发展脊柱微创技术应重视解剖学的研究

2015-05-27   文章来源:复旦大学附属华山医院骨科 姜建元    点击量:1693 我要说

  当前,各种脊柱微创技术蓬勃发展,在各类脊柱疾患的临床治疗中取得了较好的实际效果和良好的社会效益,越来越多的脊柱外科医师和医疗单位着手开展脊柱微创技术。而众所周知,微创不等于“小切口”,微创技术的开展不仅需要先进设备和特殊器械的支持,更需要临床医师掌握更为全面、详细的局部解剖学知识;鉴于脊柱及毗邻结构的复杂性和重要性,在当前脊柱微创技术日新月异的新形势下需要进一步重视脊柱解剖学的研究与培训。

一、微创手术与脊柱微创

  自1984年Wickham提出微创手术(minimally invasive procedure)这一概念以来,各种微创技术得到了迅猛发展[1]。微创手术泛指为实现同一手术目的,比传统开放手术具有更小侵入性损伤的任何外科操作技术,其涵盖概念要比“内镜手术”(endoscopy surgery)、“小切口手术”(small incision surgery)和“显微手术”(microsurgery)更为广泛。微创手术具体指:在一定医疗风险下避免大切口,采用微小切口或穿刺通道,运用特殊的器械和装置,在影像仪器监视下或导航技术引导下,从正常的解剖结构到达病变组织,使用各种微型的手动或电动器械,在可视条件下完成整个手术过程,以达到比传统或标准的开放手术切口小、组织创伤小、出血少、操作精确度高、效果肯定、术后功能恢复快的目的。由此可见,微创不仅仅是一种技术,更是一种理念、一种手段、一种目的。

  开展脊柱微创,不仅需要探索操作技术的微创,更需要培养治疗理念的微创。脊柱微创手术(minimally invasive spine surgery,MISS)是将传统脊柱手术与微创技术结合,在保证脊柱手术效果的前提下,尽可能减少手术对周围组织创伤和生理功能的干扰,以达到更小的手术切口、更少的组织损伤、更轻的全身反应、更快的康复周期和更好的心理效应的一种技术[2-3]。鉴于脊柱外科临床诊疗疾病特点及治疗要求,脊柱外科术中操作“目标”依次为:脊髓、神经根等神经组织,脊柱固有的骨性结构,脊柱周围的肌肉筋膜以及手术局部的皮肤。由此可以将脊柱微创手术的基本原则归纳为:对脊髓、神经根等神经组织进行安全、有效的减压基础上,尽量减少对脊柱固有骨性及韧带结构的破坏,降低对手术区域肌肉及筋膜组织的损伤,努力减小皮肤切口的长度。换言之,由最早的全椎板切除减压到单侧椎板开窗减压,有效减少了腰椎骨性及韧带结构的破坏,体现了腰椎间盘突出症治疗发展史上的一种微创,Wiltse肌间隙入路的采用降低了骶棘肌损伤程度是一种微创,颈椎前路纵切口到横切口的转变,有效的减小了皮肤切口也是一种微创[4-5]。但需要强调的是,“微创”的精髓是以更小的手术创伤达到与传统开放手术等同或更佳的疗效。如果仅仅是在形式上采用了先进的内窥镜、经皮穿刺技术或其他高新技术获得了外观上的“小切口”, 而对脊髓、神经根等重要组织缺乏行之有效的减压或者因减压不充分、手术操作不当导致所获得的疗效并不优于传统开放手术, 那么所谓的“微创”将变得毫无意义。故进一步深入研究脊柱外科手术操作所涉及的神经组织、骨性结构、筋膜肌肉等软组织之间的解剖层次及毗邻关系,对培养脊柱微创理念、探索脊柱微创技术具有十分重要的意义[6-7]

