2025, Vol. 24
2. 海南医科大学第一附属医院麻醉手术科, 海口 570100
2. Department of Anesthesiology & Operating Room, First Affiliated Hospital, Hainan Medical University, Haikou 570100, China
青少年特发性脊柱侧凸(adolescent idiopathic scoliosis, AIS)是一种早期发病且具有长期影响的脊柱三维畸形疾病，其确切病因至今尚未完全阐明，是医学界研究的热点[1]。文献报道全球范围内患病率为1% ~3%[2]。对于病情较轻的患者，支具治疗是首选方法，可以减缓脊柱侧凸进展；对于Cobb角大于或等于45°的重度患者，通常需要手术治疗[3]。重度脊柱侧凸患者顶椎区椎体和椎弓根极度旋转，特别是凹侧椎弓根可能发育不良，变得细长且相对更薄，这些特点显著增加了顶椎区椎弓根螺钉置入的挑战性[4-5]。Suk等[6]强调，术中椎弓根螺钉的成功置入对于脊柱侧凸的矫形至关重要，在顶椎区椎弓根螺钉置入时，必须注意保护凹侧的脊髓及神经根[7]。任何椎弓根螺钉置入的偏差都可能导致严重并发症[8-9]。
为了提高手术准确率并减少并发症，选择合适的椎弓根螺钉入口点至关重要。虽然已有多种椎弓根螺钉置入指导方法被提出，但这些方法对于初学者而言往往过于复杂[10-11]。横突轨迹技术(transverse process trajectory technique, TPT)利用横突作为引导，通过钻孔穿透横突皮质，为椎弓根螺钉的放置提供了通道[12]。TPT技术不仅在生物力学上显示出优势，且学习曲线也较容易被接受。
传统的脊柱侧凸手术依赖于术中X线片和医师经验确定置钉位置，本研究将其定义为徒手技术(free hand technique, FH)。FH存在一定的局限性，包括辐射暴露、手术时间延长以及置钉准确性不确定。为了进一步提升椎弓根螺钉置入的准确性，机器人技术、荧光透视和计算机辅助手术等先进技术被引入[13-14]。已有研究证实术中导航技术(intraoperative navigation technology, INT)能够显著提高AIS手术中椎弓根螺钉置入的精确性[15]。本研究旨在评估针对AIS患者顶椎区椎弓根螺钉植入时，采用FH联合TPT技术和INT联合TPT技术两种方案对于置钉精确度及其偏移方向的影响。
资料与方法 一、研究对象本研究为回顾性研究。以2021年8月至2023年12月海南医科大学第一附属医院脊柱外科收治的33例接受后路脊柱侧凸矫形内固定术的AIS患者为研究对象，根据术中所用辅助技术分为两组，即徒手组(FH组)和导航组(INT组)。
二、病例纳入与排除标准纳入标准：①由两位资深脊柱外科医师根据病情和影像学检查确诊为AIS；②有术前和术后完整影像学资料；③手术由同一位资深脊柱外科医师实施，且均采取后路矫形内固定术。排除标准：①存在其他脊柱疾病，如肿瘤、结核或强直性脊柱炎；②有脊柱手术史或曾接受前路脊柱松解手术；③缺少必要的临床和影像学资料; ④存在严重心、脑、肺等重要器官疾病或血管问题，全身状况不适合实施手术。参与者均由其法定监护人签署知情同意书。本研究已获得海南医科大学第一附属医院伦理委员会审核批准(2024-KYL — 188)。
三、手术方法 (一) 安装电生理系统及暴露融合节段采取气管插管全身麻醉，患者取俯卧位，连接神经电生理监测设备，持续监测运动诱发电位(motor evoked potential, MEP)和体感诱发电位(somatosensory evoked potential, SEP)。C臂X线透视下定位体表标志。消毒铺巾，于右侧髂后上棘下方2 cm处取髂骨。沿后正中线取纵向切口，依次切开皮肤、皮下组织及筋膜，分离肌肉以显露棘突、双侧椎板、植钉椎体的横突部分和关节突，确保手术区域得到充分暴露。
