第一部分　CT定位设备与技术介绍

第一章　脊柱微创外科发展概述

一、理念

外科手术是治疗疾病的一种手段，而传统的外科手术需要进行广泛的组织切割、分离等才能达到和显露外科病灶，显而易见，它是一把“双刃剑”，既治疗了疾病，也给人体带来了巨大创伤，术后尚需要一个相当长的组织和功能修复期。使患者付出尽量小的代价而获得同样良好的效果是医生不断追求的目标，早在公元4世纪，古希腊医学家Hippocrates就告诫医生“不要做得过多”，这其中已经蕴涵了“尽可能小的创伤”的观念。可以说从古至今，外科手术的微创理念一直被很多医生秉持和实践着，纵观外科手术的发展史实质上也是微创外科的成长史。

随着高质量的影像学诊断和引导技术的发展，手术的定位方法日益精确，脊柱微创手术的拓展应用也日趋广泛。

二、治疗方法

即使是在脊柱外科发展的早期，也不乏具有强烈微创意识和探索精神的外科医生尝试在有限暴露下进行微创手术操作。

1.内镜技术

1931年Burman首次介绍了可直接观察椎管内脊髓的内镜，1938年Pool开展了Burman的工作，应用内镜对马尾神经的背根进行检查并于1942年提出了脊髓内镜的概念，对400余例患者的诊疗过程和结果进行了报道，但那时的内镜非常原始和简单，以烛光作为光源，通过肉眼直接观察。1975年Hijikata报道了在局麻下利用关节镜技术切除髓核治疗后侧和后外侧椎间盘突出。进入20世纪80年代后，内镜技术飞速发展，随着光电子技术和精密机械加工日臻成熟，内镜成像系统向数字化、高清晰度方向发展，手术器械变得越来越纤细、精巧，这使得深部体腔内镜下手术成为可能。1983年Forst和Hausmann首次介绍了一种能进入椎间隙的改良型关节镜，Onik等于1985年发明了一种在非直视下操作的电动髓核切吸刀，此技术发展成为后来的髓核切吸器。1990年Kambin首次提出了安全工作三角的概念，该三角的腹侧是椎间孔的出行根，下方是下一椎体的终板，背侧是下一椎体的上关节突，内侧是椎管内的走行神经根，安全工作三角概念的提出减少了经皮穿刺椎间盘手术对出行根损伤的概率，为较大直径通道和器械的使用开辟了安全路径。1991年Obenchain报道了腹腔镜下腰椎间盘切除术，1993年Mack首先将胸腔镜用于治疗脊柱疾病。Mathews和Ditsworth分别在1996年和1998年成功开展了椎间孔镜，这一技术被认为是开创了经椎间孔内镜治疗腰椎间盘突出症的新纪元。1997年，Tsou和Yenug发明了一种集广角镜头、工作通道和冲洗吸引通道于一体的硬质杆状内镜用于经椎间孔治疗腰椎间盘突出症，Yenug于2003年设计完善了椎间孔镜手术的标准器械，术中操作包括椎间盘造影、选择性内镜下髓核摘除、椎间盘热凝成形术和内镜下椎间孔成形术。2005年Schubert和Hoogland采用后外侧入路，使用扩孔钻扩大椎间孔、直接将椎间孔镜放入椎管内摘除突出游离的椎间盘髓核，手术成功率达到95.3%。2006年Choi等采用椎板间隙入路行椎间孔镜下髓核摘除术，解决了L5/S1节段经椎间孔路径穿刺困难的问题。目前椎间孔镜髓核摘除术在我国也得到了广泛开展。

2.经皮椎间盘穿刺性治疗技术

在内镜技术发展的同时，对椎间盘突出症的经皮穿刺介入性治疗技术也不断得到发展。1986年Choy等应用经皮激光通过汽化、缩小椎间盘组织，降低椎间盘内压力而达到治疗目的，同时期发展起来的还有经皮等离子射频髓核消融术（plasma radio-frequncy ablation，PRFA）、经皮椎间盘臭氧注射术等。上述微创技术可以单独应用，还可以两种或多种微创技术联合应用，以提高治疗效果。

3.经皮骨穿刺技术

通过该技术可以完成多种脊柱伤病的微创治疗，主要包括椎体成形术、经皮骨折外固定和经皮骨折内固定技术。

1987年法国介入放射医生Galibert和Deramond在X线监视下，经前外侧入路穿刺椎体注入骨水泥治疗侵袭性海绵状血管瘤引起的C2椎体破坏，缓解了患者的长期疼痛，并发表了经皮椎体成形术（percutaneous vertebroplasty，PVP）的首篇论文。1990年Galibert首次将PVP应用于骨质疏松性椎体压缩性骨折并取得了非常理想的疗效，拓宽了PVP的应用范围。1994年Wong等报道了经皮椎体后凸成形术（percutaneous kyphoplasty，PKP），该技术是经穿刺通道向病变的椎体置入可扩张球囊（inflatable balloon tamp，IBT），通过扩张球囊抬升终板，撤除球囊后向椎体内注入骨水泥，既强化了椎体的强度又使其高度得到部分恢复，起到了矫正脊椎后凸畸形的作用。目前，各种新的器械（可降解球囊、网袋技术）和填充材料（磷酸钙、硫酸钙骨水泥）不断出现并得到广泛的应用。

