iCT与CBCT导航在不同动态参考基座距离下椎弓根螺钉置入准确性的比较:一项配对尸体模型研究

《World Neurosurgery: X》:Comparative accuracy of iCT- and CBCT-based navigation across dynamic reference base distances in a cadaveric model

【字体: 大 中 小 】 时间:2026年10月21日 来源:World Neurosurgery: X 1.6

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  背景:准确的椎弓根螺钉置入对于脊柱内固定至关重要。术中计算机断层扫描(iCT)和锥形束计算机断层扫描(CBCT)被广泛用于导航螺钉置入,但在标准化条件下的直接比较仍然很少。 方法:在这项配对尸体研究中,6具新鲜冰冻人体标本接受了从T2到S1的双侧椎弓根螺钉内

  
背景:准确的椎弓根螺钉置入对于脊柱内固定至关重要。术中计算机断层扫描(iCT)和锥形束计算机断层扫描(CBCT)被广泛用于导航螺钉置入,但在标准化条件下的直接比较仍然很少。

方法:在这项配对尸体研究中,6具新鲜冰冻人体标本接受了从T2到S1的双侧椎弓根螺钉内固定,分别使用基于iCT和基于CBCT的导航。主要结局是根据Gertzbein–Robbins分类的螺钉置入准确性。使用混合效应logistic回归比较准确性,将成像–导航组合作为固定效应,标本作为随机截距。次要分析评估了动态参考基座(DRB)距离,调整了螺钉–椎弓根宽度比(SPR),以及螺钉插入时间。

结果:在204枚计划螺钉中,201枚可用于准确性分析。iCT的准确性为90.0%,CBCT为95.0%。CBCT显示数值上更高的准确置入几率,但无统计学显著差异(比值比(OR),2.18;95%置信区间(CI),0.72–6.62;p = 0.167)。在调整导航组合和SPR后,未观察到DRB距离与准确性之间存在显著线性关联(每节段OR,0.86;95% CI,0.60–1.23;p = 0.408)。使用文献来源阈值,超过三个DRB节段时准确性较低(81.3%对94.7%;调整OR,0.23;95% CI,0.07–0.80;p = 0.021)。螺钉插入时间在两组间相似。

讨论:两种成像–导航组合均实现了较高的椎弓根螺钉置入准确性。CBCT组的准确性数值上更高,但未检测到统计学显著差异。鉴于有限的样本和不精确的效应估计,这些发现不能确定等价性或非劣效性。
椎弓根螺钉固定自1948年King等人首次描述以来,已成为脊柱外科治疗创伤和退行性病变等多种适应证的金标准。由于螺钉邻近重要神经血管结构,置入精度要求极高。微创手术(MIS)虽然能减少术后并发症、失血和住院时间,但术中透视会带来患者和手术室人员的辐射暴露。基于术中三维(3D)影像的导航技术应运而生,大量研究显示其相比徒手和荧光透视引导技术可提高螺钉置入准确性并减少辐射。目前可供使用的3D成像和导航平台多样,其中锥形束计算机断层扫描(CBCT)系统因体积小、灵活且可同时获取二维和三维图像而常被采用,术中计算机断层扫描(iCT)则提供更优图像质量和更大视野。然而,导航准确性可能随离动态参考基座(DRB)的距离增加而下降,从而限制大视野扫描的实用优势。现有临床比较研究受患者群体、病理类型、解剖变异和手术技术差异等混杂因素影响,难以分离系统相关效应;少数标准化比较仅使用合成模型,不能真实模拟人体椎弓根解剖及其变异性。因此,在受控、解剖真实且可进行个体内比较的配对尸体模型中直接基准测试常用导航–成像组合,具有重要临床意义。

研究人员在该配对尸体研究中,利用6具新鲜冰冻人体标本,从T2至S1双侧置入椎弓根螺钉,一侧采用iCT导航,对侧采用CBCT导航,并通过交替侧别和系统使用顺序以减少偏倚。主要结局指标为根据Gertzbein–Robbins分级系统(GRS)判定的螺钉置入准确性,次要分析包括DRB距离、螺钉–椎弓根宽度比(SPR)及螺钉插入时间。结果显示两种组合均达到高准确性,iCT组为90.0%,CBCT组为95.0%;CBCT组准确性数值更高,但差异未达统计学显著性(OR=2.18,95% CI 0.72–6.62,p=0.167)。同时,DRB距离连续分析未显示显著线性关联,但按文献阈值(>3节段)分层时,远离DRB置钉的准确性显著较低。这些发现为临床选择和使用脊柱导航系统提供了标准化基准数据,并提示多节段置钉时需关注导航精度。

