引用本文： 刘立岷, 宋跃明, 龚全, 周春光, 安永刚. 数字技术支撑胸腔镜下胸椎结核病灶清除植骨内固定的临床研究. 中国修复重建外科杂志, 2014, 28(1): 64-68. doi: 10.7507/1002-1892.20140015 复制
病灶清除、植骨、固定是治疗脊柱结核的有效方法。因结核病灶主要发生于脊柱前、中柱，故多选择脊柱前路手术；但前路手术创伤大、切口大、出血多，对肺功能影响大。上世纪90年代有文献报道采用胸腔镜下行脊柱前路手术，但主要集中于脊柱畸形的治疗。对于胸椎结核的内镜下微创治疗有少量文献报道[1]，但因胸椎结核存在胸膜粘连、骨性结构破坏多、重建困难等病理特点，手术较困难，近年报道逐渐减少[2]。医学数字技术的发展使得脊柱手术术前设计日渐完善，降低了手术难度、提高了手术安全性，扩大了微创手术的适应证[3-4]。2010年6月－2012年2月，我们对11例胸椎结核患者，术前使用胸廓三维CT数据源设计手术方案（入路、减压范围），术中精确定位并按设计手术流程操作。手术均顺利完成，创伤明显减小，效果良好。现回顾分析该11例患者临床资料，报告如 下。
1 临床资料
1.1 患者选择标准
纳入标准：① T6～11胸椎结核，破坏累及2个椎体和1个椎间隙；② 无明显胸椎后凸畸形；③ 心、肺功能检查正常。排除标准：① 神经功能损伤Frankel分级为D级或以下；② 曾行结核病灶清除术。
1.2 一般资料
本组男7例，女4例；年龄16～47岁，平均23.6岁。病程6～18个月，平均16个月。主要症状为背痛，局部棘突扣痛明显，但无明显后凸畸形。查体：患者下肢感觉、肌力均正常，鞍区感觉正常。患者术前均完成2 周以上抗结核治疗（四联），动态监测红细胞沉降率、C 反应蛋白指标明显下降，提示药物治疗骨结核有效[5]。术前X线片及三维CT示本组均为T6～11胸椎结核，破坏累及2个椎体和1个椎间隙；其中T6、7 2 例，T7、8 2例，T8、9 3例，T9、10 3例，T10、11 1例；均伴有较多病灶区椎体死骨形成和椎旁冷脓肿形成。神经功能Frankel分级均为E级。
1.3 治疗方法
1.3.1 术前设计
将患者胸廓及脊柱三维CT数据以Dicom格式输入SUPERIMAGE工作站（工作站参数：版本 12.6.110719，CT取值150～2 000 Hu）。模拟设计步骤：第一步，重建可透视个体化胸廓、脊柱模型，将模型调整至胸廓前后正位，使用模拟操作工具垂直于病灶并将操作工具延伸至体外，通过交叉肋间隙选择合理的工作通道，确定工作肋间隙。第二步，将模拟胸廓调节为正右侧卧位，调整模拟操作工具确定工作通道的前后位，使通道正对椎体后1/3，以保证术中顺利选择正确的植钉方向。第三步，确定各通道的术中作用（清除病灶、植骨、植钉等），建立手术预案。第四步，在模拟胸廓体表确定工作通道与骨性标记的相关关系，测量相应椎体棘突顶点与工作通道出口的垂直距离，确定锁孔的体表位置，完成术前设计。