(二) 制备钉道1. 徒手组：充分暴露植钉椎体横突部分及关节突。使用咬骨钳或磨钻在横突尖端创建一个骨窗，作为植入螺钉的入口。将开椎器通过骨窗插入，探索横突上下的松质骨边缘，沿横突松质骨通道的内上缘缓慢推进。在无明显阻碍的情况下，调整开椎器角度，使其达到最终植入螺钉所需的角度，继续向椎弓根内部深入，直至达到适当深度。取出开椎器后，用骨探针检查钉道，随后用丝锥进行攻丝。确认钉道无误后，旋入椎弓根螺钉。
2. 导航组：充分暴露植钉椎体横突部分及关节突。用咬骨钳或磨钻开口，于横突尖端形成一骨窗，作为进钉点。使用导航器规划路径，确定角度后，使用开椎器从该骨窗进入。调整开椎器角度，使其达到最终植入螺钉所需角度，使用导航探针观察角度；继续保持阻挡感向椎弓根内进入，如有阻力可使用导航器评估与椎体及椎弓根关系后，直至达到适当深度。取出开椎器后，用导航探针确认横突轨迹无偏移，随后使用丝锥进行攻丝。确认钉道无误后，旋入椎弓根螺钉。
(三) 脊柱三维矫形椎弓根螺钉植入后，进行小关节融合。利用旋转钉棒、加压、撑开和去旋转等技术进行脊柱三维矫形。使用高速磨钻去除椎板的皮质骨，然后植入自体髂骨和人工骨。最后，放置引流管并逐层缝合切口。
(四) 评价标准术后通过CT影像评估椎弓根螺钉情况，记录骨皮质穿透的具体位置，测量穿透长度。根据螺钉穿透顶椎区椎体皮质的位置，分为内侧椎弓根皮质穿透、前壁椎体穿透、外侧椎弓根皮质穿透或椎间孔穿透(图 1A~1D)。采用Rao分级系统评定穿透的严重程度：0级表示螺钉未穿透皮质；1级表示穿透小于2 mm；2级表示穿透在2~4 mm；3级表示穿透超过4 mm(图 2A~2D)。将2 mm以内的椎弓根内侧壁穿透视为安全或可接受[16]。
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图 1 CT评估青少年特发性脊柱侧凸矫形手术中椎弓根螺钉穿破方向 Fig.1 CT evaluation of direction of pedicle screw penetration in AIS children 注 A：穿破椎弓根内侧皮质；B：穿破椎体前壁；C：穿破椎弓根外侧皮质；D：穿破椎间孔间隙 |
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图 2 CT评估青少年特发性脊柱侧凸矫形手术中椎弓根螺钉穿破程度 Fig.2 CT evaluation of degree of pedicle screw penetration in AIS children 注 A：0级钉未破壁；B：1级钉穿破皮质距离＜2 mm；C：2级钉穿破皮质距离2~4 mm；C：3级钉穿破皮质距离＞4 mm |
本研究中0级、1级椎弓根螺钉定义为可接受。记录术中及术后血管、神经或内脏损伤等并发症的发生情况。顶椎区置钉平均时长定义为患者顶椎区椎弓根螺钉植入所用时间/该例患者顶椎区椎弓根螺钉数。
(五) 统计学处理使用SPSS 23.0进行数据分析。计量资料以x ±s表示，组间差异通过两独立样本t检验进行比较。率的比较采用卡方检验，P＜0.05为差异有统计学意义。
