《Microchemical Journal》：Precision measurement of ankylosing spondylitis osteotomy surgery using electrochemical sensors and a novel osteotomy angle goniometer
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强直性脊柱炎患者单节段椎弓根截骨术中应用新型骨角度测量仪及电化学传感器监测炎症指标的研究显示，该测量仪实时角度测量与术前规划和术中透视结果一致，术后患者炎症标志物（如CRP、ESR）显著下降，脊柱矢状平衡改善，证实其在术中精准操作和术后监测中的价值。
作者：舒世斌、鲍金鹏、钱邦平、朱泽章、邱勇、鲍洪达
中国南京大学医学院附属南京鼓楼医院骨科脊柱外科
摘要
强直性脊柱炎（AS）常导致脊柱畸形和功能障碍，需要通过手术治疗。电化学传感器能够检测多种生物标志物，如AS炎症因子和代谢产物，为评估疾病活动度和选择手术时机提供重要依据。本研究旨在介绍一种新型截骨角度测量仪在AS截骨手术中的应用。回顾性分析了2021年3月至2022年10月期间接受单节椎弓根截骨（PSO）的10名AS患者的临床数据。手术过程中使用新型截骨角度测量仪实时测量截骨角度，并将其与术前Surgimap软件模拟角度及术中X光透视结果进行比较，同时检测术前术后炎症标志物（如C反应蛋白和红细胞沉降率）的变化，评估其在疾病活动度监测中的应用价值。结果显示，所有患者术后脊柱矢状平衡显著改善，炎症标志物水平显著下降，差异具有统计学意义（P<0.05），表明该仪器在监测手术应激反应和控制炎症方面具有重要价值。电化学传感器在术前评估和术后监测中的应用为AS患者的临床管理提供了新的思路和方法，具有广阔的应用前景。
引言
强直性脊柱炎（AS）是一种主要影响轴向脊柱的慢性炎症性疾病，会导致进行性脊柱僵硬和融合[1,2]。对于AS患者，通常需要手术干预，特别是三柱截骨来矫正脊柱畸形并恢复其对齐性和功能性。三柱截骨被公认为此类病例最有效且最常用的手术方法[3,4]。因此，详细的术前规划（包括确定最佳截骨角度）对于实现矢状对齐和降低矫正不足或过度矫正的风险至关重要。
目前已有多种方法用于计算截骨角度。Ondra等人提出了一种数学方法来计算15名成人脊柱畸形患者矫正驼背所需的角度[5]。2006年，Yang等人改进了该方法，以更精确地计算椎弓根切除截骨（PSO）所需的角度[6]。然而，这两种方法都有一个显著局限性：它们假设脊柱为刚性结构，忽略了身体的代偿机制。随着对脊柱-骨盆-下肢整体矢状平衡理解的深入，研究人员提出了多种预测模型来确定术前截骨角度，如全平衡整合技术（FBI）、脊柱-股骨角度法（SFA）和Surgimap方法[7],[8],[9]。
尽管取得了这些进展，但将术前截骨计划准确转化为手术实践仍面临挑战。主要问题在于截骨过度或不足的风险，以及截骨闭合阶段所需的精确平衡[10]。此外，在闭合-开放楔形截骨（COWO）过程中，前椎皮质可能会打开，形成空腔[11]。因此，迫切需要一种能够实时测量闭合角度的工具。
电化学传感器基于电化学反应原理，可以快速准确地检测生物样本中的各种分析物，如葡萄糖、乳酸、蛋白质、核酸等。近年来，随着纳米技术、微流控技术和生物材料科学的快速发展，电化学传感器的性能不断提高，逐渐从实验室应用扩展到临床实践。在糖尿病管理中，基于电化学原理的葡萄糖传感器可以实时监测血糖水平，为患者提供精确的血糖控制方案。在心血管疾病检测中，电化学传感器可用于检测心肌损伤标志物（如肌钙蛋白I），从而实现早期诊断和及时干预。由于便携性和低成本，电化学传感器在初级保健和家庭健康监测中也展现出巨大潜力。尽管电化学传感器在强直性脊柱炎（AS）的临床管理中的应用仍处于起步阶段，但其在术前评估、术后监测和并发症预警方面具有潜在价值。通过检测AS炎症标志物（如C反应蛋白CRP和红细胞沉降率ESR），电化学传感器可以为评估AS患者的疾病活动度提供重要依据，从而优化手术时机选择和制定术后康复计划。
患者
这项回顾性研究针对2021年3月至2022年10月期间在我院接受截骨手术的AS患者队列进行。纳入标准如下：（1）整体驼背（GK）<100°；（2）植入物包含中空椎弓根螺钉；（3）单节椎弓根切除截骨（PSO）。排除标准包括严重骨质疏松、已有假关节、脊柱侧弯和冠状面躯干倾斜。
结果
在强直性脊柱炎（AS）的临床管理中，电化学传感器可用于检测与炎症相关的生物标志物（如AS白细胞介素-6（IL-6）和肿瘤坏死因子-α（TNF-α）），这些标志物水平的变化与AS的疾病活动度密切相关。通过电化学传感器的快速检测，医生可以更准确地评估患者状况，从而制定更精确的治疗方案。
讨论
电化学传感器的核心原理基于电极与分析物之间的电化学反应，通过检测电极上的电流、电压或电荷变化来实现目标物质的定量或定性分析。常见的电化学传感器包括电位传感器、电流型传感器和基于阻抗的传感器。电位传感器通过测量电极电位变化来检测分析物，例如离子选择性电极。
结论
作为一种高度敏感和选择性的检测工具，电化学传感器在医学检测领域具有广泛的应用前景。基于电化学反应原理，它可以快速准确地检测生物样本中的各种分析物，如葡萄糖、乳酸、蛋白质、核酸等。近年来，随着纳米技术、微流控技术和生物材料科学的快速发展，电化学传感器的性能不断提高。
作者贡献声明
舒世斌：撰写——初稿，概念构思。
鲍金鹏：监督，方法学设计。
钱邦平：可视化，软件开发。
朱泽章：资源获取，资金申请。
邱勇：可视化，数据收集。
鲍洪达：撰写——审稿与编辑，软件应用。
资助
本研究得到了江苏省医学研究专项基金（M2022003）的支持。
利益冲突声明
作者声明没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文所述的工作。
