of the planning path and the spine are superimposed onto patient in situ using our AR navigation system. Simultaneously, a 3D image of the K-wire is overlaid accurately on the real one to guide the insertion procedure. The targeting accuracy is evaluated postoperatively by performing a CT scan.

Results

An agar phantom experiment was performed. Eight K-wires were inserted successfully after US-assisted registration, and the mean targeting error and angle error were 3.35 mm and \(2.74{^{\circ }}\), respectively. Furthermore, an additional sheep cadaver experiment was performed. Four K-wires were inserted successfully. The mean targeting error was 3.79 mm and the mean angle error was \(4.51{^{\circ }}\), and US-assisted registration yielded better targeting results than skin markers-based registration (targeting errors: 2.41 vs. 5.18 mm, angle errors: \(3.13{^{\circ }}\) vs. \(5.89{^{\circ }})\).

Conclusion

Experimental outcomes demonstrate that the proposed navigation system has acceptable targeting accuracy. In particular, the proposed navigation method reduces repeated radiation exposure to the patient and surgeons. Therefore, it has promising prospects for clinical use.

     

计算机虚拟X线影像导航定向技术在腰椎椎节稳定手术中的应用

目的探讨导航技术在引导腰椎内植物手术中的应用.方法对40例下腰椎节失稳手术,采用导航下的椎弓钉加后路椎间钛笼植入技术.内植完成后即作X线正侧位摄片与导航路径进行吻合测量.结果内植物位置理想,进钉点均差2.2 mm(最大3 mm),角度均差3°(最大5°);Cage深度均差1.8 mm(最大3.2 mm),轴线角度均差2°(最大4°).结论导航的瞬时追踪功能,使术者的手术工具做到实时监测,内植物达到精确制导,使操作形象、多维化,实时感强,是一种理想内植物引导模式.     

Cervical screw placement using rapid prototyping drill templates for navigation: a literature review

Purpose

Due to the high screw malposition rate and the potential risk of neurovascular injury in cervical fixation surgeries, guided tools, mainly computer-assisted surgery navigation systems and rapid prototyping drill templates (RPDTs) have increasingly been developed to help surgeons improve screw placement accuracy. Although RPDTs have been used in cervical surgeries for almost 2 decades, no specific review has been performed detailing the state of this technique. Thus, in the current review, we fully discuss the status of applying RPDTs in cervical surgeries.

Methods

Studies that tested the accuracy and reliability of RPDTs in guiding cervical screw placements were included in this review. The fabrication workflow and usage of RPDTs, the accuracy and reliability of using RPDTs for screw and plate placement, the advantages and disadvantages of RPDTs and their prospects for future applications as a part of cervical fixation instrumentation are discussed.

Results

As the design of RPDTs becomes more rational, the accuracy and reliability of these devices have significantly improved in cervical fixation surgeries. Moreover, RPDTs decrease the intraoperative radiation exposure for surgeons and patients relative to conventional methods. However, some disadvantages also exist. The fabrication of RPDTs is time-consuming, and the time required to learn the related software is long.

Conclusion

We believe that because of their merits, the RPDT technique is worth promoting for use in cervical surgeries. However, the time-consuming fabrication workflow and the long period required to learn the related software might limit its widespread use. In the future, the workflow should be simplified to reduce the extra workload for surgeons. Moreover, more clinical studies with high-level evidence are still needed to further test its accuracy and feasibility.