二、解剖学研究对脊柱微创的现实意义

  1、解剖学研究是开展各种脊柱微创技术的基础

  目前,脊柱微创技术广泛应用于脊柱各个区域多种疾患的临床治疗,而在腰椎退变性疾患的治疗方面最为成熟。自1934MixterBarr开创手术治疗腰椎间盘突出症以来,各种外科技术不断发展,其中多种微创技术伴行其中[4]。这些微创技术的出现与发展,离不开对腰椎局部解剖结构的研究和认识。例如,经皮椎间盘切除术(Percutaneous lumbar discectomy,PLD)、经皮激光椎间盘减压术(Percutaneous laser disc decompression,PLDD)等微创椎间盘内治疗技术的临床开展[8-9],离不开Kambin对腰椎 “安全三角工作区”(出口神经根、下位椎体后上缘与硬膜囊外侧缘之间的区域)解剖研究及概念描述[10]。而由经后方的椎间盘内镜技术MED(Microendoscopic discectomy)到经侧后方椎间孔内镜技术YESS(Yeung endoscopic spinal system)的发展,不仅需要脊柱微创操作器械和设备的革新与进步,更是以腰椎后路局部解剖结构的深入研究和再认识为前提[11]。而基于骶棘肌解剖层次的研究与认识而提出的Wiltse等肌间隙入路,不仅体现了保护肌肉等软组织损伤的微创理念,更为多种微创通道X-tube,Mast Quadrant)的术中操作提供了解剖学依据[5,7]。而近年来新兴的极外侧腰椎椎间融合术(Extreme lateral lumbar interbody fusion,XLIFdirect lateral lumbar interbody fusion,DLIF)[12-13]、经骶前间隙轴向腰椎椎间融合术(Axial lumbar interbody fusion,AxiaLIF)[14]等腰椎微创椎体间融合技术的提出与应用均以腰椎侧方、骶骨前方等操作区域的解剖学研究为基础。

  同样,脊柱其他部位微创技术的开展也是以局部解剖学研究与认识为基础。颈椎方面,经皮齿状突螺钉、C1-2侧块螺钉、颈椎弓根螺钉内固定术,内窥镜辅助下经口咽前路寰枢椎减压术、内镜下前路C1-2微创技术、经颈动脉三角MEDC1-2微创技术,以及MED辅助下的颈椎前路、后路微创技术的临床开展均离不开对颈椎局部前、后路解剖结构及其毗邻关系的研究与认识。而胸、腹腔镜下胸、腰椎前路操作技术、小切口经胸入路、内镜下颈胸接合部前路微创技术的开展与应用均以局部解剖学的深入研究为基础的。各种脊柱微创技术的临床开展,不仅需要微创器械与配套设备的研发与支持,更需要对手术操作区域解剖结构的深入研究和熟练掌握。

  2、熟练掌握局部解剖结构可以提高脊柱微创操作技巧、降低术中并发症

  脊柱外科手术的目的在于彻底解除脊髓及神经根的压迫、恢复或重建脊柱的生物力学稳定性,而要实现这一目的,在传统脊柱手术中清晰的显露是不可或缺的一环,这不仅是为了便于操作,更为重要的是为了减少并发症的发生。脊柱微创技术通常需在腔镜下或小切口内完成,手术视野相对狭小,而且视野中的解剖结构较传统开放手术有很大不同,特别是脊柱毗邻重要的神经、血管和脏器,给脊柱微创手术的开展带来极大的技术困难与挑战。虽然随着各类特殊可视性器械的不断研发,微创操作术中可视范围越来越大,清晰度也越来越高,但相比于传统的手术而言,仍然是处于“管中窥物”的状态。有限的手术视野,操作空间的相对不足一定程度上增加了脊柱微创操作术中神经、血管损伤、硬膜囊撕裂等严重并发症的发生[15]

  没有良好的解剖经验,没有良好的空间思维能力,没有良好的触觉感知能力和实际操作能力,将不可能做好脊柱微创手术。诚如此言,脊柱微创技术不仅需要先进设备的辅助与支持,更需要操作者熟练掌握更为全面、更为详细的局部解剖学知识,具备更高的触觉敏感度、空间辨别能力及能够通过狭窄工作管道而熟练操作的能力。脊柱微创手术的成功很大程度上依赖于手术视野的显露, 而手术视野的显露又取决于操作者对脊柱局部解剖学的掌握程度。因此,操作者针对脊柱微创技术本身的特点及操作要求,深入研究术中操作相关的解剖结构及毗邻关系,熟练掌握操作区域局部解剖结构特征,精通各种解剖学变异,将有效的提高脊柱微创术中操作技巧,一定程度上降低术中操作相关并发症。

