ハイブリッド手術室における脊椎手術の意義

特  集 脊椎外科学の進歩

ハイブリッド手術室における脊椎手術の意義

昭和大学医学部整形外科学講座

  松 岡  彰

は じ め に

 ハイブリッド手術室とは血管撮影室にある高性能 な放射線透視装置を手術室に設置したものであり，

手術台と連動するため，カテーテル治療と外科治療 が同時に行えることから血管外科や脳外科領域で注 目されていた．しかし，近年の血管撮影装置の進歩 により 3D イメージングが可能となり，術中 CT 撮 影も可能であるため脊椎手術での術中画像支援とい う用途に大きく広がりをみせている．当院では 2015 年 4 月，産業用ロボットアームに C-arm を接 続した多軸血管撮影装置の Artis zeego （Siemens 社）を設置したハイブリッド手術室が開設された

（図 1）．本稿ではハイブリッド手術室を使用した脊 椎手術の経験から，その有用性について述べる．

X線透視から術中CT撮影へ

 脊椎手術分野における，交通事故や転落外傷によ る脊椎骨折に対する脊椎固定術，転移性脊椎腫瘍や 腰部脊柱管狭窄症，腰椎すべり症などに対する除圧 固定術，思春期側弯症や姿勢異常による ADL 障害 を主訴とする脊柱変形に対し行う脊椎矯正固定術で は，椎弓根スクリュー（Pedicle Screw：PS）を椎 弓根から椎体内へ適切に設置することが最大限の固 定力を得るために必要な手術手技であり，大血管，

神経損傷などの合併症を回避するうえでもその安全 性と低侵襲性が求められている．

 脊椎固定術における画像支援は C-arm 型 X 線透 視から得られる 2D イメージでの PS 設置が現在で も標準である．そのため，逸脱した PS による術後 神経・血管障害合併症やインプラントの緩みによる 固定力および矯正不足により再手術を要した報告が あるのに対し，安全な PS 設置を目的とした刺入精 度の報告が数多くされている

．Artis zeego が導

入されたことで，これまでの透視装置と違って技術 的に大きなメリットになったのは 3D イメージング から得られる術中 CT 画像である．Artis zeego の C-arm は術野を中心に 200°回転することが可能な ため，PS 設置後に CT 撮影を施行し，術中 CT 画 像から逸脱の確認ができるため至適位置への PS 設 置が格段に向上することで手術終了時における術者 の安心感にも繫がる

．

ハイブリッド手術室の有用性について

 今回，ハイブリッド手術室における脊椎手術の意 義および有用性について述べるにあたり脊椎固定術 に術中 CT 撮影を用いた症例と X 線透視を用いた 症例の胸腰椎および仙骨（T1 〜 S1）の PS 刺入精 度を比較検討した．

対象と方法

 2015 年 4 月〜 2018 年 12 月にハイブリッド手術 室を使用し脊椎固定術を施行した 178 例（ハイブ リッド群）〔男性 73 例，女性 105 例，平均年齢 68.2 歳（18 〜 88），PS：1,463 本 〕 と，2013 年 〜 2015 年に X 線透視下で脊椎固定術を施行した 80 例（透 視群） 〔男性 32 例，女性 48 例，平均年齢 67.4 歳（18

〜 84），PS：427 本〕を対象とした．

 ハイブリッド群の疾患は変性疾患 81 例（PS：

426 本），脊柱変形 49 例（PS：730 本），外傷 20 例

（PS：70 本），転移性腫瘍 12 例（PS：93 本），脊椎 炎 12 例（PS：90 本 ）， 思 春 期 特 発 性 側 弯 症 4 例

（PS：54 本），透視群は変性疾患 52 例，外傷 12 例，

転移性腫瘍 10 例，脊椎炎 6 例であった（表 1）．

 検討項目として，PS の逸脱は両群ともに術後

CT 画像にて評価し，Rao らの椎弓根・椎体逸脱分

類を用いた

（表 2）．また，ハイブリッド群では術

中 CT 撮影後に逸脱を確認し術中に修正した PS の

椎体高位，逸脱方向，疾患について評価した．な お，PS 逸脱の統計学的分析にはカイ 2 乗検定を用 いた．

結  果

 PS の刺入精度 Grade 0（完全に椎弓根内に留まっ ている PS）は，ハイブリッド群 1,410 本（96.4％），

透視群 394 本（92.3％）で，両群間に有意差を認め

た（p ＜ 0.001）．逸脱を認めた PS は，ハイブリッ ド群 52 本（3.6％），透視群 33 本（7.7％）であった．

Grade 1 の PS は，ハイブリッド群 43 本（2.9％），

透視群 21 本（4.9％）で，両群間に有意差を認めな かった（p ＝ 0.057）．Grade 2 の PS は，ハイブリッ ド群 5 本（0.3％），透視群 10 本（2.3％）で，両群 間に有意差を認めた（p ＜ 0.001）．Grade 3 の PS は，

