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一种椎间孔镜手术穿刺定位装置的研发及改进

2025-08-20 18 上传者：管理员

摘要：目的研制并改进一种在经皮内镜下腰椎间盘摘除术（percutaneous endoscopic lumbar discectomy, PELD中精准穿刺的定位装置，并应用于临床。方法根据经皮侧后路椎间孔镜手术穿刺定位原理，设计一种腰椎微创精准定位装置，该装置由定位圈和定位针组成。随机选取42例患者的腰椎CT薄层扫描图像，测量L1-S1双侧腰椎上关节突定位点到其前缘距离及到椎间盘后缘的距离，每个距离共计420个数据，得出人群平均距离，结合前期临床使用效果，进一步改进定位装置。结果 L1-S1各节段关节突骨性距离和定位点到椎间盘距离组内比较，差异有统计学意义（P均<0.001）。关节突骨性距离为（14.82±1.83）mm，定位点到椎间盘距离为（19.11±1.78）mm，术中穿刺时可参考该范围。并将定位针刻度精确到1 mm。经临床验证，该装置安全性高，能够减少术中穿刺次数、透视次数、穿刺置管时间。结论该定位装置改进后可精准定位、穿刺至靶点，操作便捷，初学者可快速掌握，可进一步在临床推广使用。

关键词：
X线透视
定位装置
微创
术中透视
椎间孔镜
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经皮椎间孔镜微创技术是精准微创化治疗脊柱退变性疾病的有效方法｡而手术的首要环节则是穿刺定位､精准置管[1]｡目前,目标椎间孔的穿刺大多数是徒手操作,十分依赖于术者的经验和手感,需要在X线透视下进行多次体表定位和术中透视｡初学者缺乏操作经验,即便经验丰富的高年资医师也很难做到一次性穿刺成功,通常需要花费0.5~1h｡而且常出现穿刺失误､角度偏离,导致手术医师和患者接受较多的X线暴露､手术并发症增多､手术时间延长[2],患者难以长时间在局麻状态下保持俯卧位,甚至可能改为开放手术,上述问题严重制约了该项技术的进一步发展｡因此,如何进行良好的穿刺与定位,是缩短手术时间和提升患者满意度的重要步骤之一｡

2021年笔者所在单位团队设计了一种脊柱微创穿刺定位装置,在该定位装置的引导下可实现快速､准确的椎间孔穿刺(专利名称:一种腰椎微创手术穿刺定位装置,专利号:ZL202121840908.5)｡本次研究通过收集患者影像数据､分析,进一步改进脊柱微创定位装置,使其精准化并推广应用,解决临床非精准化操作时间,提升安全性,减少并发症,现报道如下｡

1、资料与方法

1.1穿刺定位装置及其原理

穿刺定位装置主要包括:定位圈和定位针(见图1)｡其中,定位圈圆心角105°,定位圈内径250mm,外径280mm,定位圈上沿圆周方向等间距设有若干定位孔,定位孔孔径4mm,相邻定位孔之间夹角为15°;定位针全长140mm,针尖锥角40°,针身外径3mm｡

图1定位装置组成:A.定位圈;B.定位针

其原理是根据球面上任意一点到球心(即定位针针尖处)的距离相等｡通过定位针与定位圈的配合使用,且定位圈尾端带限深锁定装置,使腰椎微创手术实现精确穿刺定位,且穿刺点可根据手术需求进行调整｡