结果 一、基本信息及治疗情况本研究共纳入33例AIS患者，FH组16例、INT组17例，两组患者性别、年龄、Risser征和主弯柔韧性等差异均无统计学意义(P＞0.05)，见表 1。FH组术前Cobb角为(65.06±7.66)°；INT组为(67.47±11.97)°，两组差异无统计学意义(P＞0.05)。FH组术后矫形率达(85.36±3.16)%，INT组矫形率为(88.82±1.97)%，INT组的矫形效果优于FH组，差异有统计学意义(P < 0.05)。FH组顶椎区置钉时间为(4.24±2.10)min，INT组为(2.65±1.28)min，INT组的置钉时间明显短于FH组，差异有统计学意义(P < 0.05)。手术过程中使用椎弓根螺钉数量FH组为(8.75±0.93)枚，INT组为(9.18±0.53)枚；两组椎弓根螺钉数量、差异无统计学意义(P＞0.05)。见表 1。
| 表 1 33例青少年特发性脊柱侧凸患者基本信息及治疗情况 Table 1 Basic profiles and treatments of 33 AIS children |
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两组共置入269枚椎弓根螺钉，其中FH组可接受椎弓根螺钉数为90枚，占总数的79.7%；INT组为139枚，占总数的89.1%，FH组可接受椎弓根螺钉数量少于INT组，差异无统计学意义(P＞0.05)。INT组凹侧和凸侧分别置入73枚和83枚椎弓根螺钉，可接受率分别为91.78%和86.75%。FH组在凹侧和凸侧分别置入了54枚和59枚，可接受椎弓根螺钉率分别为85.19%和74.58%，均低于INT组。两组之间0级钉置钉率差异有统计学意义(P < 0.05)，特别是在凸侧椎弓根上；1级钉差异具有统计学意义，且凹侧与凸侧均有统计学意义(P < 0.05)；2级钉差异无统计学意义(P＞0.05)；3级钉差异有统计学意义(P < 0.05)，且体现在凹侧。见表 2。
| 表 2 徒手组与导航组青少年特发性脊柱侧凸患儿术中椎弓根螺钉穿破皮质程度比较[n(%)] Table 2 Distortion of violated cortexes by misplaced screw of FH and INT groups of AIS children[n(%)] |
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两组共有77枚椎弓根螺钉穿透了皮质，其中35枚穿透了椎弓根内侧皮质，35枚穿透了椎弓根外侧皮质，6枚穿透了椎体前壁，1枚穿透了椎间孔。在INT组中，穿透椎弓根内侧皮质的数量为13枚，占INT组置钉总数的8.3%，这一比例低于FH组的22枚(占19.5%)，差异有统计学意义(P < 0.05)，且主要体现在凸侧。INT组穿透椎弓根外侧皮质的数量为11枚，占INT组置钉总数7.05%，也低于FH组的24枚(占21.2%)，差异具有统计学意义(P < 0.05)，且主要体现在凸侧。但就穿透椎体前壁和椎间孔的情况而言，两组之间差异无统计学意义(P＞0.05)。见表 3。
| 表 3 徒手组与导航组青少年特发性脊柱侧凸患儿术中椎弓根螺钉穿破位置比较[n(%)] Table 3 Distribution of screws position in FH and INT groups of AIS children[n(%)] |
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两组均成功完成手术，FH组有1例出现了椎弓根螺钉穿透内侧皮质并突入椎管的情况，但术中神经电生理监测结果正常；术后随访期间，该患者并未出现任何运动障碍或下肢感觉异常的情况。此外，两组均无一例在手术过程中发生脊髓、神经或血管损伤。随访时间12~16个月，无一例发生椎弓根螺钉松动、断钉或断棒等并发症。