1.3.2 手术方法
患者于全麻、双腔气管插管后选择右侧卧位，按术前设计的体表定位在患者体表建立金属标记，行C臂X线机透视，并于正、侧位再次确认预计锁孔通道皮肤位置良好（要求正位正对病灶，侧位正对椎体后1/3处）。建立工作通道后使用单肺通气，胸腔镜下观察胸腔内情况并用软性器械分离胸腔内粘连，彻底暴露病灶，暴露范围为病灶上、下各1个椎体，前方至前纵韧带，后方至肋横关节。用电钩切开病灶区壁层胸膜，双极电凝处理病灶区的节段血管，并用骨膜剥离子暴露脊柱（前至前纵韧带，后至肋骨小头），完成病灶区的暴露。于胸腔镜监视下按术前设计手术流程利用不同工作通道完成结核病灶的清除，取自体髂骨植骨。于透视监视下完成定位导丝的植入，并沿导丝完成椎体螺钉、棒的植入和固定。
1.4 术后处理
术后均行胸腔闭式引流，通过体位调节及鼓励患者呼吸帮助引流，观察引流液清澈、无明显红染及浑浊、引流量＜ 100 mL/d后拔除引流管。术后行胸椎X线片检查确定手术节段正确、内固定物及植骨在位；佩戴胸腰支具后即可鼓励患者坐起、下床活动。患者术后均予以规范抗结核治疗，定期复查肝、肾功能，及时调整抗结核药物治疗。分别于术后3、6、9、12个月及以后每半年复查胸椎X线片，必要时行三维CT扫描检 查。
2 结果
本组患者术中皮肤锁孔与术前设计位置匹配，6 例使用3个锁孔（其中2孔为工作通道，1孔为观察通道），5例使用2个锁孔（其中1孔为工作通道，1孔为观察通道）。术中完成暴露后发现工作通道均正对病灶椎体侧方，术野充分，清晰暴露结核病灶、椎旁血管等重要组织。
本组患者均顺利完成手术。手术时间120～ 180 min，平均146 min；出血量100～150 mL，平均120 mL；术后胸腔闭式引流留置时间24～48 h，平均38 h；引流量100～300 mL，平均185 mL；住院时间3～5 d，平均4.6 d。11例均获随访，随访时间12～25个月，平均16个月。术后无切口疼痛、肺部及切口感染；无神经损伤表现，患者神经功能Frankel分级均为E级；胸椎局部后凸角无明显变化。末次随访时，复查X线片及三维CT示植骨块位置良好，部 分 区 域已融合，胸椎后凸无变化，内固定无失败。见图 1。
图1
患者，女，27岁，T10、11椎体结核伴椎体死骨、椎旁冷脓肿形成 ⓐ 术前正侧位X线片 ⓑ 术前CT示结核病灶 ⓒ 术前设计建立模拟胸廓（前后正位），设计较佳的工作通道，定位于T8、9肋间和T9、10肋间 ⓓ 术前设计建立模拟胸廓（后前正位） ⓔ 术前侧位设计锁孔位置 ⓕ 术后3 个月正侧位X线片，示患者生理曲度良好，内固定稳定 ⓖ 术后3个月外观，锁孔切口瘢痕小 ⓗ 术后3个月CT示钉道位置良好，植骨块已部分融合 ⓘ 术后18个月CT示胸椎序列良好，内固定稳定，植骨块已融合
Figure1.