1.2手术方法

该定位装置操作步骤如下:①患者取俯卧位,以下位椎体的上关节突顶点为穿刺点,术中C臂机透视下使用定位针经依次经皮肤浅筋膜､胸腰筋膜后层､竖脊肌,垂直穿刺至上关节突顶点和基地部之间(需要结合术前设计,穿刺针需要到位的具体位置做相应调整,时间1~2min);②通过定位针安放定位圈(0.5min);③根据同心圆原理,经定位圈上每个孔放置的穿刺针,将与定位针针尖相交于一点,再根据穿刺点到椎间盘的距离,定位圈整体前移(向腹侧)对应距离,并锁紧定位针,穿刺针尖部即为目标靶点,将穿刺针沿定位圈上的定位孔穿入,与定位针形成一个整体,穿刺针一直指向靶点,穿刺针由头外侧向尾内侧进针,头尾倾角度0~30°(根据椎间盘突出或脱出的位置决定),由浅入深依次经后外侧皮肤､皮下筋膜､胸腰筋膜浅层､竖脊肌外侧部分､胸腰筋膜中层､竖脊肌､胸腰筋膜深层,进针过程在C臂机透视下调整穿刺角度,精准穿刺至目标椎间隙相对的上关节突腹侧或椎间盘内(时间2min);④透视确认正侧位上穿刺针位置良好后,放置逐级扩张套管及孔镜工作套筒,取出穿刺针及扩张套筒,连接椎间孔镜光源､动力系统,进行椎间盘切除术(见图2)｡

图2定位装置的组装及使用:A.定位装置组装图;B.定位装置在腰椎模型上演示图;C､D.术中透视下正､侧位图;E.术中外观图片

1.3改进方法

结合前期临床使用情况,笔者发现若直接放置工作套管,穿刺位置并不是真正靶点位置,根据临床操作情况,目标靶点往往在定位点深部,通过将定位圈向前(腹侧)移动一定距离,从而使穿刺针直接穿刺到靶点位置,极大地提高了手术效率｡

在本院影像学系统随机选取42例骨科住院患者(检索时间:2023年3月1日至2023年12月30日)的腰椎CT薄层扫描图像,测量L1-S1各节段左右两侧腰椎上关节突定位点到其前缘距离(上关节突骨性距离)及到椎间盘后缘的距离(见图3),两个距离的测量值均为5个节段左右两侧共计420个数据,统计学软件整理､分析,得出人群平均距离,改进定位针刻度,为手术穿刺提供安全可靠范围｡

图3CT测量距离:a为上关节突定位点到其前缘距离,b为定位点到椎间盘距离

1.4统计学方法

采用SPSS23.0统计软件进行统计学分析｡各节段测量距离采用均数±标准差表示,组间各节段比较采用方差分析｡P<0.05为差异有统计学意义｡

2、结果

2.1数据测量结果

L1-S1各节段关节突骨性距离和定位点到椎间盘距离组内比较,差异有统计学意义(P均<0.001),各节段间距离有差别｡但由于距离单位为mm,实际临床使用中难以再精确,故不再进一步比较各节段差异｡分析420个数据最终得出关节突骨性距离为(14.82±1.83)mm,定位点到椎间盘距离为(19.11±1.78)mm,各节段统计结果见表1｡

表1L1-S1各节段关节突骨性距离及定位点到椎间盘距离的测量范围(mm)

2.2定位装置改进结

根据测量结果,该定位装置的定位针刻度精确到1mm;结合前期临床使用情况,加大定位圈半径,有利于肥胖及体型较大患者,同时定位圈上穿刺孔径缩小,便于硬质克氏针直接放入,穿刺方向保持不变,以实现术中精准定位､穿刺置管(见图4)｡

图4改进后的定位装置

3、讨论

3.1椎间孔镜手术定位技术概述

随着医学技术的不断发展,微创手术在临床治疗中的应用越来越广泛｡其中,椎间孔镜手术因其创伤小､康复快等优点,被广泛应用于腰椎间盘突出症､腰椎管狭窄症等疾病的治疗[3-5]｡然而,由于人体结构的复杂､手术操作的精细,如何提高穿刺的准确性和安全性成为了研究的重点｡

近年来,文献报道的各类定位装置在提升手术精度､降低并发症发生率及提高手术效率(减少术中穿刺次数､透视次数､穿刺置管时间)等方面均展现出显著优势[6-11]｡这些新型定位装置的应用,不仅为医生提供了更为精确的操作指导,也极大地保障了患者的手术安全与康复效果｡

