海南医学院附属医院脊柱骨病科自2011年引进德国西门子的C臂3D扫描系统结合德国博依来手术导航系统，使脊柱微创手术的手术精度更上一个台阶，在手术的安全性与手术精度上得到极大的提高。随着人口的老年化，退行性脊柱疾患发病率逐年升高，脊柱的减压与内固定融合手术已成为一项常规手术。但是传统的手术方法切口与损伤巨大，失血多，即使在手术中不但的透视、扩大切口显露脊柱的结构，由于脊柱解剖的变异并不能满足减压及椎弓根螺钉置钉精确性的要求，手术的精度依赖于医生的经验、解剖学结构及透视的引导。因此，一旦出现位置偏差，很容易造成神经损伤等并发症。

术中计算机实时三维导航技术提供了脊柱手术部位的三维立体解剖信息，精度可以达到0.25mm，是肉眼和透视都无法达到的，从而使脊柱手术达到有效的安全保障。海南医学院附属医院是国内较早开展计算机导航手术并能熟练运用的医院之一，截至2014年7月，附属医院医院脊柱骨病科共完成导航手术1000余例，手术量已经达到国内前列。与常规手术相比，脊柱微创结合计算机导航技术具有以下优点：1.可提供实时的脊柱复杂解剖结构的三维影像，提高手术精确性，减少手术并发症；2.使常规手术微创化，并可提高微创手术的精确性及安全性，弥补了微创手术显露不清的缺陷；3.可提供实时影像，减少术中放射线过多暴露，降低放射风险；4.减少脊柱结构的破坏，在做到真正微创的同时减少手术时间，减少术中出血。

此外，脊柱手术的数字化可以通过术前精确计划，术中精确操作，可以精确评估患者预后，使精确手术成为可能。由于定位精确、手术安全性高、术中Ｘ线照射量少等特点，计算机导航尤其是术中即时三维导航技术将会在我院脊柱手术中得到越来越广泛应用。疾病种类包括不同脊柱节段的骨折或脱位、脊柱不稳定、畸形、肿瘤、胸椎黄韧带骨化症等，手术种类包括齿状突螺钉内固定、寰枢椎内固定、下颈椎椎弓根螺钉内固定，以及复杂的胸腰椎内固定手术及经皮椎弓根螺钉内固定微创手术等。

计算机导航技术带来脊柱微创手术的革命

脊柱微创手术在重建脊柱稳定性时，常采用椎弓根螺钉内固定的方法。既往向椎体内置入螺钉时，微创手术的切口非常小，众多复杂结构无法直视，需要依赖术者丰富的临床经验，来选择合适的进钉点及特定的角度，在X线透视的辅助下打入椎弓根钉，即通俗意义上的“盲打”。而对于一些复杂的脊柱退行性疾病病例来说，由于椎体结构的改变，包括由于骨质疏松引起的小关节内聚、椎体压缩变扁、脊柱侧弯旋转，椎弓根变形等，椎管狭窄与神经根管狭窄通常合并神经、血管走形的异常，脊柱手术中解剖不清极可能出现脊髓神经损伤、截瘫等并发症，因而脊柱手术具有手术难度高、风险大的特点。因此，医学界一直试图寻找更先进的方法降低手术操作难度和风险。

追求更可靠、更安全的手术技术更是现代脊柱外科医师和患者共同的目标。近年来，随着信息化、数字化技术的日益成熟，3D（计算机三维）脊柱导航技术有效地解决了脊柱微创手术中“看不见”的难题。导航就是把患者术中的C臂扫描数据图像资料信息自动输入到导航计算机中，手术医生在患者的三维重建图像上制订手术入路，并在手术过程中对手术的进展过程与质量做到实时监控，使手术达到预期的效果。对于微创脊柱外科医生而言，3D骨科导航技术就好比给术者戴上了一副立体成像眼镜，通过它实时地“看见”手术器械与患者的椎体结构之间的三维位置关系，将脊柱的病灶精确的清理干净并将手术材料安全准确地置入最佳位置，真正地实现了脊柱外科手术的精准性和安全性。微创脊柱手术的数字化、智能化是现代脊柱外科技术的一个标志，也是未来医学发展的必然方向。脊柱是人体的“中流砥柱”，位置较深，其自身和周边组织的结构复杂，毗邻着重要的神经和血管，手术操作容不得半点差错。过去医生在操作手术的过程中，通过监视器看到的是平面影像，难以呈现器官、组织的自然感，需要不断修正平面与现实之间的差异，以避开眼和手的误差。