A 27-year-old female patient with T10,11 thoracic tuberculosis combined with sequestrum and paravertebral abscess ⓐ Anteroposterior and lateral X-ray films of the thoracic vertebra before operation ⓑ Preoperative CT,showing sequestrum and abscess ⓒ Anteroposterior view of three dimensional (3D) reconstruction of the thoracic cage,setting the thoracoscope channels at T8,9 intercostals space and T9,10 intercostals space ⓓ Posteroanterior view of 3D reconstruction of the thoracic cage ⓔ Design of the channel direction at lateral side before operation ⓕ Anteroposterior and lateral X-ray films at 3 months after operation,showing good physiological curvature and stable internal fixation ⓖ Appearance at 3 months after operation,showing no obvious scar at keyhole site ⓗ CT at 3 months after operation,showing instrumentation in good position and bone graft fusion ⓘ CT at 18 months after operation, showing good sequence of thoracic vertebra,stable internal fixation,and bone graft fusion
3 讨论
脊柱结核是临床常见疾病，近年来随着耐药结核比例升高，临床脊柱结核患者发病率有明显上升趋势，其中大部分为胸椎结核。胸椎结核一般破坏椎体的前、中柱，以前路病灶清除、植骨融合、内固定为有效治疗方法[6-7]。但前路手术切口大，对胸腔及肺功能影响大，部分患者还有肋间神经痛、胸前区皮肤麻木、影响美观等情况。故目前多选择后路手术或胸腔镜微创手术[6, 8-10]。
胸腔镜下治疗胸部疾病的历史较长，1910年Jacobaeus首先应用胸腔镜治疗胸膜粘连。1987年Lewis等将电视胸腔镜应用于脊柱疾病的诊断、治疗。其后胸腔镜脊柱外科得到了长足发展，但主要集中在脊柱畸形和胸椎间盘突出治疗方面[11]。胸椎结核由于存在胸膜粘连、病灶清除后残留骨结构导致植钉困难等因素，使胸腔镜下治疗胸椎结核较困难，仅有少量文献报道[12-15]。但前路手术在治疗胸椎结核方面有较大优势[16]，随着结核耐药和骨结核发病率的上升，应用微创前路手术治疗胸椎结核的需求不断扩大[17-18]。
随着数字技术的迅猛发展，病灶图像越来越清晰，同时采用各种图形分析软件可将图形抽象、提取、切割、组合；术前设计越来越精确，可依靠术前设计在较小暴露范围内完成各项手术操作[19]。故我们在数字化技术支撑下，选择在胸腔镜下行胸椎结核病灶清除植骨内固定术，以减少手术创伤及对肺功能的影响，提高美观度。本组结果显示，由于手术无开胸暴露及缝合，手术时间短于常规开胸手术；手术出血量亦较少，术后恢复快，无严重并发症，患者舒适度良好。
