自制椎弓根螺釘角度定位儀減少術中X射線輻射及并發癥的初步研究

羅小平LUO Xiaoping

陳瑞生2CHEN Ruisheng

李 基2LI Ji

翁新茫1WENG Xinmang

王東煜1WANG Dongyu

林華棒1LIN Huabang

自制椎弓根螺釘角度定位儀減少術中X射線輻射及并發癥的初步研究

羅小平1LUO Xiaoping

陳瑞生2CHEN Ruisheng

李 基2LI Ji

翁新茫1WENG Xinmang

王東煜1WANG Dongyu

林華棒1LIN Huabang

作者單位
1.浙江中醫藥大學附屬溫州中醫院放射科浙江溫州 325000
2.溫州市疾病預防控制中心 浙江溫州
325000

Department of Radiology， Wenzhou Traditional Chinese Medical Hospital Affiliated to Zhejiang Traditional Chinese Medical University， Wenzhou 325000， China

Address Correspondence to： LUO Xiaoping

E-mail： 17918570@qq.com

2016-02-17

中國醫學影像學雜志

2016年 第24卷 第7期：544-546，548

Chinese Journal of Medical Imaging

2016 Volume 24 （7）： 544-546， 548

目的 傳統徒手椎弓根螺釘置釘術中透視時間長、輻射劑量大，且存在較大誤置率，通過自制椎弓根螺釘角度定位儀輔助進釘，以減少術中輻射及并發癥。資料與方法 前瞻性地將40例胸腰段骨折患者隨機分成研究組和對照組，每組20例。研究組借助自制椎弓根螺釘角度定位儀輔助進釘，對照組采用傳統徒手置釘，比較兩組術中透視時間、醫患所受輻射劑量及并發癥的差異。結果 研究組每枚螺釘植入過程中透視的平均時間為（5.06±0.68）s，對照組為（14.69±1.86）s，兩組差異有統計學意義（t=54.931，P＜0.05）。研究組患者術區所受輻射劑量為（65.31±5.52）uSv/釘，施術者手部及晶狀體所受輻射劑量為（58.59±6.48）uSv/釘、（8.82±0.84）uSv/釘；對照組分別為（199.37±15.36）uSv/釘、（164.18±11.25）uSv/釘、（27.37±2.52）uSv/釘，研究組均較對照組低，差異有統計學意義（t=92.824、91.755、78.904，P＜0.05）。研究組并發癥亦較對照組少，差異有統計學意義（χ2=183.158，P＜0.05）。結論 借助該自制椎弓根螺釘定位儀輔助進釘能減少術中透視時間，從而有效減少醫患雙方的輻射劑量，并能有效減少術中并發癥。

腰椎；骨折；骨折固定術；骨釘；輻射劑量；手術后并發癥

【Key words】Lumbar vertebrae； Fractures， bone； Fracture fixation； Bone nails； Radiation dosage； Postoperative complications

椎弓根螺釘內固定系統具有短節段固定、盡可能保留脊柱運動節段以及良好的生物力學特性等優點［1］，在胸腰椎內固定術中得到廣泛應用［2-4］。然而，傳統的手術方式是根據解剖標志定位植入椎弓根螺釘，要經過多次術中透視來引導置釘，術中患者及施術者所受的X射線輻射較大，且螺釘的誤置率高［5-6］。為此，本課題組自制了一種簡易的椎弓根螺釘角度定位儀（專利號：ZL 2011 2 0340047.4）［7］，用以指導施術者在術中快速、準確地把握椎弓根螺釘的進釘方向，減少術中透視時間，進而減少醫患雙方在手術過程中所受的輻射，并減少手術并發癥。

1　資料與方法

1.1 研究對象 選擇2013年3月—2015年3月于浙江中醫藥大學附屬溫州中醫院行椎弓根螺釘內固定術的患者40例，男23例，女17例；年齡23～67歲，平均（42.40±11.31）歲。按隨機數字表法將其分成研究組和對照組，每組20例。研究組男12例，女8例，平均（42.50±12.89）歲；體重指數（21.10±2.22）kg/m2；T12骨折9例，L1骨折11例。對照組男11例，女9例；平均（42.30±9.83）歲；體重指數（20.55±2.04）kg/m2；T12骨折12例，L1骨折8例。兩組患者在性別（χ2=1.0，P＞0.05）、年齡（t=0.055，P＞0.05）、體重指數（t=0.816，P＞0.05）及手術固定節段（χ2=1.0，P＞0.05）方面差異均無統計學意義。本研究經醫學倫理委員會批準，所有患者均簽屬知情同意書。

