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显微镜技术在CLIF中的应用

本文作者:徐正宽,男,毕业于浙江大学医学院,临床医学7年制专业,硕士学位。在浙江大学医学院附属第二医院骨科脊柱外科从事临床、科研及教学工作10余年。主持卫生厅课题1项,以第一作者或通讯作者发表SCI文章7篇、中华类文章3篇。浙江省康复医学会脊柱脊髓损伤专业委员会青年委员,中华预防医学会骨与关节预防与控制专业委员会青年委员。

李方财,主任医师,博士,中华医学会骨科分会脊柱学组委员;浙江省脊柱脊髓专业委员会主任委员;中国医师协会骨科分会脊柱畸形委员会委员、脊柱显微委员会委员;中国脊柱脊髓损伤专业委员会脊柱畸形学组委员、微创学组委员、基础学组委员、腰椎学组委员;中国医药教育学会国际教育学组副主任委员、脊柱畸形学组委员、脊柱微创学组委员;《中华骨科杂志》通讯编委;《Spine》中文版编委。

CLIF及显微镜技术介绍

侧方腰椎融合术中的CLIF(Crenel lateral lumbar interbody fusion)是由经腰大肌入路的XLIF(extreme lateral lumbar interbody fusion)改良而来,重新设计了弹性悬浮式牵开器,强调全程直视下操作,避免腰丛神经的直接损伤,明显减少了神经损伤并发症[1]。

1
CLIF 改良的弹性悬浮牵开器

改良牵开器包括的“L”型微型弹性拉钩、椎体螺钉及固定环(图1)。微型弹性拉钩由医用铝合金制成,具有一定的弹性,宽度为1.5 cm,厚度(最厚处)为4.7 mm,其内有直径2.8 mm的圆形沟槽。椎体螺钉直径为2.7 mm,用于将微型弹性拉钩固定于椎体,因其直径较细,能维持拉钩的弹性。术中沿肌纤维方向纵行劈开腰大肌、显露椎间盘侧方后,上、下纵向各置入1枚微型弹性拉钩维持腰大肌肌纤维的间隙,然后将椎体螺钉穿过微型弹性拉钩的沟槽固定于上位椎体下终板上方和下位椎体上终板下方,安装固定环建立工作通道(图2),固定环不与手术床相连接,悬浮于手术床,仅仅通过椎体螺钉连接于椎体,与患者随动摇摆,减少刚性固定带来的神经软组织牵拉损伤,便于随时体位调整。

图1 改良牵开器 A 宽1.5 cm的“L”型微型弹性拉钩和直径2.7mm的椎体螺钉 B “L”型微型弹性拉钩内有沟槽,可穿入椎体螺钉将其固定于椎体 C 组装完成的改良牵开器。

图2 改良牵开器术中应用示意图 A 微型弹性拉钩由穿过其内沟槽的椎体螺钉固定于椎体上  B 由微型弹性拉钩、椎体螺钉及固定环组装完毕建立的工作通道 C 工作通道术野放大图,微型弹性拉钩纵向拉开腰大肌肌纤维间隙显露目标椎间盘。

2
CLIF 手术方法

根据目标椎间隙的解剖及术者习惯选择左侧或右侧入路,体位、手术床屈曲、目标椎间隙体表定位以及术中神经电生理监测与传统侧方入路腰椎椎体间融合术一致。以目标椎间隙为中心取横切口或斜切口,一般融合单、双节段切口长约3-4 cm,3-4个节段切口长约5-6 cm;如需融合四个节段,建议采用斜切口便于向近端延长及切除部分第12肋骨(图3)。切开皮肤、皮下组织,沿肌纤维方向逐层钝性分离腹外斜肌、腹内斜肌、腹横肌,即可见腹膜外脂肪组织(图4)。由于所有操作均在直视下进行,因此显露过程中如见肋下神经、髂腹下神经等,直视下予以避开。向前内推开脂肪组织即可见腰大肌及其表面的生殖股神经。直视下避开腰大肌表面的生殖股神经,根据每个椎间隙术前横断面MRI提供的安全工作区域确定劈开腰大肌部位,即工作通道中线距离后方神经根1 cm以上,基本上为Uribe等[2]提出的分区中1区、2区。沿肌纤维方向纵行劈开腰大肌、显露椎间盘侧方,直视下定位插入定位针定位后,安装改良牵开器建立工作通道。如腰大肌劈开过程中遇到生殖股神经肌内部分,则分离少量肌纤维予以保护并轻轻向后拉开,直至显露椎间盘侧方。然后行椎间盘切除、椎间隙逐级撑开及融合器植入(图5)。