为开展研究,研究人员使用来自CADLAB Cologne GmbH的6具新鲜冰冻人体标本(男性,>70岁,无脊柱手术史)。成像–导航组合包括移动式术中CT(Airo,Brainlab)配合Curve导航平台,以及平板C形臂CBCT(Cios Spin,Siemens Healthineers)配合Pulse导航平台(NuVasive)。使用钛合金椎弓根螺钉(Reline MAS,NuVasive)。由一名资深脊柱外科医生完成全部置钉,每个标本一侧使用iCT、对侧使用CBCT。准确性由两名观察者依据GRS独立评估,每枚螺钉重复评估两次,并计算Cohen's kappa和PABAK。统计学采用混合效应logistic回归,以标本为随机截距。研究经莱茵兰-普法尔茨州医学会伦理委员会批准(编号2019-14285)。

3.1 螺钉置入与总体准确性:204枚计划螺钉中203枚成功植入,2枚因术后图像质量不足无法评估,最终201枚纳入分析(iCT组100枚,CBCT组101枚)。iCT组准确性90.0%,CBCT组95.0%,绝对差异5.0%。所有皮质穿破均发生于外侧椎弓根壁,高等级穿破少见且仅见于iCT组。该结果通过术后影像的Gertzbein–Robbins分级评估得出。

3.2 螺钉置入准确性的主要比较:在混合效应logistic回归中,CBCT组比iCT组具有数值上更高的准确置入几率,但差异无统计学意义(OR 2.18;95% CI 0.72–6.62;p=0.167)。调整SPR或改用标本固定效应后结果基本不变,说明系统组合对准确性的影响在本样本中未达到统计学显著。

3.3 可靠性分析:两名观察者总体表现出较高的观察者间和观察者内一致性。PABAK显示几乎完全一致,而常规Cohen's kappa变异性较大,尤其CBCT组观察者间分析出现低kappa值,这与其结果类别高度不平衡有关。可靠性分析支持准确性评估的可重复性。

3.4 距DRB距离的次要分析:将DRB距离作为连续变量,调整导航组合和SPR后,未发现与准确性存在显著线性关联(每节段OR 0.86;95% CI 0.60–1.23;p=0.408)。基于文献来源阈值(≤3 vs. >3节段)的分析中,≤3节段准确性94.7%(160/169),>3节段为81.3%(26/32),调整OR为0.23(95% CI 0.07–0.80;p=0.021),提示超过三个DRB节段置钉准确性较低。该关联在多种模型设定下稳健,但距离–分组交互项无显著性,且远距离拧钉数量有限,因此不能确定精确的因果边界。

3.5 手术时间:iCT组每标本单侧17枚螺钉置入平均总时间为31.6±5.5分钟,CBCT组为32.4±7.2分钟;每枚螺钉插入时间分别为113±55秒和114±48秒,差异无统计学意义(p=0.72)。需要注意,该时间仅涵盖导航规划和导丝插入至螺钉拧入的步骤,不包括扫描、注册等流程。

讨论部分指出,两种成像–导航组合均获得高准确性,与既往导航研究一致。CBCT组数值上的优势并未达到统计学显著性,且宽的置信区间排除了等价性或非劣效性的结论。侧方穿破为主符合导航偏差常见模式,高等级穿破罕见,但事件数少无法比较组间严重程度。DRB距离的阈值分析提示超过三节段可能降低导航精度,但样本量少、分布不均,需谨慎解释。手术时间比较仅涉及操作步骤,不能反映整体效率,因CBCT需三次参考扫描而iCT仅需两次。研究局限性包括标本数量少、缺乏骨质量数据、单外科医生操作等。未来需更大规模、充分把握度的研究来判断临床相关差异。

结论:两种成像–导航组合均实现了较高的椎弓根螺钉置入准确性。CBCT组的准确性数值上更高,但未检测到统计学显著差异;鉴于有限的样本和宽的置信区间,不能推断等价性或非劣效性。未观察到DRB距离与准确性之间存在显著线性关联,而基于文献的>3节段二次分析提示准确性较低,需在更大研究中得到证实。
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