三、新形势下,脊柱微创对脊柱解剖学研究与培训的要求

  如上所述,脊柱微创技术的发展离不开脊柱解剖学研究,但近十年来各种脊柱微创技术迅猛发展导致现有的脊柱解剖学研究无法满足实际需求,且逐渐成为制约脊柱微创技术临床应用的瓶颈。脊柱微创技术的掌握通常需要一个陡峭的学习曲线,而该学习过程不仅需要微创基本理论和相关器械设备的培训,更需要系统、完善的脊柱局部解剖学知识培训。目前脊柱微创技术的蓬勃发展一定程度上对脊柱解剖学研究与培训工作提出了更高层次的要求。

  1、脊柱解剖学研究内容需要进一步扩大与细化。

  当前各种脊柱微创技术涉及区域逐渐广泛,内镜下经口-咽或后路上颈椎微创技术、小切口腰椎前路椎体间融合术(Minimal invasive anterior lumbar interbody fusion,mini ALIF)、XLIF、AxiaLIF等微创技术的出现和应用,使脊柱微创技术的应用禁区逐渐缩小,甚至消失,颅颈交界处、上颈椎、骶尾部等区域的微创手术操作临床报道逐渐增多。这些微创技术术中所涉及的局部解剖结构在既往的解剖学研究中较少涉及。如:XLIF的临床应用需要明确腰椎节段血管的走行位置,腰骶丛神经、生殖股神经的走行路径,以及腰节段血管、交感干和腰神经之间的毗邻关系,以及后腹膜与手术入路的关系等[12-13,16-18];而AxiaLIF需要明确骶骨前间隙与直肠等盆腔脏器的位置关系、骶前血管的分布及变异等解剖学知识[14,19]。上述脊柱微创技术的开展与应用不仅要求脊柱应用解剖研究内容进一步扩大,而且微创技术操作“术野狭小”的特点要求脊柱解剖结构的研究与测量进一步具体、详细,从而更好的指导微创技术的术中操作。

  2、脊柱解剖学研究需要以“神经结构”为重心

  大多数脊柱手术操作的首要“目标”即为神经结构的有效减压,而脊柱微创技术术野狭小、操作空间相对不足,术中可参考的解剖标志明显较少,而且显微镜、内窥镜下的脊髓、神经根的形态和位置关系可能与常规开放手术视野中有所不同。这也是脊柱微创操作中神经损伤发生率居高不下的部分原因所在。这需要操作者不仅要了解手术入路的解剖层次,更需要熟练掌握神经结构固有解剖学特征及其毗邻结构的位置关系。然而,综合回顾国内相关文献资料发现,国内现有的脊柱解剖研究资料多来自上世纪70-80年代,当时的研究方法多为对干燥脊柱骨骼标本和(或)X线成像辅助下对骨性解剖结构的数据测量,对新鲜尸体的研究较少,这就直接决定了研究内容的局限性,其研究成果多为骨性结构的直接数据测量,缺少对神经、血管等与脊柱外科手术密切相关结构的研究。近二十年来,随着脊柱外科手术的广泛开展,以及国外相关技术的传播,国内学者对脊柱解剖的研究逐渐增多,这些研究更加着眼于临床实际需求,从手术操作的角度出发,取得了一定的研究成果。但这些应用解剖研究多为“点状”研究,大都未涉及神经结构的具体测量分析。另外,目前的新鲜尸体保存技术以及磁共振神经成像(Magnetic Resonance Neurogphy,MRN)等影像学先进技术的发展为神经结构的解剖学深入研究提供了条件与基础[20-21]。故进一步对神经结构及毗邻结构进行详细、系统研究,将对脊柱微创技术手术入路的进一步探索、国产脊柱微创器械的研发、以及降低术中操作相关并发症的发生等均具有重要意义。