图3 体表标记及切口设计,红色线段表示用于3个或以下节段的横切口或斜切口,白色线段表示用于4个节段的斜切口,虚线表示向近端延长及切除部分第12肋骨。

图4 沿肌纤维方向钝性分离腹外斜肌、腹内斜肌、腹横肌,即可显露腹膜外脂肪(

图5 CLIF  A 根据术前椎间隙MRI横截面确定经腰大肌的安全工作区域  B 直视下分离腰大肌暴露椎间盘后,用克氏针定位目标椎间隙及确认安全工作区域  C 直视下避开生殖股神经(

),沿肌纤维方向劈开腰大肌(蓝色箭头所示)  D 安装改良悬浮弹性牵开器建立工作通道  E X线透视进行显示椎间隙的处理及融合操作

3
显微镜技术的优势

显微镜技术在脊柱外科中的应用是现代脊柱外科的颠覆性革新,20 世纪 70 年代,显微镜技术开始应用于脊柱外科领域。Yasagil和 Williams等分别报道了显微镜下腰椎间盘摘除术。循证医学证据显示,脊柱显微外科技术较之传统脊柱外科技术优势明显:通过手术显微镜,术者可以获得更好的手术野照明,更有效的放大倍率。显微镜辅助手术时,术者的姿态更符合人体工程学特点,避免了术者的职业性慢性脊柱伤害。现代手术显微镜自带的记录系统,可以对手术实况进行视频和照片的转播和储存,具有良好的示教作用和法医学功能。在现代外科技术飞速发展的大背景下,手术显微镜优异的照明性能和放大作用成就了脊柱外科手术的精细化;显微镜辅助脊柱手术其切口和对组织的损伤更小,手术部位感染更少,术中神经损伤和硬膜破裂的发生率也更低。这些优点显示,脊柱显微技术同时也顺应了脊柱外科手术微创化的大趋势。

20 世纪 80 年代以后,在欧美发达国家,手术显微镜已经逐渐成为脊柱手术中举足轻重的工具之一,显微腰椎间盘切除术也成为公认的腰椎间盘切除的金标准。不仅如此,手术显微镜也被应用于从颈椎、胸椎到腰椎各个区域,涉猎脊柱退变、创伤和畸形等脊柱外科的各个学术领域。必须强调的是,脊柱显微技术的意义在于,它既是微创脊柱外科的一项重要技术,也是所有脊柱外科医生在脊柱外科手术中应该掌握的利器之一。改革开放以来,我国的医疗卫生事业得到了前所未有的发展契机。在脊柱外科方面,我们与发达国家在理念和技术上的鸿沟正在消洱,在某些领域甚至正在赶超国际先进水平;但就整体而言,我国脊柱外科医生对于显微技术的重视和应用落后于整个脊柱外科的发展形势。国内脊柱显微技术发展的滞后,固然与长期以来我国国民经济发展水平和购买力低下有关,但是脊柱外科医生主观上对于脊柱显微技术的重视不足是更主要的原因。近年来,脊柱显微技术长期被忽视的状况已经有了明显的改变。但是,在全国范围内,常规使用手术显微镜的脊柱外科医生少之又少,脊柱显微手术的数量微乎其微。在脊柱外科的专科培训体系中,也缺少脊柱显微技术的专科培训。在外科手术微创化、精准化和智能化发展的大背景下,积极倡导脊柱显微技术,提高手术的微创化和精细化程度变得十分紧迫[3]。本章节我们介绍显微镜技术在CLIF技术中的应用,旨在推广和探讨显微镜技术在减少侧方腰椎融合术中,对入路相关并发症的减少方面提供的帮助和便利。