3.2定位装置的研发､改进

该定位装置的设计是基于定位圈圆弧上任意一点到圆心的距离相等｡在椎间孔镜定位穿刺时,由于定位针针尖在关节突,到靶点还有一定距离,将定位圈向腹侧移动一定距离后,穿刺针针尖就指向靶点｡根据CT测量的数据,此调整距离的范围大致在12~20mm之间,术中可根据该范围来调整,就相对安全｡由于腰椎间盘突出绝大多数都是L4-5､L5-S1节段,这两个节段定位点到椎间盘距离分别为(19.60±1.44)mm､(20.11±1.38)mm,术中可根据该结果快速调整定位针与定位圈距离,并结合透视情况,将使绝大多数患者穿刺定位时间缩短在5min以内,并且定位准确,是微创脊柱外科医师的良好工具｡测量数据主要是提供一个安全参考范围,对临床有个初始的指导作用｡在实际操作中,需要透视正侧位来确定定位针的具体位置和指向,穿刺针的方向､夹角､指向椎间盘中份､上份还是终板,以及穿刺到椎间孔外､中还是隐窝,需要术前根据影像学上椎间盘突出和脱出的位置设计和决定｡

本研究通过对CT数据的测量及分析,结合前期使用过程中遇到肥胖患者及穿刺时穿刺针方向改变等情况,对该定位装置做出如下改良:定位针刻度精确到1mm;加大定位圈半径,有利于肥胖及体型较大患者的穿刺;同时,定位圈上穿刺孔径缩小,便于硬质克氏针直接放入,穿刺方向保持不变,以实现术中精准定位､穿刺置管｡

3.3定位装置的优势与不足

该定位装置主要有以下几方面优势:①精确定位与靶点穿刺,结合CT检查结果及术中C臂机透视,可精准定位､穿刺至靶点｡②设计结构简单,操作便捷,该定位装置由定位圈和定位针组成,操作步骤简单,初学者可快速掌握｡③安全性高,定位针卡槽设计了限深锁定,结合安全穿刺范围,有效避免穿刺偏离及神经损伤｡④设备的价格低廉,体积小,可跟随椎间孔镜器械一起消毒使用｡经前期临床使用验证,该定位装置安全性高,与传统穿刺方法相比,能够有效减少术中穿刺次数､透视次数､穿刺置管时间,提高PELD术中效率,可进一步在临床推广使用｡

当然,该定位装置也存在一些不足｡例如,定位圈为铝合金材质,术中透视时可能有遮挡,后期产品成熟后将改为碳素的环,就不影响透视;定位圈上的穿刺孔不能直接固定住穿刺针,术中穿刺针可能移动,后续可在定位圈上增加滑动槽,这样,穿刺针也能固定在定位圈上,可以任意角度变化和定位｡

尽管目前经皮穿刺定位器在椎间孔镜手术中的应用已经取得了显著的临床效果,但椎间孔镜手术的定位技术仍然面临一些挑战｡例如,如何进一步提高定位精确度,减少手术过程中的误差;如何简化操作流程,降低手术难度及得到广泛推广等｡这些问题需要在未来的研究中继续探索和解决｡

展望未来,相信随着科技的进步和研究的深入,椎间孔镜手术的定位技术将会更加精准､便捷｡新型定位装置在椎间孔镜手术中的应用,正是医疗技术不断发展和创新的重要体现｡随着这些技术的不断完善和推广,相信未来椎间孔镜手术将会更加精准､安全和高效｡

综上,本研究报道的椎间孔镜手术穿刺定位装置设计结构简单,价格低廉,经改进后可精准定位､穿刺至靶点,操作便捷,初学者可快速掌握,可进一步在临床推广使用｡

参考文献:

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[6]张帆,潘磊,薛厚军,等.经皮侧后路椎间孔镜手术穿刺定位装置的研制[J].中国医学装备,2016,13(8):1-3.

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[8]史航,吴小涛,朱裕成,等.一种新型三轴调节式精准穿刺定位器在椎间孔镜穿刺定位的临床应用[J].东南大学学报(医学版),2019,38(1):125-130.

[9]赵敏,何承建.经皮穿刺定位器在椎间孔镜手术中的临床应用24例[J].中国中医骨伤科杂志,2020,28(12):60-63.

[10]王明政,郑兆君,张伟,等.介绍一种椎间孔镜手术简易定位方式[J].中国矫形外科杂志,2020,28(7):653-655.

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