1.2 測量儀器及劑量元件 測量裝置采用北京光潤意通輻射監測設備有限公司生產的TLD-469型熱釋光劑量盒，熱釋光探測器型號為GR-200A，規格φ4.50 mm× 0.85 mm，LIF（Mg，Cu，P）熱釋光劑量粉末，探測閾值為1×10-7Gy。

1.3 手術方法 所有患者均采用俯臥位，全身麻醉，腰椎后正中入路，暴露棘突、椎板、上下關節突及橫突根部等后柱骨性結構。對照組采用傳統術式，以上關節突基底、橫突及椎板外側緣的交匯點即“人字嵴”為進釘點，術中以探針定位，并根據C形臂X線機透視來確定進釘位置是否正確。研究組在傳統術式基礎上，術中借助自制椎弓根螺釘角度定位儀輔助進釘，進釘前根據術前所測得的椎弓根水平位角、椎弓根矢狀位角［8］調整椎弓根螺釘角度定位儀的角度并固定，將擴孔器套入定位儀上的引導套筒內擴孔，釘道準備后再植入椎弓根螺釘，見圖1。術中透視均采用Siemens Siremobil Compact L型C形臂X線機。

圖1　自制椎弓根螺釘角度定位儀。1：固定螺母；2：卡槽；3：支撐桿；4：滑槽；5：水平角度盤；6：滑槽；7：矢狀位角度盤；8：導針套筒

1.4 觀察項目與方法

1.4.1每枚螺釘植入過程中的透視時間 術中記錄每枚椎弓根螺釘植入過程中的透視時間，術中多次透視者則將每次透視時間累計相加得出總的透視時間。

1.4.2患者、施術者各部位的輻射劑量 采用熱釋光計量儀分別測量患者術區、施術者手部及晶狀體的輻射劑量，每個位置并排放置5個熱釋光探測器，注明組別、部位、序號等，取其平均值作為該部位的輻射劑量。每植入一枚螺釘后，各部位均換新的熱釋光探測器重新測量。術后將所有劑量計送相關部門檢測。

1.4.3椎弓根螺釘相關術中并發癥 包括因椎弓根螺釘位置偏差造成穿破椎弓根皮質、椎體前壁皮質。術后復查CT觀察螺釘位置，記錄各組中完全位于椎弓根內的螺釘數以及穿破椎弓根壁、椎體前壁的螺釘數量。

1.5 統計學方法 采用SPSS 21.0軟件，計量資料比較采用成組資料t檢驗，P＜0.05表示差異有統計學意義。

2　結果

2.1 每枚椎弓根螺釘植入過程中的透視時間 研究組共植入128枚椎弓根螺釘，每枚螺釘植入過程中透視的平均時間為（5.06±0.68）s；對照組共植入125枚椎弓根螺釘，每枚螺釘植入過程中透視的平均時間為（14.69±1.86）s。兩組螺釘植入過程中透視時間差異有統計學意義（t=54.931，P＜0.05）。

2.2 患者、施術者術中所受的輻射劑量 研究組患者術區、施術者手部及晶狀體所受的平均輻射劑量均較對照組低，差異均有統計學意義（P＜0.05），見表1。

2.3 椎弓根螺釘相關術中并發癥 研究組共植入128枚椎弓根螺釘，其中125枚螺釘完全位于椎弓根內，3枚穿破椎弓根內側皮質；對照組共植入125枚椎弓根螺釘，其中108枚螺釘完全位于椎弓根內，17枚穿破椎弓根內側皮質或椎體前壁。兩組椎弓根螺釘相關術中并發癥差異有統計學意義（χ2=183.158，P＜0.05）。

表1　行椎弓根螺釘內固定術患者、施術者術中各部位所受的輻射劑量（uSv/釘）

3　討論

傳統椎弓根螺釘置釘技術強調術前仔細讀片（X線、CT、MRI等），術中依靠透視了解椎弓根螺釘的進釘情況，然而，反復透視雖可減少手術的風險，但術中要遭受更多的X射線照射［9］，增加了施術者和患者的放射性損傷風險［6，10］。長期暴露在低劑量電離輻射下不但會對施術者的眼晶狀體造成不良影響［11］，而且會顯著增加外周血淋巴細胞染色體畸變率和微核細胞率［12］，因此應加強術中醫患雙方的輻射防護。