显微镜技术在CLIF中的应用
1
腹壁3层肌肉分离,避开肋下神经及髂腹下神经

肋下神经是第12胸神经的前支。沿第12肋下缘和肋下动脉伴行,经腰大肌上部、外侧腰肋弓后侧,向下外行至腹壁,穿腰方肌前面和肾后面,至腰方肌外侧缘,过腹横肌起始部的腱膜,进入腹横肌与腹内斜肌之间。在此分出外侧皮支后,继向下内走,穿入腹直肌鞘,达腹直肌前面。其终末支穿过腹直肌鞘前壁至皮下,成为前皮支。肌支:支配腹横肌、腹内斜肌、腹直肌、腰方肌和锥状肌。皮支:分布于髂臀部、脐至耻骨联合之间的中间部的皮肤;还有细支分布于腹膜壁层和腹膜外组织。

髂腹下神经起于第12胸神经和第1腰神经。从腰大肌上部外侧缘穿出,斜经肾下部的背侧,在腰方肌腹侧,髂嵴上方,穿腹横肌腱膜,经腹横肌和腹内斜肌之间,分为前皮支(腹下支)和外侧皮支(髂支)。前皮支:经腹内斜肌和腹横肌之间,斜向前下方,在髂前上棘内侧约2厘米处,穿出腹内斜肌,在腹外斜肌腱膜的下侧行向内下,约在腹股沟管皮下环的上侧3厘米处,穿出腹外斜肌腱膜,支配耻骨区的皮肤。外侧皮支:在髂嵴前、中1/3交界处的上侧,于第12胸神经外侧皮支的后侧,穿过腹内斜肌和腹外斜肌,下行至浅筋膜层,分布于臀前部的皮肤。

通过体表定位,设计好手术切口后,本入路使用显微镜技术可以清楚看到肋下神经和髂腹下神经,避免直接损伤该神经引起支配区域的麻木和功能障碍。

行上腰椎CLIF时,因为肋骨走行角度多样、腰椎退变侧凸等多种因素,可能需要切除部分肋骨,此时容易损伤肋下神经,对于退变性腰椎侧凸病例,如果选择凹侧入路,肋下神经甚至可能覆盖到腰2/3水平,极易损伤。通过显微镜放大的视野,可以清楚看到肋下神经(图6),予以保护。

行下腰椎CLIF时,侧入路的髂腹下神经穿行于肌肉间隙甚至肌肉纤维间,正常在髂前上棘内侧约2cm处,斜向内下穿行于肌肉纤维间,肉眼下需要仔细辨别。同样,利用显微镜的优势,可以避免损伤该神经(图7)。

图6 肋下神经( )

图7 髂腹下神经( )

2
腹膜后操作,避开腰大肌表面生殖股神经

打开侧入路腹壁后,进入腹膜后间隙,剥开脂肪,在腰大肌内及腰大肌表面,也有一根重要的神经需要保护,就是生殖股神经。生殖股神经由第1、2腰神经根发出,小部分神经纤维来自第1腰神经,大部分来自第2腰神经,属于混合神经。生殖股神经发出后,一般在腰2/3水平也就是髂棘连线上方约3cm左右,穿出腰大肌,到达肌肉表面,在腰大肌筋膜和肌肉之间下行,至髂总动脉外侧、输尿管后侧分为股支和生殖支。股支主要为感觉支,沿髂外动脉下降,经腹股沟韧带深面进入血管间隙伴行,沿股动脉外侧至股部,最后从股血管前壁穿过阔筋膜或卵圆窝,分布于大腿内侧和股三角区的皮肤。生殖支为混合神经,在髂外动脉的外侧下降,发肌支支配腰大肌,主干下降经腹股沟腹环,绕腹壁下动脉外侧进入腹股沟管。男性与精索伴行,女性与子宫圆韧带伴行,分布于睾丸引带、提睾肌、睾丸鞘膜及阴囊(或大阴唇)的皮肤。生殖股神经是完成提睾肌反射的重要神经,其中枢联系为腰段脊髓的第1、2节段。

