计算机辅助微创脊柱外科与智能骨科体系的建立

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       计算机辅助骨科技术的飞速发展和日趋完善正改变着脊柱外科医生的理念与临床实践。现代计算机辅助骨科相关技术尤其是导航技术在我国的临床应用与研究已经有十余年的历史,作为该技术的最早践行者之一,我们深刻感受到了该技术进步对脊柱外科发展的巨大影响。

       自1964年临床报道木瓜凝乳蛋白酶髓核消融术(Smith)、1975年经皮髓核摘除术(Hijikata)、1982年经皮椎弓根螺钉内固定术(Magerl)、1987年关节镜下腰椎间盘摘除术(Kambin)……脊柱外科医生在微创治疗方面一直进行着孜孜不倦的追求,直至2000年微切口脊柱手术技术(minimally access spinal technologies)与微创脊柱外科(minimally invasive spinal surgery,MISS)作为同义词被大家接受,MISS技术一直就像一朵带刺的玫瑰,虽然很诱人,但很难在临床实践中推广应用。主要原因是在微小切口下手术视野不清晰,病变结构不能精确定位,导致神经损伤等比较严重的并发症发生率反而比切开手术要更高而且更严重,脊往内置物尤其是椎弓根螺钉的置入精确性也更难保证,而且手术时间延长,医生的学习曲线也较长。微切口(minimaly access)并不能等同于真正意义上的微创(minimally invasive)。

       计算机导航最初在脊柱外科应用的模式是基于术前CT影像的导航和虚拟透视导航。虚拟透视导航的临床精度与传统透视相似,虽然可以应用于MISS 手术,但对MISS手术并没有本质改变。术前CT导航虽然提高了手术精确性,但是需要术野的充分显露以进行导航系统的手动配准,所以也不适合微切口的MISS手术,而且由于这种模式的导航操作步骤比较复杂,对人机配合的要求较高,掌握起来也比较困难。2004年Iso-C 3D、2005年O-arm等术中即时三维成像设备开始应用,使术中即时三维导航成为可能,给MISS技术带来了新的曙光。该技术直接采集术中实时三维数据与导航系统自动配准,可操作性与准确性提高,满足了微创手术精确定位的要求,而且不需要进行术野的充分显露,满足了微切口手术的要求,因此这两项技术的融合极大地推动了MISS技术的临床可推广性。

       在大量计算机辅助MlSS手术的研究开发与临床应用基础上,我们率先提出了计算机辅助微创脊柱外科(computer-assisted minimally invasive spine surgery,CAMISS)的理念,在国际计算机辅助骨科学会年会(CAOS)、日本骨科学会年会(JOA)、北美脊柱外科学会年会(NASS)、国际颈椎外科研究会(CSRS)等多次国际学术会议上进行了大会交流,得到了国际脊柱外科学界的一致认可,2012年本刊也专门进行了相关介绍。CAMISS作为一种理念提出来,是因为它对MISS 技术的改变是本质性的。不仅仅是以前不太可能的一些高风险的手术如上颈椎和上胸椎的复杂手术可以精确、安全的微创完成,一些常规MISS手术的安全性和可操作性也明显提高,手术的长期疗效也优于传统方法。

       对于经皮椎体成形术和经皮椎体后凸成形术的临床疗效,现在仍然存在争议,但需要更多的循证医学证据来明确。但不可否认该技术已经成为临床常用的治疗方法,对于其临床应用应该更严格地掌握适应证并与患者充分沟通。而且由于操作不当或适应证选择不当导致的骨水泥溢漏,甚至产生严重神经损伤并发症的案例在我国并非少见。因此对于一些复杂畸形或透视不清晰的患者(如上胸椎,过度肥胖、严重骨质疏松等),计算机导航技术也可以保证穿刺操作的安全性,从而减少骨水泥溢漏的发生。

       CAMISS理念并不仅仅局限于手术中。术前病理解剖结构的个体化精确定位,作为MISS手术的基础,计算机辅助技术也发挥了巨大优势,比如虚拟手术步骤设计、3D打印技术等都可以帮助手术医生在术前更加精确地设计手术方案,术中更加精确、流畅地进行手术操作,而且有利于教学和学习。自1985年报道了第一例医用机器人,近年来也取得了显著发展。从早期的工业机器人平台到目前的专用机器人,从早期的大型复杂结构到目前的小型模块化结构,从早期的简单定位功能到目前的多功能、远程手术操作,医用机器人技术已经展示出了自己的发展特色,正在发展成为一个新型的、前沿性的学术领域。因为计算机导航技术的进步,远程微创手术和机器人手术(包括遥操作机器人)的安全性显著提高,重新得到了大家的认可,成为近期的研究热点之一。

       包括教育培训、术前精确诊断定位、术中精确微创操作、远程会诊手术与机器人手术、术后智能辅助康复训练等一系列计算机辅助技术的研发与临床应用,为骨科智能手术体系的建立描绘了一张宏伟的蓝图,而且,正一步步走进现实。