手术导航系统

手术导航系统影像数据的采集分为术前采集和术中采集两大类。术前采集的方式多借助于影像科室的CT、MRI等影像检查设备，采集完毕后在术中将资料导入手术导航系统，再完成患者解剖结构位置与手术导航系统中影像位置的匹配。该种方法的优点在于无需购买昂贵的术中影像系统，但其缺点也十分明显。由于在数据采集过程中患者的体位往往与实际手术过程中的体位不同，所以很可能引起定位及导航出现偏差。如，在脊柱手术中，患者在手术前进行CT或MRI检查时往往为仰卧位，而在手术过程中患者常为俯卧位。这就造成术前采集的颈椎或腰椎等部位生理曲度与俯卧位时出现偏差，引起解剖结构匹配上的偏差。术中影像数据采集则很好地避免了这一现象的发生。应为该种采集方法是在患者麻醉及体位摆放完毕后进行。传入手术导航系统的影像数据能够与患者实际体位一致，避免了因体位变化所带来的数据匹配偏差。但术中影像采集系统价格十分昂贵，不易大范围普及。

在解剖数据匹配完成后，手术者可在显示器中全方位观察手术区域的解剖结构，并且手术导航系统配备的专用手术器械可清晰地显示手术器械与解剖结构的位置关系。借助手术导航系统，手术者轻松完成各种高难度手术操作。如，在脊柱椎弓根螺钉植入操作时，手术导航系统可显示手锥与椎弓根的位置关系，从而帮助手术者找到最佳的进钉点和进钉角度，大大降低了神经血管损伤的风险，并且降低了手术中的透视次数。

首先，手术导航系统价格较为昂贵，一定程度上限制其大范围开展应用。其次，手术导航系统存在较长的学习曲线，外科医生需进行较长时间的专业培训才能掌握这项技术。最后，使用手术导航系统将延长手术时间。在手术过程中，手术者需借助定位器将手术导航系统所提供的解剖点逐个在患者骨骼上进行匹配。匹配完成后才能进行手术操作。此外，如果在手术过程中体位发生了明显的晃动或改变，手术者必须重新进行匹配，将进一步延长手术时间。

骨科手术导航系统是近年来发展起来的新技术，在国外，尤其是欧美发达国家已经有较多的应用，获得了比较成功的经验，骨科手术导航系统能够让骨科医生以精细到毫米的精确度，实时根据病人的解剖情况，确定手术器械的位置。它将医疗成像与手术进程中的手术器械和植入物的定位紧密结合在一起，改革了传统的手术方式，使骨科医生可以更安全更精确的开展更复杂的手术。

(1)颈椎前路手术，如颈椎前路钢板内固定、颈椎前路融合等。术前透视患者颈椎正侧位像，术中导航时即可在多幅图像上观察到手术器械的实时路径和器械尖端的实际位置，使医生可以方便的控制钻头的位置与深度。即使是一些有解剖学变异的病人，也可放心的进行手术。

 (2) 齿状突骨折手术，采用螺钉固定复位治疗枢椎齿状突骨折。齿状突骨折是在交通事故中挥鞭损伤中常见的骨折，手术难度及危险性大，传统的手术方法是用2台C 型臂或1台G臂同时显示齿状突的正侧位图像，不但操作繁琐，还容易污染手术野。利用导航系统可以同时显示前后位和侧位的X线影象，前后位确定位置，侧位确定角度，动态模拟可观察进针位置，由导向器引导旋入螺丝钉可以大大提高手术的准确性和安全性。

(3)椎弓根钉植入手术，进行胸椎及腰椎的椎弓根钉植入。椎弓根系统固定是目前脊柱外科最常用的方法，但其也存在很大的风险。有文献报道椎弓根固定失败的比率达 21%～31%，手术导航系统的应用可显著提高该手术的成功率。1998年Merl oz报道了导航辅助下的椎弓根内固定技术。该组病历提示：在单纯人工操作下行椎弓根内固定，在Ｂ组中有42%的穿透率(22/52)。而在A组由计算机辅助的导航系统支持的椎弓根内固定，只有8%(4/52侧) 穿透骨皮质，无一例神经血管损伤，该组的评定指标为术后的三维CT 扫描。Steinman Jc统计一组在腰骶椎段手术中椎弓根钉位置安置不准确、螺钉穿破骨皮质的几率由应用导航前的21%～31%降低至应用后的5. 5%。尤其在较细的胸椎椎弓根固定的手术中，导航应用价值更大。　