经腰大肌的侧方腰椎融合术中,对生殖股神经的损伤有报道达到5.6%-30%[4, 5]。从解剖上来分析,Moro等[6]的研究显示生殖股神经穿出腰大肌的位置在腰3上半与腰4下半之间,大多位于腰3水平与腰3/4椎间盘水平,可以判定在腰椎侧方经腰大肌人路时,越靠近头侧的操作越容易损伤[6]。而McAfee等[5]报告中的生殖股神经损伤正是发生在腰3/4水平手术中;Bergey等[7]的病例组也是在腰3-4水平以上操作。Tubbs等[8]的研究显示,生殖股神经在所有标本中都从腰大肌中间穿出,穿出腰大肌位置到椎体正中线的距离为4.5cm,其分为生殖支和股支的位置位于穿出腰大肌点的下方6 cm处,且分叉点到腰1椎体下缘的距离为6.5cm。从手术进入操作区时避免损伤生殖股神经的角度考虑,在腰2/3、腰3/4节段,需要显微镜下仔细辨认,慎重处理。

此阶段在CLIF操作中,下腰椎可以利用显微镜良好的光线和放大视野条件下,在腰大肌表面偏前部位清楚的看到沿肌纤维方向行走的生殖股神经,可以轻松避开,避免损伤。而在上腰椎部位,生殖股神经在肌纤维间行走,必须借助显微镜从穿出部位向近端分离,仔细辨识,保护生殖股神经(图8)。

图8 显微镜下所示在腰大肌表面行走的生殖股神经(黑箭头)

3
腰大肌内操作,避开腰丛

脊神经前支分布支配腰部肌肉和皮肤以及生殖功能的神经丛。腰丛由第12胸神经前支的小部分,第1-3腰神经前支和第4腰神经前支的一部分组成。位于腰大肌的肌质内,在腰椎横突之前。腰丛除就近发出分支支配腰方肌和髂腰肌之外,还发出下列分支布于股的前部和内侧部,以及腹股沟区(图9)。腰丛神经可分为①髂腹下神经和髂腹股沟神经;②股神经;③闭孔神经;④生殖股神经;⑤股外侧皮神经。

图9 腰丛神经的分支:①髂腹下神经和髂腹股沟神经;②股神经;③闭孔神经;④生殖股神经;⑤股外侧皮神经。

腰丛神经在腰椎椎体侧方沿着椎体后方斜向前下走行,每个椎间隙水平腰丛行走通道所占的宽度比率不同,Benglis等[9]解剖学研究显示,腰丛在腰1/2水平几乎仅仅占椎体后缘、在腰2/3水平占用11%的椎体宽度、在腰3/4水平占用18%的椎体宽度、在腰4/5水平占用28%椎体宽度(图10),提示在从腰1到腰5侧方椎体间融合术过程中需要根据节段不同,选择不同的松解融合操作位置,越往远端,腰丛的分布位置所占椎体宽度越宽,越容易损伤腰丛神经。

图10 解破学研究示C型臂X线透机下腰丛所占椎体范围。

髂腹股沟神经:含有第1腰神经的纤维,第12胸神经的纤维也加入其中。此神经在腰大肌外侧缘,沿腰方肌前面,肾的后面,继经髂肌前面走行,穿过腹横肌和腹内斜肌入腹股沟管。沿精索的外下侧下降,穿出该管皮下环至浅筋膜,分布于大腿上部内侧的皮肤。并发支分布于阴茎根部和阴囊(女性为阴唇)的皮肤,称阴囊前神经(女性称阴唇前神经)。其肌支,分布在髂腹股沟神经所经过的腹壁肌,并支配它们。

