计算机辅助手术导航系统(CASNS)是三维定位系统,其原理基于全球卫星定位系统。预先扫描得到物体,通过计算机合成三维图像并建立虚拟坐标空间,手术过程中导航仪追踪带有定位器的手术器械在物体中的位置(实际坐标空间),将两个坐标空间匹配就可实时显示定位图像。CASNS由扫描CT、导航工作站和能够发射信号的手术器械组成。该技术最早应用于颅脑外科,1993年Steinmann等将其用于脊柱外科,此后逐渐发展,目前我国一些大型医院也开展了这项手术。
     在脊柱外科手术中CASNS主要用于辅助椎弓根螺钉置入。通过预先CT扫描,导航工作站提供患者脊柱的15 cm×15 cm×15 cm三维图像,在腰椎通常可包括3个椎体,术者使用带有信号发射装置的手术器械在此区域操作,在矢状、横断和冠状平面可以看到器械所在位置和尖椎进入椎体的方向和角度,从而帮助完成椎弓根钉道的准备,避免损伤脊髓和马尾神经,并且可以测量适宜的螺钉长度。
     CASNS的出现提高了椎弓根螺钉置入的准确性,在Laine T等的研究中,应用CASNS 椎弓根螺钉穿破率为4.1％,而传统技术穿破率为15. 9 ％。北京大学第三医院骨科自2004年7月开始使用CASNS技术,在最初16例手术中置入了76枚椎弓根螺钉,其中5枚(6.5％)螺钉破出椎弓根皮质,其余螺钉的真实位置与虚拟位置一致。我们的术中穿破率高于Laine的结果,原因是对导航图像有学习辨认的过程,导航中的注意事项需要学习摸索以减少失误率。

     CASNS不仅提高了现有手术的精度,还有更广阔的应用前景。
     1. 用于颈椎尤其是上颈椎手术。颈椎的椎弓根窄小,周围有重要的血管和脊髓组织,利用现有透视方法置入椎弓根螺钉难度较大,通过CASNS可提高手术成率。颈椎导航手术的主要难点是,颈椎相对胸、腰椎活动度大,手术过程中颈椎椎体位置的相对变化会导致导航失误。因此颈椎最好用头架与躯体固定在一起,但常用固定装置中的金属会干扰CT扫描。
     2. 用于微创手术。国内现有的经皮椎弓根固定器械有专用的经头或尾侧导入固定棒的装置,由于手术不用剥离椎板的肌肉,术后患者恢复快,40天时复查行动如常,可以完成腰椎后伸和前屈。主要问题是多数脊柱手术需要植骨或减压,因此要同时探索微创植骨和减压方法。微创植骨技术相对简单,配合微创椎弓根置入技术可以治疗部分胸腰椎骨折和不需要减压的腰椎滑椎患者。
     3. 用于关节外科和四肢创伤骨科,配合特殊软件辅助置入髋臼杯。膝关节置换中替代传统的器械定位。另外,还可用于四肢骨折固定甚至交叉韧带重建手术中隧道的定位。
     经过10年的发展,CASNS尚未完善,一些问题还有待解决,如术中存在误差,手术操作增加和时间延长,前期投入较大,经济效益不显著等。因此CASNS仍然是一种高端技术,只能在个别大型医院开展。