輻射防護方法主要有時間防護、距離防護及屏蔽防護，但術中操作者不可能遠距離進行手術，手部、眼部也因操作靈活性的需要而無法佩戴相應的防護護具，因此，時間防護成為最可行的術中輻射防護方法。時間防護的原理：在輻射場內的人員所受照射的累積劑量與時間成正比，在照射率不變的情況下，縮短照射時間即可減少所接受的劑量［13］。本研究中，對照組采用傳統術式即解剖定位并術中透視法輔助置釘，研究組在傳統術式基礎上，借助自制椎弓根螺釘角度定位儀輔助置釘，其置釘過程中的透視時間較對照組明顯減少，其原因可能為研究組術前對每個目標椎體的椎弓根參數均進行了測量，術中僅需根據椎弓根水平位角及椎弓根矢狀位角調整定位儀的角度即可確定進釘方向，在透視下確定方向準確后再旋緊定位儀上的旋鈕以固定方向，然后可以在定位儀引導下一次性完成釘道準備。而對照組術中僅憑施術者的經驗在透視引導下進釘，釘道準備過程及螺釘植入過程中需反復多次在透視下調整進釘方向才能保證其植入的準確性，在內固定完全植入后還需再次透視確定螺釘位置，這些均延長了透視時間。

術中醫患雙方均會受到不同程度的X射線照射，尤其是施術者，要長期接受小劑量輻射照射，防護工作顯得尤為重要。本研究中，研究組施術者手部的輻射劑量為（58.59±6.48）uSv/釘，晶狀體的輻射劑量為（8.82±0.84）uSv/釘；對照組相應部位的輻射劑量分別為（164.18±11.25）uSv/釘、（27.37±2.52）uSv/釘。國際放射防護委員會發布的118號推薦書［14］規定，晶狀體年劑量當量限值為連續5年的年平均有效劑量不超過20 mSv，5年中任何1年的有效劑量不超過50 mSv。按此規定的標準計算，在借助自制定位儀的情況下，每位外科醫師每年植入超過2267（20 000/8.82）枚螺釘才會超出規定的輻射限值，而傳統術式中每位外科醫師每年植入少于730（20 000/27.37）枚螺釘才不會超出規定的輻射限值，在不超過國際放射防護委員會推薦的有效劑量的情況下，研究組能植入螺釘的數量約為對照組的3倍。本研究中，研究組患者術中所受的X射線輻射劑量也較對照組患者明顯減少，雖然兩組患者所受的輻射劑量均不會帶來確定性輻射損害，但因研究組患者術中的透視時間減少，輻射劑量減小，可減少患者受隨機性輻射損害的概率。

椎弓根螺釘進釘準確性的關鍵在于進釘點的確定及進釘方向的把握。本研究中兩組均以人字嵴為進釘點，進釘點確定后，進釘方向就顯得尤為重要，研究組借助自制椎弓根角度定位儀使得術中能快速準確把握進釘方向，術后復查97.66%的椎弓根螺釘完全位于椎弓根內，這使得與椎弓根螺釘相關的并發癥大大降低。

總之，借助自制椎弓根螺釘角度定位儀置釘能減少術中透視時間，從而有效減少醫患雙方在術中所受的輻射劑量；并能幫助施術者在術中快速準確地把握進釘方向，提高置釘準確率，減少與椎弓根螺釘相關的并發癥。

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（本文編輯周立波）

Reduction of X-ray Radiation and Complication in Operation with A Self-designed Localizer

Purpose Conventional freehand pedicle screw placement has long fluoroscopy time， high radiation dose and low accuracy. The aim of this study is to evaluate a new selfdesigned localizer used in conventional technique in order to decrease intraoperative X-ray radiation and postoperative complications.Materials and Methods In this prospective study， 40 patients with thoracolumbar spinal fractures were randomly divided into study cohort and comparison cohort， each group with 20 patients. Patients in the study cohort were treated by self-designed localizer during operation. And the comparison cohort received freehand anatomic landmarks by doctor without new technique. Fluoroscopy time，intraoperative radiation dose and complications related to pedicle screw were compared between two groups respectively.Results The average intraoperative fluoroscopy time of each pedicle screw was （5.06±0.68） s in self-designed group compared to （14.69±1.86） s in freehand group， there was significant difference between the two groups （t=54.931，P＜0.05）. The average radioactive dose of the patients was （65.31±5.52） uSv and （199.37±15.36） uSv per screw in study and control groups， respectively. Differences in the average radiation dose between the two groups were marked （t=92.824， P＜0.05）. The average radiation dose of hands and eyes was （58.59±6.48） uSv and （8.82±0.84） uSv per screw in experimental group， with corresponding in control group （164.18±11.25） uSv and （27.37±2.52） uSv per screw， respectively， which was significantly different from that in experimental group （t=91.775 and 78.904， P＜0.05）. The complications of each group were also different significantly （χ2=183.158， P＜0.05）.Conclusion The study demonstrates that the self-designed localizer can shorten fluoroscopy time and decrease the patients' and doctors' radiation dose exposed to vertebrae internal fixation operation， and also reduce postoperative complications related to the pedicle screw.

10.3969/j.issn.1005-5185.2016.07.018

羅小平

2015-12-06

浙江省溫州市科技局科技計劃項目（Y20120170）。

R681.5；R814.2