股神经:股神经(腰2-4),是腰丛的最大分支,在腰大肌与髂肌之间下行,发支至该肌。伴随同腰大肌。经腹股沟韧带中点深面进入股部,随即分为数支。(1)肌支,股神经是大腿前群肌的运动神经,从腹股沟韧带中点后方出现之后,立即分支,其肌支进入并支配缝匠肌、股直肌、股外侧肌和股中间肌,股中间肌神经又发支到膝关节肌;另有支至耻骨肌;肌支发出细小的关节支进入髋关节及膝关节。(2)前皮支,常有二支,在大腿上、中1/3交界附近,分别在缝匠肌内侧,穿过缝匠肌(支配该肌)至阔筋膜深面,继而穿过阔筋膜,分布于大腿前面中、下部的皮肤,有分支行向下直达膝关节附近,并有支至隐神经髌下支,参与髌神经丛。隐神经(腰3-4),属皮支,为股神经最长的终支,伴股动脉下行入收肌管,在管的下段伴膝降动脉的分支穿过收肌腱膜,然后在缝匠肌后方沿膝关节内侧直向下行,在胫骨粗隆内侧自缝匠肌与股薄肌之间浅出皮下,继沿大隐静脉循胫骨内侧缘下降达足内侧缘中分,沿途发支分布于皮肤。隐神经出收肌管后发出髌下支。髌下支在膝前分别与大腿内外侧和中间的皮神经以及一些隐神经的短支相连,共同组成髌丛。变异:股神经由腰1-4组成者为常见型,有时,在股神经与闭孔神经之间发出一额外支,名为副股神经,位于腰大(小)肌与髂腰筋膜之间,入股后,亦分布于股神经的分布区(5.6%)。

闭孔神经:闭孔神经(腰2-4)是腰丛的分支,自腰大肌内侧缘穿出,下降入盆,至髂总动脉后方,继行于闭孔内肌浅面,与闭孔血管伴行,穿过闭膜管进入股部,分为前后二支。(1)前支:发出关节支至髋关节;另发肌支至闭孔外肌、长收肌和股薄肌,并常有分支至耻骨肌和短收肌。前支的终支是皮神经,行于长收肌与股薄肌之间,浅出后分布于大腿内侧下1/3的皮肤。(2)后支:穿过并支配闭孔外肌,继分支分布于大收肌的一部分和短收肌。神经继续下行至膝关节,此支常与隐神经有交通。变异:有些闭孔神经的纤维,未进入盆部,而是伴随髂外血管,经过腹股沟韧带深面至耻骨肌,这些纤维组成副闭孔神经。在中国人的出现率约为2.9%。

股外侧皮神经:股外侧皮神经(腰2-3)由腰大肌外缘穿出,沿髂肌表面行向外下,经腹股沟韧带深面在缝匠肌之前或之后,或穿过该肌上部,分为前后2支,后支在髂前上棘下5cm穿出阔筋膜,分布于大腿前外侧皮肤。

有研究显示股四头肌肌力减退主要发生于行腰4/5椎体间融合时,因通道牵拉、挤压甚至直接损伤L4神经根所致[10, 11]。为了减少腰丛损伤的入路相关并发症,一些学者根据解剖及影像学研究试图建立侧方入路的安全工作区域(图11)[2, 12]。但是由于此分区仅仅是在正常腰椎曲度下划分,而没有考虑腰大肌与椎体的位置关系存在很大的个体差异,并且,往往需要做CLIF手术的是腰椎退变侧后凸病例,此类病例腰大肌位置,腰丛分布等等存在很大差异。所以有学者提出避免腰丛损伤需要全程直视下及神经监测,实际工作中并不存在绝对安全工作区域[6, 10, 13]。即便借助于术中神经电生理监测,也不能完全避免腰丛损伤[11, 14]。所以,手术显微镜技术的加入无疑可以更清楚的辨认腰丛神经,我们根据术前MRI提供的安全工作区域[15],保证工作通道中线距离后方腰丛区域1cm以上。在工作通道建立过程中,全程手术显微镜下直视操作,打开腰大肌筋膜后,沿肌纤维方向纵行分离腰大肌纤维,直至显露出白色凸起椎间盘(图12),并且确认该区域无腰丛神经后,再行定位确认椎间隙。而不是像传统的经腰大肌侧方腰椎融合术式,采用盲目穿刺,再没有确认腰丛安全的情况下,直接粗暴逐级扩张腰大肌,Acosta等[16]将传统XLIF通道固定于腰大肌表面,但并没有粗暴盲目扩张腰大肌,而是采用直视下原则行侧方腰椎融合术,15例患者术后均未出现腰丛损伤,认为直视下操作可以明显减少入路相关并发症。