脊柱手术是一类风险较大且病例较多的外科手术，在脊柱手术导航技术问世之前，医生在手术中主要是依靠病人术前CT断层图像或术中X射线透视获得病人脊柱的解剖信息。虽然这些方法对手术起到了一定的辅助指导作用，但是医生需要通过这些影像在自己头脑中构建人体器官的三维形态与手术过程，手术质量很大程度上依赖于医生的临床经验，而对术中操作是否正确缺少直接的科学依据。应用术中X射线透视会使医生与病人受到较大剂量的辐射，增加了手术的时间和感染的风险。脊柱手术导航技术正是为解决上述问题而产生的，它以医学影像数据为基础，通过建立虚拟现实空间结合三维可视化技术模拟手术中的关键步骤，借助空间定位仪跟踪手术器械相对于病变组织的位置关系，并将其实时反映在病人术前或术中的影像上，从而实现对脊柱微创手术的引导。该技术在提高微创手术定位精度，进一步减少手术损伤，降低手术失误率。

计算机脊柱手术导航工作原理

20世纪90年代初以来，随着计算机数据处理水平的提高及红外线探测、追踪技术的发展使得计算机辅助导航系统在脊柱外科的应用逐渐发展起来，主要应用在椎弓根钉植入、椎体及椎板减压、脊椎和椎管内肿瘤等方面。海南医学院附属医院脊柱骨病科近年来应用Brainlab计算机导航系统辅助脊柱微创手术取得了良好的效果，脊柱导航系统取得这么好的临床效果是怎样工作的呢，我们可以了解一下它的原理。 首先要在脊柱微创手术前建立手术节段脊柱的数据资料，在人体合适的位置选取参考架的固定位置，通常是人体骨盆的髂棘，然后对脊柱进行等中心处理，C臂扫描获得脊柱的三维数字图像。C臂数据自动导入计算机工作站进行三维脊椎数字地图的重建。根据导航影像资料进行定位确定手术切口的精确位置，切口的精确定位这一点对于脊柱微创手术尤为重要。采用已经注册的探针、开口器、高速磨钻等对脊柱进行高精度手术，术中使用的特殊器械如开口锥和椎弓根探子等尾端装有示踪器，失示踪器上有数个红外反射球，反射的红外信号能为定位红外接收装置接收，随着器械的移动，虚拟器械可实时显现在手术区域的正、侧及冠状位图像上。整个过程中医生可以直观地判断手术病灶的位置、进钉部位并能及时调整进钉方向和深度。为了确保手术精度，每次使用前都需进行精度测试和校正。如果需要使用额外的器械，可在其尾端装上示踪器并进行注册即可使用。

计算机导航在脊柱微创的适应症

随着海南医学院附属医院脊柱导航的开展，目前我科使用的实时脊柱导航采用术中3D扫描技术，可以达到很高的精确度。根据我科实际操作经验，实时导航是手术中实际的椎体位置，导航的精确度达到0.2mm以下。可以充分保障椎弓根钉植入或其它手术操作所需的精度，导航系统在设计时充分考虑了与原有各种常用脊柱外科手术设备的统一性，因此本系统的加入，对常规脊柱外科手术程序并没有明显的干扰，仅是增加了手术中脊柱的3D扫描等操作，使手术准备时间少许延长。但手术由于无须消耗大量时间用于寻找确定病灶位置，故手术时间反而有所缩短。据统计在椎弓根钉内固定手术中应用导航辅助可以使总体手术时间平均缩短30-90分钟

脊柱导航系统的主要适应证有需要椎弓根钉内固定的各种手术，椎弓根钉自1963年由RoyCamille 等医生开始应用于临床以来，目前已在颈胸腰骶等各部位的内固定中开展起来。大量的临床实践证明这是一种切实有效的脊柱内固定方法。但是由于个体间的解剖差异较大，且椎弓根临近重要的血管神经组织，即使是由熟练的外科医生操作，在手术中并发症的发生率依然较高，文献报道在未应用计算机辅助导航之前的椎弓根钉植入位置不佳的发生率在10%～40%，其中导致神经功能障碍的发生率为1.5%～6%。因此迫切需要一种可以提高手术准确性的方法，而计算机辅助导航在颅脑外科取得的成功促使人们希望能够将这一能够提高手术精度，减少手术损伤的方法应用到这一领域来。因此计算机辅助导航在脊柱外科最早的大规模临床应用就是作为椎弓根钉植入的辅助措施。

另一个重要的适应证为椎管减压术，它主要包括椎体或椎板切除、椎间盘切除、椎间孔切开术、前或后纵韧带切除及骨赘切除等，往往需要施行这类手术的外伤、畸形患者的解剖结构与正常解剖变异较大，在手术暴露不够充分的情况下易造成重要神经血管的损伤，特别是在颈部和上胸部的手术，可以导致严重的并发症。而计算机辅助导航可以在术前计划阶段就让术者充分了解患者的三维解剖结构变异情况，制定详细的手术计划，从而达到既能充分减压，又可以避免或减少手术并发症的目的。

在脊柱导航的适应症上脊柱或椎管内占位性病变非常有价值，主要包括一些椎体或椎管内肿瘤。应用计算机辅助导航系统切除椎管肿瘤的优点主要是定位精确，可以减少损伤；熟练掌握后可以缩短手术时间。同时可以提高脊柱外科医生对手术野外的脊柱解剖的辨别能力，增强医生对手术的信心。