术中有以下几点体会：① 体表锁孔位置（工作通道）的选择十分重要。胸椎前路内固定物的植入要求是，植入点选择椎体侧方中央点，植入方向为平行于椎体的终板并矢状面向前斜5～10°，防止植钉入点和方向偏前或偏后，避免损伤椎体前方的大血管和进入椎体后方的椎管引起严重并发症[20]。开放手术时医师可通过视觉、经验调节植钉方向和入点；而在镜下手术中，由于锁孔小（直径1 cm），所有操作均垂直于锁孔，内植物植入操作（入点、方向）可调范围小。所以胸壁的胸腔镜锁孔体表位置确定后，病灶区的植钉入点和方向亦基本确定，不易更改。通过术前计算机辅助设计确定锁孔位置（麻醉后透视再次定位确认）可建立操作通道，有效帮助完成内固定物的安置，缩短手术时间、提高手术效率和安全性。② 耐心、仔细处理胸腔内粘连。有文献报道，胸椎结核患者多数有胸膜粘连，认为不宜完成镜下手术（部分文献认为胸椎结核是胸腔镜手术的禁忌证）[21]。但我们认为在大量开放手术基础上，可在镜下完成粘连的分离。分离粘连时主要依靠电钩和软性剥离子交替完成。剥离时需注意重要解剖标志，保护主动脉（一般选择左侧入路，尽量避免右侧入路；因主动脉不易破损而静脉易破损，风险较大）。③ 节段血管的切断与止血需仔细。由于结核病灶区的炎性刺激，在椎体结核的病灶区壁层胸膜增厚、节段血管变细，故在胸腔内不宜观察到节段血管所在位置并将其结扎。本组术中先用电钩切开壁层胸膜表面，用骨膜剥离子向两侧推离软组织暴露节段血管，用双极电凝切断并止血（节段血管已因炎性刺激变细小，不需要结扎）。④ 病灶清除需彻底。彻底清除病灶是治疗脊柱结核和减少复发的关键[22]。本组术中发现，镜下操作时通过近距离观察、变换镜头位置以及旋转30°镜头，从多观察点、多角度观察病灶，彻底清除结核死骨和干酪样坏死组织[23-24]。
综上述，在数字技术支撑下，术前经精确手术模拟设计，胸腔镜治疗胸椎结核可达到微创、高效、安全的治疗效果。
病灶清除、植骨、固定是治疗脊柱结核的有效方法。因结核病灶主要发生于脊柱前、中柱，故多选择脊柱前路手术；但前路手术创伤大、切口大、出血多，对肺功能影响大。上世纪90年代有文献报道采用胸腔镜下行脊柱前路手术，但主要集中于脊柱畸形的治疗。对于胸椎结核的内镜下微创治疗有少量文献报道[1]，但因胸椎结核存在胸膜粘连、骨性结构破坏多、重建困难等病理特点，手术较困难，近年报道逐渐减少[2]。医学数字技术的发展使得脊柱手术术前设计日渐完善，降低了手术难度、提高了手术安全性，扩大了微创手术的适应证[3-4]。2010年6月－2012年2月，我们对11例胸椎结核患者，术前使用胸廓三维CT数据源设计手术方案（入路、减压范围），术中精确定位并按设计手术流程操作。手术均顺利完成，创伤明显减小，效果良好。现回顾分析该11例患者临床资料，报告如 下。
1 临床资料
1.1 患者选择标准
纳入标准：① T6～11胸椎结核，破坏累及2个椎体和1个椎间隙；② 无明显胸椎后凸畸形；③ 心、肺功能检查正常。排除标准：① 神经功能损伤Frankel分级为D级或以下；② 曾行结核病灶清除术。
1.2 一般资料
本组男7例，女4例；年龄16～47岁，平均23.6岁。病程6～18个月，平均16个月。主要症状为背痛，局部棘突扣痛明显，但无明显后凸畸形。查体：患者下肢感觉、肌力均正常，鞍区感觉正常。患者术前均完成2 周以上抗结核治疗（四联），动态监测红细胞沉降率、C 反应蛋白指标明显下降，提示药物治疗骨结核有效[5]。术前X线片及三维CT示本组均为T6～11胸椎结核，破坏累及2个椎体和1个椎间隙；其中T6、7 2 例，T7、8 2例，T8、9 3例，T9、10 3例，T10、11 1例；均伴有较多病灶区椎体死骨形成和椎旁冷脓肿形成。神经功能Frankel分级均为E级。
1.3 治疗方法
1.3.1 术前设计
将患者胸廓及脊柱三维CT数据以Dicom格式输入SUPERIMAGE工作站（工作站参数：版本 12.6.110719，CT取值150～2 000 Hu）。模拟设计步骤：第一步，重建可透视个体化胸廓、脊柱模型，将模型调整至胸廓前后正位，使用模拟操作工具垂直于病灶并将操作工具延伸至体外，通过交叉肋间隙选择合理的工作通道，确定工作肋间隙。第二步，将模拟胸廓调节为正右侧卧位，调整模拟操作工具确定工作通道的前后位，使通道正对椎体后1/3，以保证术中顺利选择正确的植钉方向。第三步，确定各通道的术中作用（清除病灶、植骨、植钉等），建立手术预案。第四步，在模拟胸廓体表确定工作通道与骨性标记的相关关系，测量相应椎体棘突顶点与工作通道出口的垂直距离，确定锁孔的体表位置，完成术前设计。
1.3.2 手术方法