所有经腰大肌的椎体间融合术,髂腰肌或股四头肌肌力减弱等等症状并不少见,这是由于腰丛神经的损伤引起,有报道损伤率高达2.9%-13.28%[17, 18],也是有学者质疑侧方腰椎融合术安全性的主要原因。所以在腰大肌内操作时,如何避免损伤腰丛神经显得尤为重要,CLIF的操作在全程直视下进行,没有穿刺定位的视野盲区,再加上手术显微镜优异的照明性能和放大作用,成就了CLIF手术的精细化、精准化和微创化原则。

图11 Uribe安全分区,但值得注意的是,此安全分区仅仅是在正常腰椎曲度下,而没有考虑腰大肌与椎体的位置关系存在很大的个体差异,并且,很多需要做CLIF手术的是腰椎退变侧后凸病例。所以有学者提出避免腰丛损伤需要全程直视下及神经监测。

图12 显露至看到白色椎间盘,显微镜下未发现有腰丛神经在视野椎间盘位置后,直视下插入定位针再行定位目标椎间隙。

4
手术显微镜在侧方前柱松解重建技术(anterior column realignment, ACR)的应用

ACR技术是针对退变性腰椎侧后凸,有畸形矫正需求的病例,当普通的椎体间融合矫正角度无法满足需求时,可以在充分松解椎间隙的基础上,更大角度的矫正脊柱畸形。早在2012年,Marchi等[19]就通过ACR技术,使用20-30°角度融合器,可以有效矫正中度脊柱矢状位失衡,此后陆续有学者使用该技术矫正了脊柱重度矢状位失衡,并提出了ACR技术的三个要素[20-23]:(1)松解前纵韧带;(2)松解纤维环;(3)角度融合器的使用。我们最近的研究也显示,对于退变性脊柱畸形,腰椎每个节段ACR平均可以矫正的腰椎前凸角为15.6°,冠状位平衡改善了64.9%,SVA改善了80.3%[24],因此,ACR技术可以替代或部分替代后路三柱截骨效果,并提出建议,对于退变性脊柱侧凸,多节段的ACR术可以明显改善脊柱矫形效果。其难度在于微创小切口下松解前纵韧带及骨赘,其临近大血管,脏器,输尿管等结构复杂,对视野及光线的要求更高,所以,手术显微镜技术可以提供更好的照明,放大的手术视野,更精准的松解范围,更安全的手术条件。

ACR技术主要用于以下两种情况:(1)对腰椎间隙不对称性狭窄伴严重椎间盘塌陷、明显侧方滑脱、高度旋转节段的处理,重点在于松解椎间盘纤维环和前纵韧带的挛缩结构,在手术显微镜直视下采用高速磨钻将椎间盘纤维环和前纵韧带充分磨薄的基础上,保留薄片样的韧带结构,再行椎间扩张器逐级多角度撑开,钝性松解挛缩组织。松解范围应包括双侧纤维环;撑开力度适宜,避免终板受损导致后期撑开高度的丢失。(2)对椎间隙间桥架骨赘形成节段的处理采用骨赘侧入路,用高速磨钻充分切断桥架骨赘,直视下松解骨性僵硬区后再用扩张器逐级撑开。

综上所述,CLIF技术通过全程直视下操作、更加微创安全的经腰大肌入路以及纵向放置的新型弹性牵开器,显著减少腰椎侧方融合技术的入路相关并发症;手术显微镜的应用可以发挥明显的优势,即手术显微镜优异的照明性能和显微放大作用,可以使CLIF技术进一步显微化、精准化和安全化。

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