  3、脊柱解剖学研究与培训需要“医师”面向“医师”

  基于脊柱微创技术的应用解剖学研究需要以满足临床实际需求为出发点。现有的脊柱解剖学资料大多由各解剖实验室的解剖学专家负责完成,精确程度、专业水平毋庸置疑,但归根到底,解剖研究成果要运用、服务于临床操作,哪些资料更贴近临床,哪些可排其次,有时对缺乏临床手术操作经验的解剖学者而言具有一定的难度,因而脊柱应用解剖研究需要脊柱外科医师自己动手完成。另一方面,年轻的脊柱外科医师在进入临床前的医学教育阶段,对脊柱固有解剖结构缺乏足够的认识,进入临床后,接触解剖的机会又少之又少,大多数的脊柱外科医师的解剖学知识来自于手术过程中上级医师的言传身教,缺乏系统性、规范性。在此基础上开展脊柱微创操作将不可避免的产生术中出血过多、解剖结构辨别不清、术中神经结构损伤等一系列问题。故对年轻的脊柱外科医师而言,进一步接受脊柱应用解剖的深入培训是必不可少的。因此,笔者认为应用解剖培训作为脊柱微创学习曲线的重要一环,特别是面向已步入临床工作岗位的脊柱外科医师的再教育,也应该由经验丰富的临床医师来完成,即为“医师”面向“医师”的应用解剖培训。

  4、脊柱解剖学研究与培训需要新鲜标本与配套设备

  符合要求的尸体标本是解剖学研究不可或缺的一环,因而对解剖标本的选择需要进行严格规定。目前国内外大量脊柱解剖研究文献中,用于微创研究的标本多经过防腐处理,该类标本在血管、神经组织弹性及肌肉纤维性质,组织脂肪含量等方面都与正常人体大相径庭。笔者认为采用新鲜尸体完成的微创解剖学研究才是最为接近临床实际,能够更好的指导脊柱微创手术操作。另外,基于脊柱微创技术的解剖学研究与培训,需要特定光源、导航仪器、微创器械等相关配套设备的支持,甚至需要完全复制术中操作,以提高脊柱外科医师微创操作状态下对局部解剖结构的分辨能力、触觉敏感水平以及空间辨别能力等,从而最终提高其脊柱微创技术操作水平。

  5、脊柱解剖学研究需要立足自我、寻求创新

  脊柱微创技术尚处于不断更新、不断完善的阶段,尚存在大量的问题有待解决。目前临床应用的脊柱微创技术及配套器械大多是基于欧美等西方人种的解剖学特点而设计、研发。而国人体型相对较小,脊柱骨性及神经结构的解剖学参数可能与西方人种存在一定的差异,我们绝不可完全照搬。基于西方人种解剖学研究所开发的手术入路、手术方法、操作器械等未必完全适用于国人。由此我们在进行脊柱解剖学研究中需要立足自我、总结建立一套完整、详细的国人脊柱解剖学参数,在此基础上,对新兴的脊柱微创手术入路进行国人临床应用的可行性及安全性综合评估,提出合理的改进意见并尝试探索新的微创入路;尝试设计、研发适合国人脊柱微创操作的新型配套器械,以利于脊柱微创技术手术的国内推广与普及,同时可一定程度上减轻国内患者的医疗负担,降低医疗成本。

结 语

  解剖学研究是开展任何脊柱微创技术的前提与基础,当前脊柱微创技术的快速发展对脊柱解剖研究与培训提出了更高的要求。重视脊柱应用解剖学研究与培训,进一步细化局部解剖研究,充分掌握各种脊柱微创技术的解剖学操作知识,正确评估各种微创技术操作安全性,对特定的患者选择恰当的微创技术将一定程度上可以降低脊柱微创手术并发症的临床发生率、提高脊柱微创技术的临床治疗效果、进一步推动脊柱微创技术的繁荣发展。

