后路椎弓根螺钉固定术是治疗脊柱不稳的标准手术方法。尽管大多数患者腰椎解剖结构相似，但一些患者存在解剖变异。在这种情况下，椎弓根螺钉（TPS）位置不当可能会损伤组织结构。后路椎弓根螺钉固定术的神经学并发症发生率在0.6%到11%之间。此外，椎弓根的损伤可能会削弱骨性结构和固定器的稳定性。术前规划是减少螺钉错位的有效方法之一。为此，已经开发了透视、计算机断层扫描（CT）导航和机器人系统，以提高螺钉放置的准确性。

单纯经验性手术是最常用的椎弓根螺钉植入技术，其相较于其他技术具有许多优点，如更加实用、没有额外费用且辐射暴露较少。在单纯经验性手术中，螺钉是通过解剖标志点插入的。在患有退行性脊柱疾病或解剖变异的患者中（这些患者是需要椎弓根螺钉植入的主要人群），可能难以识别解剖标志点，确定椎弓根入口点难度较大。由于每个患者的脊柱解剖结构不同，无法标准化理想的螺钉轨迹。未能确定适当的入口点和角度可能导致椎弓根穿透和上关节突侵犯。文献表明，单纯经验性手术植入的螺钉适当放置率平均为93.1%。

多项研究表明，通过术前三维（3D）CT重建模型来确定入口位置和椎弓根角度，可以克服单纯经验性手术的一些缺点。假设与二维（2D）术前规划相比，3D术前规划在退行性脊柱疾病患者中能够减少椎弓根螺钉错位的并发症。本研究旨在比较使用单纯经验性手术进行的后路腰椎椎弓根螺钉植入中，3D与2D术前规划在患者的临床和人口学特征、上关节突侵犯、椎弓根穿透方面差异。

结果

图1：通过3D规划调整L2椎体的标准椎弓根入口点（SEP）。(A) 标准L2椎体的椎弓根入口点用橙色标记。(B) 通过3D规划将椎弓根入口点向尾侧调整，避免了上关节突的侵犯（注意修改后的橙色标记点）。(C) 使用L2椎体的标准椎弓根入口点插入螺钉时，可能会导致上关节突的侵犯（黑色箭头所示）。(D) 通过3D规划插入椎弓根螺钉，有效避免了在同一椎体上的上关节突侵犯。

图2：通过3D规划调整L5椎体的标准椎弓根入口点（SEP）。(A) 标准L5椎体的椎弓根入口点用橙色标记。(B) 通过3D规划将椎弓根入口点向外侧调整，避免了椎弓根穿透（注意修改后的橙色标记点）。(C) 使用L5椎体的标准椎弓根入口点插入螺钉时，可能会导致椎弓根穿透（黑色箭头所示）。(D) 通过3D规划插入椎弓根螺钉，有效避免了穿透椎弓根。

图3：术中照片展示了3D规划图像的应用。(A) 3D图像显示通过3D规划确定椎弓根入口点（透明箭头）。(B) 术中照片显示确定椎弓根入口点的位置（透明箭头）。(C) 术中照片显示一根带标记的引导针插入椎弓根，用以标识入口点。

讨论

后路椎弓根螺钉（TPS）固定术是脊柱手术中常见的手术方式。在进行TPS固定术前的规划通常依赖于放射学检查，如X光、CT和MRI。虽然神经导航技术在脊柱固定术中的应用仍存在争议，主要原因是其高昂的经济成本和手术时间较长，但近来使用经验性技术结合术前3D CT建模已成为一种常见的腰椎固定手术方法。一些研究表明，术前3D规划有助于减少因解剖变异引发的手术并发症，有助于更精确的TPS放置，降低上关节面侵犯率和椎弓根损伤率。此研究中椎弓根损伤和关节面侵犯的发生率在上腰椎区域较高。这也是使用3D规划最常调整入口点的区域。

自从Radermacher于1998年首次将3D规划引入脊柱融合手术以来，许多研究因其高精度而尝试采用该技术。然而，制作3D打印模板既费力又耗时。最近，Chaudhary进行了一项研究，使用术前3D规划对25例患有颅脊椎异常的小儿患者进行手术。与二维评估相比，3D规划能获得更多的解剖细节。根据他们的观察，开源软件（如Horos）在访问与影像规划相关的系统困难或昂贵时，可能具有一定的优势。在本研究中，3D组的椎弓根损伤较低，TPS定位的准确性较高，尽管差异未达到显著水平。Ozaki等人回顾性地分析了28例3D规划的脊柱固定手术患者，发现与传统技术治疗组相比，3D规划组的螺钉错位率较低。在他们的回顾性研究中，Penner等人报告了82例患者中成功放置了328颗螺钉，并指出术前3D规划在确定椎弓根入口和方向上与导航系统的准确性相当。该研究还表明，术前3D规划不仅能实现更精确的TPS放置，还能减少辐射暴露。在脊柱内固定手术中，保护上关节突非常重要，以避免腰椎邻近节段疾病（LASD）。虽然解剖学破坏、上关节突侵犯、椎间盘退变及椎间盘内压力变化尚未得到证实，但这些被认为是LASD的潜在风险因素。Archavlis等报道，进行术前3D规划的患者上关节突侵犯率较低。

在2D规划中，入点和角度的确定分别在轴向和矢状位中进行。然而，在3D规划中，轴向-矢状位可以同时进行，椎弓根的入点可以向外和向下移动，可以增加内侧角度和矢状角度，并根据椎弓根和上关节的位置进行调整。本研究首先测试了3D规划中的标准入点（SEP）。在某些椎段，标准入点并不理想。例如，在椎弓根破裂的情况下，认为在L5椎体中，将16颗TPS的入点在轴向面上从标准入点向外侧移动2到2.5毫米是合适的。否则，可能会有破坏离椎弓根中轴线较远的内侧椎弓根表面的风险。然而，在3D规划中，较高椎体的外侧位移需要较大的内侧角度。因此，认为将入点向下移可能更安全、更实用。通过将L1处4颗螺钉的入点向下移动2到3毫米，以及将L2处6颗螺钉的入点向下移动2到3.5毫米，并在矢状面增加更多的头侧角度，可以避免上关节突侵犯。

术前3D规划特别有助于在无法进行术中透视的情况下，解决由于解剖变异、重度退变、肥胖等因素所造成的问题。此外，术前三3D规划还可以帮助新手外科医生减少与TPS定位相关的并发症。与常规规划相比，3D规划可以帮助更准确地理解解剖结构，揭示左右椎弓根之间的角度差异，提高了椎弓根定位的准确性。

临床建议

对于患有退行性腰椎疾病的患者，在进行后路腰椎固定手术时，采用3D术前规划结合经验性手术技术能够降低上关节突侵犯的发生率。