创新椎弓根螺钉导航法:突破传统局限,开启精准脊柱手术新时代

【字体: 时间:2025年03月13日 来源:Scientific Reports 3.8

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  为解决椎弓根螺钉置入中 EP 偏差问题,研究人员对比 PA 法与新方法,发现 STP 法更具优势,意义重大。

  在脊柱手术的世界里,椎弓根螺钉置入是一项常见却又充满挑战的操作。想象一下,医生要在复杂的脊柱结构中精准地放置螺钉,一旦出现偏差,就可能对周围的神经血管结构造成严重伤害,这可不是一件容易的事。目前,常用的椎弓根螺钉导航方法中,规划和对准(PA)法应用广泛,它通过术前规划轨迹和入口点(EP),再结合术中患者解剖结构进行导航。然而,现实总是很残酷,由于各种因素,如肥大的关节突关节、硬化的骨头、组织去除后椎骨表面的变化以及软组织张力等,EP 偏差经常出现。这就好比射箭时,瞄准点稍有偏差,箭就会偏离目标,PA 法也因此受到影响,难以保证螺钉的精准放置。
为了攻克这一难题,来自瑞士苏黎世大学医院骨科计算机科学研究中心以及苏黎世大学 Balgrist 大学医院骨科脊柱外科的研究人员展开了深入研究。他们的研究成果发表在《Scientific Reports》上,为脊柱手术的精准化带来了新的希望。

在这项研究中,研究人员用到了几个主要关键的技术方法。首先是计算机模拟技术,他们利用脊柱统计形状模型的 3D 椎体模型,在 MATLAB 软件中进行模拟,对比不同方法下的螺钉轨迹。其次是体模评估技术,研究人员在腰骶椎训练体模上进行真实的椎弓根螺钉钻孔操作,借助光学导航系统引导螺钉放置,并通过 CT 扫描和相关软件分析测量结果。

研究结果如下:

  • 计算机模拟评估:研究人员对比了 STP、MP 方法和无更新机制的 PA 法。结果显示,与 PA 法相比,STP 和 MP 方法能产生更多有效的螺钉轨迹,且 STP 方法能模拟出更多可接受穿孔的螺钉。这表明在应对 EP 偏差时,新方法展现出了明显的优势。
  • 体模评估:在体模实验中,研究人员发现使用 STP 方法时,即使 EP 有偏差,仍能获得一定直径的无穿孔螺钉。例如,当 EP 偏差中位数为 4.5mm 时,无穿孔螺钉的最大直径中位数为 4.9mm。而且,大部分偏差发生在外侧,这与模拟结果相符。

研究结论和讨论部分意义重大。研究表明,PA 法在应对 EP 偏差时存在明显局限,而 STP 方法为解决这一问题提供了可行的替代方案。STP 方法的最大优势在于能够根据术中实际情况调整螺钉轨迹,是一种可调节的导航方法。此外,使用 STP 方法时,穿孔更多发生在外侧,这降低了对神经血管结构的损伤风险。不过,该方法也并非完美无缺,外侧螺钉可能会影响结构的稳定性,而且研究目前仅在平均形状模型和体模上进行,还需要在人体尸体和临床实践中进一步验证。但无论如何,这项研究为未来脊柱手术的发展指明了方向,有望推动脊柱手术朝着更加精准、安全的方向迈进。

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