ハイブリッド群 4 本（0.3％），透視群 2 本（0.5％）

で，両群間に有意差を認めなかった（p ＝ 0.529）．

合併症として有症状の神経・血管損傷を引き起こす 逸脱は Grade 2 以上であると考えられ，Grade 2・

3 の PS は，ハイブリッド群 9 本（0.6％），透視群 12 本（2.8％）で，両群間に有意差を認めた（p ＜ 0.001）（表 3）．両群ともに神経・血管損傷による再 設置手術症例は認めなかった．

 逸脱方向に関して，外側逸脱はハイブリッド群 19 本（36.5％），透視群 14 本（42.4％），内側逸脱 は ハ イ ブ リ ッ ド 群 18 本（34.6％）， 透 視 群 11 本

（33.3％），前方逸脱はハイブリッド群 8 本（15.4％），

図 1 ハイブリッド手術室

表 1 ハイブリッド群と透視群の比較

ハイブリッド群（n ＝ 178） 透視群（n ＝ 80）

年齢 68.2（18 〜 88） 67.4（18 〜 84）

性別 M/F＝73/105 M/F ＝ 32/48

疾患 変性疾患 81（45.5％） 52（65.0％）

   脊柱変形 49（27.5％） 0

   外傷 20（11.2％） 12（15.0％）

   転移性腫瘍 12（ 6.7％） 10（12.5％）

   脊椎炎 12（ 6.7％）  6（ 7.5％）

   思春期特発性側弯症  4（ 2.2％） 0

PS（本） 1,463 427

表 2 椎弓根と椎体前方逸脱の分類 椎弓根逸脱 椎体前方逸脱 Grade 0 逸脱なし 逸脱なし Grade 1    ＜ 2 mm    ＜ 4 mm Grade 2 2 〜 4 mm 4 〜 6 mm Grade 3    ＞ 4 mm    ＞ 6 mm

表 3 各分類における PS 逸脱数

ハイブリッド群 透視群 p-value ＊ PS（本） 1,463 427

Grade 0 1,410（96.4％） 394（92.3％） ＜ 0.001 Grade 1   44（3.0％）  21（ 4.9％）    0.057 Grade 2    5（0.3％）  10（ 2.3％） ＜ 0.001 Grade 3    4（0.3％）   2（ 0.5％）    0.529 Grade 2, 3    9（0.6％）  12（ 2.8％） ＜ 0.001

＊カイ二乗検定

透視群 5 本（15.2％），尾側逸脱はハイブリッド群 7 本（13.5％），透視群 3 本（9.1％）であった．両群 ともに外側逸脱が最も多く，頭側逸脱は認められな かった（表 4）．

 また，ハイブリッド群で術中 CT 撮影時に逸脱を 確認し術中に修正し得た PS は 110 本（13.3％）で あった．内訳は，内側逸脱が 77 本（70％），外側逸 脱が 28 本（25.5.％），尾側逸脱が 5 本（4.5％）であっ た（図 2）．術中修正した逸脱を疾患別で比較する と，脊柱変形が 69 本（9.4％）と最も多く，変性疾 患では 28 本（6.6％），外傷では 5 本（7.1％），転移 性 脊 椎 腫 瘍 で は 7 本（7.5％）， 脊 椎 炎 で は 1 本

（1.1％），思春期特発性側弯症は 0 本であった（図 3）．

代表症例を図 4 と図 5 に示す．

考  察

 椎弓根スクリューは，従来のフックやワイヤーよ りも固定力が得られることから脊椎固定術おける標 準的な手術手技となっている．また，脊柱変形に対 する矯正固定術では，PS の適切な設置による強固 な固定力が求められるうえに，椎体の回旋変形を伴 うため適切な設置が得られないと，神経・血管損傷

や矯正損失による再手術を必要とすることがある．

近年，安全な PS 設置を目的とした刺入精度の報告 は数多くされており，その刺入精度は X 線透視で は 59 〜 85％，ハイブリッド手術室では 88％，CT ナビゲーションシステムでは 88 〜 99％と報告され

ている

．当院の刺入精度が 96.4％であること

から，他のハイブリッド手術室を用いた報告と比較 しても精度は高く，現在もっとも精度が高いとされ る CT ナビゲーションシステムとも同等の精度であ るといえる．

 Bydon らは術中 CT を用いて 9％の PS を術中修 正したと報告している

．当院では 13.3％の逸脱を 術中に修正したことで，Grade 2 以上の逸脱を 0.6％

に低減することができた．また，術中修正した PS の 48.2％が脊柱変形症例であることから，PS の適 切な設置が困難であり，強い矯正固定力を要する脊 柱変形症例におけるハイブリッド手術室の有用性は 高いと考えられる．PS 刺入の難易度は設置する椎 弓根の径や側弯変形に伴う回旋（凹側，凸側）に よって異なる．脊柱変形症例では側弯頂椎に近づく につれ椎体が凸側に回旋するため，椎体高位に応じ た刺入位置と角度を考慮する必要があり，術前 CT