五、典型病例图 3为TPT技术示意图，应用3D建模技术，从轴面、冠状面、矢状面等观察TPT技术(图 3A~3J)。图 4为导航引导下TPT技术顶椎区置钉典型病例，女，14岁，青少年特发性脊柱侧凸，顶椎位于第8胸椎，行后路融合，对比第6、7胸椎顶椎区置钉前后脊柱全长正位X线片及术后2年脊柱全长正位X线片。术后2年胸弯无进展(图 4A~4G)。
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图 3 青少年特发性脊柱侧凸矫形手术中横突轨迹技术示意图 Fig.3 TPT diagrammatic sketch in AIS children 注 A：D1型椎弓根术前轴面CT; B：D1型椎弓根轴面示意图; C：D1型椎弓根冠状面示意图; D：D1型椎弓根矢状面示意图; E：D1型椎弓根侧后方示意图; F：TPT技术轴面CT; G：TPT技术轴面示意图; H：TPT技术冠状面示意图; I：TPT技术矢状面示意图; J：TPT技术侧后方示意图 |
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图 4 青少年特发性脊柱侧凸矫形手术中导航引导下横突轨迹技术顶椎区置钉典型病例图片 Fig.4 Navigation-assisted TPT technology for pedicle screw placement in vertebral apex: a typical case study 注 A：术前脊柱全长正位X线片；B：术后脊柱全长正位X线片；C：术后2年脊柱全长正位X线片；D：术前第6胸椎CT轴面图；E：术后第6胸椎CT轴面图；F：术前第7胸椎CT轴面图；G：术后第7胸椎CT轴面图 |
AIS是一种病因不明的脊柱三维畸形，主要影响青春期患者[17-18]。如果疾病早期没有进行有效治疗，部分患者会影响心理健康，甚至心肺功能。当Cobb角超过45°时，通常推荐采用椎弓根螺钉后路内固定术治疗[19]。在进行AIS矫形手术时，与常规内固定设备相比，椎弓根螺钉提供了更高的稳定性和更强的矫形效果，同时减少了手术所需固定节段，从而降低了手术风险[6]。
一、AIS患者顶椎区椎体解剖结构的特点在进行AIS患者的顶椎区椎弓根螺钉置入手术时，因其解剖结构的复杂性，这一过程充满了挑战[7, 20]。与非脊柱侧凸患者相比，AIS患者的椎弓根狭窄畸形更为明显，这导致在手术过程中，椎弓根
置钉的风险更大，螺钉误置率也更高[21]。特别是在顶椎区，包括顶椎及其相邻的上下椎体，椎弓根的狭窄和畸形尤为显著，这极大妨碍了手术中螺钉置入的准确性[22]。为提高置钉的精确性，学者们对AIS患者顶椎区椎弓根的形态学特征进行了深入研究[23-24]。Davis通过CT评估发现，AIS患者的椎弓根形态存在双侧狭窄畸形和不对称性，特别是在凸侧，椎弓根轨迹更为尖锐[25]。此外，AIS患者的顶椎区还伴有椎体旋转和脊髓偏移等解剖异常，这些因素进一步增加了置钉的风险和螺钉误置率。因此，细致研究AIS患者顶椎区椎弓根的形态学特征，对于提高手术安全性和精确性至关重要[20, 22]。
二、TPT技术的应用TPT技术是一种新型的胸椎椎弓根螺钉植入方法。TPT的起点位于横突尖端的头1/3处，利用横突作为引导，通过钻孔穿透横突皮质，为椎弓根螺钉的放置提供了通道[12]。既往研究表明，胸椎横突的长度、宽度和厚度适合放置椎弓根螺钉，且其自然倾斜角度为螺钉提供了理想的植入路径[26]。研究发现，椎弓根与横突之间的通道结构具有一致性，这表明椎弓根内的松质骨一直延伸到横突内，构成了一个连续的骨性通道，这种通道在所有研究椎体中普遍存在，且不受年龄、性别的影响，进一步增强了手术的准确性[17, 27]。与传统技术相比，TPT在置钉精度和轴向拔出强度方面表现相当，但在去旋转力方面有所提升[28]。此外，有角度的椎弓根螺钉相较于平行螺钉，在轴向拔出阻力和承受载荷方面显示出优势，这表明TPT技术能够提供更强的固定效果[12, 27]。TPT技术的特点在于其利用横突轨迹，使得在脊柱侧凸和旋转的情况下，螺钉的放置更为容易，从而提高了手术的准确性和生物力学优势[12, 26, 29]。