患者于全麻、双腔气管插管后选择右侧卧位，按术前设计的体表定位在患者体表建立金属标记，行C臂X线机透视，并于正、侧位再次确认预计锁孔通道皮肤位置良好（要求正位正对病灶，侧位正对椎体后1/3处）。建立工作通道后使用单肺通气，胸腔镜下观察胸腔内情况并用软性器械分离胸腔内粘连，彻底暴露病灶，暴露范围为病灶上、下各1个椎体，前方至前纵韧带，后方至肋横关节。用电钩切开病灶区壁层胸膜，双极电凝处理病灶区的节段血管，并用骨膜剥离子暴露脊柱（前至前纵韧带，后至肋骨小头），完成病灶区的暴露。于胸腔镜监视下按术前设计手术流程利用不同工作通道完成结核病灶的清除，取自体髂骨植骨。于透视监视下完成定位导丝的植入，并沿导丝完成椎体螺钉、棒的植入和固定。
1.4 术后处理
术后均行胸腔闭式引流，通过体位调节及鼓励患者呼吸帮助引流，观察引流液清澈、无明显红染及浑浊、引流量＜ 100 mL/d后拔除引流管。术后行胸椎X线片检查确定手术节段正确、内固定物及植骨在位；佩戴胸腰支具后即可鼓励患者坐起、下床活动。患者术后均予以规范抗结核治疗，定期复查肝、肾功能，及时调整抗结核药物治疗。分别于术后3、6、9、12个月及以后每半年复查胸椎X线片，必要时行三维CT扫描检 查。
2 结果
本组患者术中皮肤锁孔与术前设计位置匹配，6 例使用3个锁孔（其中2孔为工作通道，1孔为观察通道），5例使用2个锁孔（其中1孔为工作通道，1孔为观察通道）。术中完成暴露后发现工作通道均正对病灶椎体侧方，术野充分，清晰暴露结核病灶、椎旁血管等重要组织。
本组患者均顺利完成手术。手术时间120～ 180 min，平均146 min；出血量100～150 mL，平均120 mL；术后胸腔闭式引流留置时间24～48 h，平均38 h；引流量100～300 mL，平均185 mL；住院时间3～5 d，平均4.6 d。11例均获随访，随访时间12～25个月，平均16个月。术后无切口疼痛、肺部及切口感染；无神经损伤表现，患者神经功能Frankel分级均为E级；胸椎局部后凸角无明显变化。末次随访时，复查X线片及三维CT示植骨块位置良好，部 分 区 域已融合，胸椎后凸无变化，内固定无失败。见图 1。
图1
患者，女，27岁，T10、11椎体结核伴椎体死骨、椎旁冷脓肿形成 ⓐ 术前正侧位X线片 ⓑ 术前CT示结核病灶 ⓒ 术前设计建立模拟胸廓（前后正位），设计较佳的工作通道，定位于T8、9肋间和T9、10肋间 ⓓ 术前设计建立模拟胸廓（后前正位） ⓔ 术前侧位设计锁孔位置 ⓕ 术后3 个月正侧位X线片，示患者生理曲度良好，内固定稳定 ⓖ 术后3个月外观，锁孔切口瘢痕小 ⓗ 术后3个月CT示钉道位置良好，植骨块已部分融合 ⓘ 术后18个月CT示胸椎序列良好，内固定稳定，植骨块已融合
Figure1.
A 27-year-old female patient with T10,11 thoracic tuberculosis combined with sequestrum and paravertebral abscess ⓐ Anteroposterior and lateral X-ray films of the thoracic vertebra before operation ⓑ Preoperative CT,showing sequestrum and abscess ⓒ Anteroposterior view of three dimensional (3D) reconstruction of the thoracic cage,setting the thoracoscope channels at T8,9 intercostals space and T9,10 intercostals space ⓓ Posteroanterior view of 3D reconstruction of the thoracic cage ⓔ Design of the channel direction at lateral side before operation ⓕ Anteroposterior and lateral X-ray films at 3 months after operation,showing good physiological