参考文献
1. Wickham JEA. The new surgery. BMJ, 1987, 295(6613): 1581-2.
2. Jaikumar S, Kim DH, Kam AC. History of minimally invasive spine surgery.  Neurosurgery, 2002, 51(5 Suppl): S1-14.
3.Thongtrangan I, Le H, Park J, etal. Minimally invasive spinal surgery: a historical perspective. Neurosurg Focus, 2004, 16(1): E13.
4. Mixter WJ, Barr JS. Rupture of the Intervertebral Disc with Involvement of Spinal Canal. N Engl J Med, 1934, 211: 210-215.
5. Wiltse LL, Spencer CW. New uses and refinements of the paraspinal approach to the lumbar spine. Spine, 1988, 13(6): 696-706.
6. Kim CW, Siemionow K, Anderson DG, etal. The current state of minimally invasive spine surgery. J Bone Joint Surg(Am), 2011, 93(6): 582-96.
7. Hoh DJ, Wang MY, Ritland SL. Anatomic features of the paramedian muscle-splitting approaches to the lumbar spine. Neurosurgery, 2010, 66(3 Suppl Operative): 13-24.
8. Haaker RG, Senkal M, Kielich T,etal. Percutaneous lumbar discectomy in the treatment of lumbar discitis. Eur Spine J, 1997, 6(2): 98-101.
9. Choy DS. Percutaneous laser disc decompression (PLDD): twelve years' experience with 752 procedures in 518 patients. J Clin Laser Med Surg, 1998, 16(6): 325-31.
10. Kambin P, Gellman H.Percutaneous lateral discectomy of the lumbar spine. A preliminary report. Clin Orthop, 1983, 174: 127-132.
11. Yeung AT. Minimally Invasive Disc Surgery with the Yeung Endoscopic Spine System (YESS). Surg Technol Int, 1999, 8: 267-77.
12. Ozgur BM, Aryan HE, Pimenta L, etal. Extreme Lateral Interbody Fusion (XLIF): a novel surgical technique for anterior lumbar interbody fusion. Spine J, 2006, 6(4): 435-43.
13. Knight RQ, Schwaegler P, Hanscom D, etal. Direct lateral lumbar interbody fusion for degenerative conditions: early complication profile. J Spinal Disord Tech, 2009, 22(1):34-7.
14. Aryan HE, Newman CB, Gold JJ, etal. Percutaneous axial lumbar interbody fusion (AxiaLIF) of the L5-S1 segment: initial clinical and radiographic experience. Minim Invasive Neurosurg, 2008, 51(4): 225-30.
15. Perez-Cruet MJ, Fessler RG, Perin NI. Review: complications of minimally invasive spinal surgery. Neurosurgery, 2002, 51(5 Suppl): S26-36.
16. Benglis DM, Vanni S, Levi AD. An anatomical study of the lumbosacral plexus as related to the minimally invasive transpsoas approach to the lumbar spine. J Neurosurg Spine, 2009, 10(2): 139-44.
17. Banagan K, Gelb D, Poelstra K, etal. Anatomic mapping of lumbar nerve roots during a direct lateral transpsoas approach to the spine: a cadaveric study. Spine, 2011, 36(11): E687-91.
18. Kepler CK, Bogner EA, Herzog RJ, etal. Anatomy of the psoas muscle and lumbar plexus with respect to the surgical approach for lateral transpsoas interbody fusion. Eur Spine J, 2011, 20(4): 550-6.
19. Lindley EM, McCullough MA, Burger EL, etal. Complications of axial lumbar interbody fusion. J Neurosurg Spine, 2011, 15(3): 273-9.
20. Filler AG, Howe FA, Hayes CE, etal. Magnetic resonance neurography. Lancet, 1993, 341(8846): 659-61.
21. Filler AG, Maravilla KR, Tsuruda JS. MR neurography and muscle MR imaging for image diagnosis of disorders affecting the peripheral nerves and musculature. Neurol Clin, 2004, 22(3): 643-82.

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