　(4) 椎体成形术，手术不需要开刀，在导航下利用穿刺针穿刺到病变的椎体内，通过特制的导管向被破坏的椎体内注入骨水泥，将椎体加固起来，并将疼痛减轻或消除。这项新技术主要是针对骨质疏松引起的脊柱压缩性骨折而开创的，对于因肿瘤转移而引起椎体病变的患者，还可起到杀死肿瘤细胞的作用。使用导航系统进行该手术，可大大降低医生和病人的X线辐射。

(5)  经皮椎弓根内固定术：使用C-臂X线导航引导经皮穿刺螺钉的植入，通过经皮穿刺小创口直接插入腰椎弓根钉和棒，螺钉和棒被置入的解剖位置与采用开放式手术入路的位置相近。在不影响脊柱内固定的质量的前提下，大大减小了脊柱旁的组织创伤。

(6)  可用于椎管肿瘤的切除，特别有利于椎管内和局限于椎间孔内的较小病变，可以准确定位病变的位置，避免过去经验性切除椎板范围过大的弊病。

(7)  骨盆手术，使用手术导航系统可大大简化骨盆损伤复位手术，如空心螺钉闭合复位内固定。

(8)股骨颈骨折、粗隆间骨折手术，利用手术导航系统可以准确闭合复位，确定空心钉，鹅头钉的进钉点，模拟进钉方向及深度，可以在尽可能少的X线辐射下，在闭合或微型手术切口的条件下，达到良好的手术效果。此外，还可应用手术导航系统行股骨颈骨折螺钉经皮穿刺内固定。 (9) 股骨和胫骨骨折手术，应用手术导航系统，使带锁髓内针的植入简单、方便。带锁髓内钉治疗长骨干骨折已经成为主流手术，利用导航系统，可以准确闭合复位，和检查髓内钉植入位置，尤其是对远端锁钉的闭合锁定仍为难点，手术时间较长，术中X线照射时间较长，应用手术导航系统可以提高闭合锁钉闭合复位可能性，减少手术时间，避免长时间的X线暴露对病人和医务人员的损害，提高手术质量及安全性。

(10)股骨和胫骨的一些截骨矫形术，帮助设计截骨面，可使截骨面及角度更精确。

手术导航的数字化、实时化、智能化是未来发展的方向，导航系统的自动认知模式将会进一步提高手术的实用性和效率。如今的显微镜、内窥镜、神经电生理、超声等外部设备的影像都能输人导航系统，并与导航影像同步显示在液晶触摸屏上，可采用的导航设备有超声、显微镜、内窥镜、激光等，也可联合几种设备，以提高导航的精度和灵活性。将CT、、RI、血管造影和正电子发射断层摄影术（PET）等多模三维图像融合在一起，利用消隐或透明等显示技术，可形成含有解剖结构和生理功能信息的四维（或多维）图像。目前已成功地实现与功能性影像如磁共振功能成像（MRI)的融合，可在术中确定脑部各功能区，以避免损伤。该技术正向心脏外科乃至人体任意部位的导航方向发展。展望未来，手术导航系统将向机器人导航和模拟现实技术方向发展，机器人导航使得手术导航系统不再只是一种辅助工具，而是能够独立完成外科手术；模拟现实技术利用戴在手术医生头部的特殊视觉效果镜头，使手术医生感觉进人病人体内，置身于病人解剖结构之中，成为这个可视的模拟病人体内的一部分，得以从容地从各个角度、各个通道彻底探索认知病人的组织结构。相信在不久的将来，计算机辅助影像导航将给外科手术带来革命性的变化。

[1] 喻忠, 王黎明. 骨科手术导航系统研究现状[J]. 国外医学(骨科学分册), 2005,(03): 140-144.

[2] 本刊讯. 骨科手术导航定位系统[J]. 中国医疗器械杂志, 2016,(06): 465.

[3] 王伟. 手术导航系统在骨科手术中的应用[J]. 中国医疗器械信息, 2004,(04): 43-45.