1977年Magerl最早将经皮椎弓根脊柱外固定技术应用于脊柱骨折，采用经皮置入椎弓根螺钉，通过外固定器的作用使骨折椎体复位。随后国内外学者几经改进，先后发明了不同样式的脊柱外固定器，逐渐向轻巧、简单和易于护理等方面进展，应用范围也逐渐扩大。

1987年Magerl报道了经皮后路进行C1～C2关节突螺钉固定技术，此后经皮螺钉内固定技术被许多学者采用治疗上颈椎骨折脱位，2004年池永龙报道经皮穿刺内固定治疗上颈椎骨折与不稳，具有微创、有效、低代价的优势。2002年，Foley和Gupta报告了应用Sextant系统经皮椎弓根螺钉内固定（percutaneous pedicle screw fixation，PPSF）技术，该系统利用几何轨迹原理，将连接棒穿经肌肉的深层连接头尾侧的椎弓根螺钉，通过撑开矫形治疗脊柱骨折。该技术创伤小，置钉安全性高，已成为最基本的脊柱微创技术手术之一。

三、定位方法

绝大部分脊柱微创手术的核心技术是经皮定位穿刺，而该技术需要通过影像引导才能得以实现，目前常用的影像定位方法有以下四种：

1.C形臂机定位

目前最常用的术中影像引导设备是C形臂机。C形臂机具有小型化、移动方便的优点，X线透视提供了高空间分辨率的实时图像，对骨骼有非常好的穿透力和分辨能力，能清晰地显示脊椎骨的解剖结构，对骨性结构内的微创手术操作引导能力强。但是X线透视对于软组织的对比效果差，不能清晰直观地显示脊椎周围的神经、血管和脏器，且图像质量易受患者骨质疏松、肠胀气等因素的干扰，因此其存在着一定的安全隐患，精准性也相对较差。

2.超声定位

超声也能提供高空间分辨率的实时图像，但由于超声的视野比较局限，而且骨骼阻碍了超声波的穿透，因此削弱了超声对目标的显示，因此超声引导主要用于表浅软组织病灶的介入手术。

3.MRI定位

虽然MRI具有比CT更好的软组织对比效果，无须三维重建就可行矢状面、冠状面和横断面的多平面成像，但MRI设备昂贵、检查镗孔较小使手术操作空间受到限制、对手术器械有消磁要求、对安装心脏起搏器或关节金属假体的患者为其禁忌证等问题，使得目前所有的影像引导方法中，MRI引导的微创手术治疗最为少见，仅在为数不多的研究中心得到应用。

4.CT定位

CT是计算机体层扫描技术（computed tomography）的简称。CT根据人体不同组织对X线吸收与透过率不同，应用高度灵敏的光学探测仪进行测量，然后将测试数据输入到电子计算机。电子计算机对数据进行分析处理后，就可以摄出受检查部位的断面或立体的图像。经过30多年的发展，CT已经不再只是一种影像学检查仪器，而已发展成为一种深受欢迎和广泛应用的引导工具，既可作为超声或X线透视之外的一种选择，也可用于超声或X线透视不可行时的一种选择，CT体层成像能清晰显示脊椎骨性结构、椎管内神经和椎旁的腹腔脏器、大血管等。各种类型的CT机均可作为脊柱微创手术的定位设备，不需要MRI所要求的特殊器械，对安装心脏起搏器和关节金属假体的患者也在适用范围之内。

计算机技术的发展促进了可视化技术的进步，将透视成像系统与影像导航结合产生了计算机辅助手术导航系统，1993年Setinmann等报道将手术导航系统应用于脊柱外科，对手术区域附近的结构进行三维定位和定向引导内置物的置入，安全方便，可显著提高椎弓根钉的置入准确率，特别是对颈椎、上胸椎、脊柱畸形和翻修手术中采用椎弓根螺钉固定时，导航系统能发挥重要的引导作用。但目前导航系统图像采集过程复杂、存在着手术医生操作误差、注册误差及跟踪系统误差，从而降低了手术精确度，使用的初期存在着一定的学习曲线，会导致手术时间相对延长。计算机辅助手术导航系统设备昂贵，需要较高的维护成本，在相当长的一段时间内难以在临床大范围地普及应用。