curvature and stable internal fixation ⓖ Appearance at 3 months after operation,showing no obvious scar at keyhole site ⓗ CT at 3 months after operation,showing instrumentation in good position and bone graft fusion ⓘ CT at 18 months after operation, showing good sequence of thoracic vertebra,stable internal fixation,and bone graft fusion
3 讨论
脊柱结核是临床常见疾病，近年来随着耐药结核比例升高，临床脊柱结核患者发病率有明显上升趋势，其中大部分为胸椎结核。胸椎结核一般破坏椎体的前、中柱，以前路病灶清除、植骨融合、内固定为有效治疗方法[6-7]。但前路手术切口大，对胸腔及肺功能影响大，部分患者还有肋间神经痛、胸前区皮肤麻木、影响美观等情况。故目前多选择后路手术或胸腔镜微创手术[6, 8-10]。
胸腔镜下治疗胸部疾病的历史较长，1910年Jacobaeus首先应用胸腔镜治疗胸膜粘连。1987年Lewis等将电视胸腔镜应用于脊柱疾病的诊断、治疗。其后胸腔镜脊柱外科得到了长足发展，但主要集中在脊柱畸形和胸椎间盘突出治疗方面[11]。胸椎结核由于存在胸膜粘连、病灶清除后残留骨结构导致植钉困难等因素，使胸腔镜下治疗胸椎结核较困难，仅有少量文献报道[12-15]。但前路手术在治疗胸椎结核方面有较大优势[16]，随着结核耐药和骨结核发病率的上升，应用微创前路手术治疗胸椎结核的需求不断扩大[17-18]。
随着数字技术的迅猛发展，病灶图像越来越清晰，同时采用各种图形分析软件可将图形抽象、提取、切割、组合；术前设计越来越精确，可依靠术前设计在较小暴露范围内完成各项手术操作[19]。故我们在数字化技术支撑下，选择在胸腔镜下行胸椎结核病灶清除植骨内固定术，以减少手术创伤及对肺功能的影响，提高美观度。本组结果显示，由于手术无开胸暴露及缝合，手术时间短于常规开胸手术；手术出血量亦较少，术后恢复快，无严重并发症，患者舒适度良好。
术中有以下几点体会：① 体表锁孔位置（工作通道）的选择十分重要。胸椎前路内固定物的植入要求是，植入点选择椎体侧方中央点，植入方向为平行于椎体的终板并矢状面向前斜5～10°，防止植钉入点和方向偏前或偏后，避免损伤椎体前方的大血管和进入椎体后方的椎管引起严重并发症[20]。开放手术时医师可通过视觉、经验调节植钉方向和入点；而在镜下手术中，由于锁孔小（直径1 cm），所有操作均垂直于锁孔，内植物植入操作（入点、方向）可调范围小。所以胸壁的胸腔镜锁孔体表位置确定后，病灶区的植钉入点和方向亦基本确定，不易更改。通过术前计算机辅助设计确定锁孔位置（麻醉后透视再次定位确认）可建立操作通道，有效帮助完成内固定物的安置，缩短手术时间、提高手术效率和安全性。② 耐心、仔细处理胸腔内粘连。有文献报道，胸椎结核患者多数有胸膜粘连，认为不宜完成镜下手术（部分文献认为胸椎结核是胸腔镜手术的禁忌证）[21]。但我们认为在大量开放手术基础上，可在镜下完成粘连的分离。分离粘连时主要依靠电钩和软性剥离子交替完成。剥离时需注意重要解剖标志，保护主动脉（一般选择左侧入路，尽量避免右侧入路；因主动脉不易破损而静脉易破损，风险较大）。③ 节段血管的切断与止血需仔细。由于结核病灶区的炎性刺激，在椎体结核的病灶区壁层胸膜增厚、节段血管变细，故在胸腔内不宜观察到节段血管所在位置并将其结扎。本组术中先用电钩切开壁层胸膜表面，用骨膜剥离子向两侧推离软组织暴露节段血管，用双极电凝切断并止血（节段血管已因炎性刺激变细小，不需要结扎）。④ 病灶清除需彻底。彻底清除病灶是治疗脊柱结核和减少复发的关键[22]。本组术中发现，镜下操作时通过近距离观察、变换镜头位置以及旋转30°镜头，从多观察点、多角度观察病灶，彻底清除结核死骨和干酪样坏死组织[23-24]。
综上述，在数字技术支撑下，术前经精确手术模拟设计，胸腔镜治疗胸椎结核可达到微创、高效、安全的治疗效果。