三、计算机辅助导航技术在AIS手术中的应用为了提升AIS患者椎弓根螺钉置入的精确性，计算机辅助导航技术被广泛应用于临床，并证实能显著提高手术的精确性[30]。自计算机导航技术引入脊柱外科领域以来，该技术已成为现代外科不可或缺的一部分，尤其在提升置钉准确性和手术安全性方面起到了关键作用[15, 31-32]。多项研究已证实，与传统徒手技术相比，计算机导航辅助下的椎弓根螺钉置入具有更高的优良率，皮质穿破发生率显著降低[33-34]。此外，导航辅助的螺钉展现出更大的拉出强度和更高的松动负荷阈值，从而降低了术中并发症的风险。导航系统通过实时监控，能够即时检测到椎弓根螺钉在椎弓根内的位置偏移，从而减少调整螺钉和二次手术的风险[35]。计算机辅助导航技术通过减少潜在不安全螺钉的置入率，并大幅提高最佳螺钉放置的概率，从而显著提升了椎弓根螺钉放置的精确性和安全性[36]。
四、计算机导航辅助技术结合TPT技术的应用在胸椎的常规植钉手术中，通常会选择横突中轴线与上关节突中线的交汇点作为螺钉的进入位置。然而，由于上关节突经常被下关节突所遮挡，其确切的中点难以被准确找到。一个理想的进针点应该是固定不变、容易定位、手术过程简洁、微创，且具有高度精确度。目前尚无TPT技术应用于AIS患者的临床报道，既往已知TPT技术应用于胸椎椎弓根螺钉植入中，显示出提高手术效率和安全性的潜力[37]。在进行AIS患者的顶椎区椎弓根螺钉植入时，由于该区域椎弓根狭窄、椎体旋转及脊髓偏移等解剖变异较为常见，这使得精确置钉面临极大挑战。在这种情况下，TPT技术的应用显得尤为关键，因为它能够应用横突的自然倾斜角度，为螺钉提供了理想的植入路径，减少手术中的不确定性。计算机辅助导航技术结合TPT技术将进一步提高椎弓根螺钉放置的精确性，降低螺钉突破椎弓根内侧壁的风险，降低脊髓损伤的可能性[38]。本研究中，内外侧椎弓根皮质穿破发生率INT组均小于FH组，且差异具有统计学意义(P＜0.05)，降低内侧椎弓根螺钉破壁风险，将进一步减少椎弓根螺钉对脊髓造成损害的概率。INT组的总体椎弓根螺钉可接受率为89.1%，高于FH组的79.7%，且内、外侧椎弓根皮质穿破发生率也低于FH组，进一步证实了计算机导航技术在提高AIS患者置钉精准度方面的价值。
五、本研究局限性本研究存在一定的局限性。首先，33例AIS患者均来自单一中心；此外，缺乏更长期随访数据，限制了进一步的影像学比较。未来需继续开展多中心、大样本的研究以探索术中计算机导航技术结合TPT技术对于矫治AIS的准确性和安全性的价值。
综上，在AIS矫形手术中，FH组和INT组均能实现较高的螺钉置入精度。与仅采用徒手技术和TPT技术的组合相比，导航技术能够在不影响手术时间的情况下，通过实时监测显著降低术中椎体和椎弓根皮质穿透的风险，进而减少因螺钉穿透皮质而引发的并发症。此外，INT组相较于FH组在提高可接受的椎弓根螺钉数量方面表现更佳。
利益冲突 所有作者均声明不存在利益冲突
作者贡献声明 马昂然、汤三泉负表文献检索，文王强、马昂然负责论文设计，马昂然、李国军负责数据收集，马昂然、何贤波、林有才、林素羽负责研究结果分析与讨论，王文博、潘松利负责研究伦理审查申请与沟通协调，陈焕雄负责全文知识性内容的审读与修正
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