四、展望

进入21世纪以来，诊疗微创化的理念已经被广大医生和患者所认知并不断得到加强，对患者来说就是渴望通过更小或无创伤的手段达到精准的诊断和最佳的疗效，这是患者最普通的要求也是医学所追求的最高目标。对医生来讲，微创不应局限于“技术”的操作，更不单单是小切口，也不仅仅是高精尖的微创检查和治疗设备，它首先是以患者为本，是医者仁心的体现，爱护患者、爱护组织器官，一切为患者着想，仔细准确的诊断、详细周密的治疗计划能得到科学统筹的实施，所有这些都包含着微创的理念。任何一项微创技术如果没有用在合适的患者身上都不会取得理想的治疗效果，甚至会误诊误治，给患者带来灾难性的后果。因此，医生首先要全面掌握患者的病情并作出精准的诊断，熟悉各种微创技术的优点和适应证，要根据每一位患者的具体病情去综合评估和选择微创治疗方法，最好是能够“点到病除”，以最小的创伤和对身体乃至家庭、社会的干扰换取最佳的治疗效果。

随着科学技术的飞速进步，脊柱微创诊断和治疗技术也不断地取得进步，技术日渐成熟，治疗领域不断拓宽，新的微创手术方法不断涌现并应用到脊柱疾病的治疗中去，手术更加精准、安全和有效。镜下微创手术由二维图像向三维甚至四维迈进，学习曲线更短平，医生更易掌握；经皮脊柱融合的新器械、新型材料的内置物和计算机导航辅助下的经皮椎弓根置钉技术，已经使脊柱微创外科的治疗不仅限于颈、胸、腰椎间盘突出症，而是向复杂脊柱骨折、脊柱畸形的矫治与内固定融合等领域开拓与进军；目前由机器人操作的脊柱微创外科技术已经应用到临床中并不断得到推广应用。

毋庸置疑，任何一种微创技术都不可能包治所有的脊柱外科疾病，但是多种微创外科技术可以联合应用治疗一种脊柱疾病，今后微创联合治疗是一种新的治疗策略和方向，必将使微创技术的应用更加合理，治疗更彻底，疗效更加确切。综上所述，脊柱微创外科技术必将成为治疗脊柱疾病的主要方法。

（孙海涛）

参考文献

1.Kambin P. Arthroscopic Microdiscectomy：Minial Intervention spinal Surgery.Baltimore，MD：Urban＆Schwarzenburg，1990.

2.Hijikata S，Yamagishi M，Nakayma T. Percutaneous discectomy：a new treatment method for lumbar disc herniation.J Todenhosp，1975，5：5-13.

3.Forst R，Hausmann B. Nucleoscopy-a new examination technique. Arch Orthop Trauma Surg，1983，101：219-221.

4.Obenchain TG. Laparoscopic lumbar discectomy.J Laparoendosc Surg，1991，1：145-149.

5.Mack MJ，Regan JJ，Bobechko WP，et al.Application of thoracoscopy for disease of the spine.Ann Thorac Surg，1993，56：736-738.

6.Choy DS，Case RB，Fielding W，et al. Percutaneous laser nucleolysis of lumbar discs.N Engl J Med，1987，317 （12）：771-772.

7.Mathews HH.Transforaminal endoscopic microdiscectomy.Neurosurg Clin North Am，1996，7：59-63.

8.Ditsworth DA. Endoscopic transforaminal lumbar discectomy and reconfiguration：a posterolateral approach into the spinal canal.Surg Neurol，1998，49：588-597.

9.Tsou PM，Yenug AT.Transforaminal endoscopic decompression for radiculopathy secondary to intracanal noncontained lumbar disc herniation：outcome and technique.Spine，2002，2：41-48.

10.Schubert M，Hoogland T. Endoscopic transforaminal nucleotomy with foraminoplasty for lumbar disc herniation. Oper Orthop Traumatol，2005，17：641-661.

11.Choi G，Lee SH，Raiturker PP，et al.Percutaneous endoscopic interlaminar discectomy for intracanalicular disc herniations at L5/S1 using a rigid working channel endoscope.Neurosurgery，2006，58（1 Suppl）：59-68.

12.Galibert P，Deramond H，Rosat P，et al.Preliminary note on the treatment of vertebral angioma by percutaneous acrylic vertebroplasty. Neurochirurgie，1987，33：166-168.

13.Wong X，Reiley MA，Garfin S.Vertebroplasty/Kyphoplasty.J Women’s Imaging，2000，2：117-124.

14.Margerl F，Seeman P.Stable posterior fusion of the atlas and axis by transarticle screw fixation.New York：Springer-Verlag，1987：322-327.

15.池永龙，徐华梓，林焱，等.经皮穿刺内固定治疗上颈椎骨折与不稳.中国脊柱脊髓杂志，2004，14（2）：73-78.

16.关家文，孙海涛，辛健，等. CT引导下经皮内固定治疗枢椎椎弓骨折.中国矫形外科杂志，2008，16（16）：1276-1277.

17.关家文，孙海涛，丛永健，等. CT引导下经皮内固定治疗上颈椎骨折.中国矫形外科杂志，2010，18（24）：2094-2096.

18.Foley KT，Gupta SK.Percutaneous pedicle screw fixation of the lumbar spine：preliminary clinical results.J Neurosurg，2002，97（1 suppl）：7-12.