図 2 術中修正した椎弓根スクリュー（高位・逸脱方向） 図 3 術中修正した椎弓根スクリュー（疾患別）

表 4 PS の逸脱方向

外側 内側 前方 尾側

ハイブリッド群（n ＝ 52） 19（36.5％） 18（34.6％） 8（15.4％） 7（13.5％）

透視群（n ＝ 33） 14（42.4％） 11（33.3％） 5（15.2％） 3（ 9.1％）

画像を用いたプランニングが必要不可欠である．し かし，脊椎手術は腹臥位での手術が多く，脊椎の可 動性から術前 CT とアライメントが異なる．そのた め，術中体位で CT 画像を得られるハイブリッド手 術室の高度変形症例における有用性は高い

．  脊椎手術におけるハイブリッド手術室の利点とし ては，透視画像の解像度が従来の透視装置よりも優 れていること，40

50 cm の大型フラットパネル

により 1 度に広範囲の撮影が可能で，手術台とも連 動しているため操作性も良好である．そして，リア ルタイム CT 画像が得られることである

．それ により，術後合併症につながるような PS 逸脱がな いことを術中に確認できることは，患者のみならず 術者にとっても有用であると考える．しかし，問題 点として，C-arm の開口スペースが 80 cm と限られ ているうえに大型フラットパネルが付いているた

図 4 症例提示 82 歳 女性 後側弯変形．

a：初回マーカー設置後．側弯変形により椎体回旋を認める L4 高位における外側逸脱．

b：マーカー再設置後．刺入位置と角度を修正し至適位置に設置．

c：術後 CT．術中修正により椎弓根スクリューの逸脱を回避

図 5 症例提示 81 歳 女性 後側弯変形．

a：初回マーカー設置後．側弯変形により椎体回旋を認める T12 高位における内側逸脱．

b：再設置後．大動脈との位置関係を確認したうえで，刺入角度を修正し至適位置に設置．

め，術中のインストゥメンテーション操作に支障を きたすこと，患者被爆量の増加があるとされる

． ハイブリッド手術室ではスムーズな手術進行のため に放射線技師を含めたコメディカルスタッフとの連 携が重要となるが，この点は運営開始当初と比べて 改善したと考えている．脊椎手術において外科的手 術手技向上のために努力し続けなければならない が，高度変形症例の脊椎手術を数多く行う当脊椎外 科センターにおいて，術中 C-arm CT を用いた画像 支援ハイブリッド手術室はより安全で正確な手術を 目指すうえで有用である．

文  献

1） Chiu CK, Kwan MK, Chan CY,  . The accu- racy and safety of fluoroscopically guided per- cutaneous pedicle screws in the lumbosacral  junction and the lumbar spine: a review of 880  screws.  . 2015;97-B:1111‑1117.

2） Bydon M, Xu R, Amin AG,  . Safety and ef- ficacy of pedicle screw placement using intra- operative computed tomography: consecutive  series  of  1148  pedicle  screws. 

. 2014;21:320‑328.

3） 松居祐樹，小谷善久，ゴンチャル・イワン．脊 椎固定術における O-arm Navigation 使用，非 使 用 例 の 精 度 比 較． ．2018;9:162‑

165．

4） Knafo S, Mireau E, Bennis S,  . Operative  and perioperative durations in O-arm vs C-arm  fluoroscopy for lumbar instrumentation. 

（ ）. 2018;14:273‑278.

5） 廣瀬友彦，大塚和俊，長野博志，ほか．ハイブ

リッド手術室を使用した脊椎手術の経験．中四 整外会誌．2015;27:277‑281．

6） Rao G, Brodke DS, Rondina M,  . Compari- son of computerized tomography and direct vi- sualization  in  thoracic  pedicle  screw  place- ment. J Neurosurg. 2002;97（2 Suppl）:223‑226.

7） Kageyama  H,  Yoshimura  S,  Uchida  K,  .  Advantages and disadvantages of multi-axis  intraoperative angiography unit for percutane- ous  pedicle  screw  placement  in  the  lumbar 

spine.  （ ）. 2017;57:481‑

488.

8） Shin MH, Hur JW, Ryu KS,  . Prospective  comparison  study  between  the  fluoroscopy- guided  and  navigation  coupled  with  O-arm- guided pedicle screw placement in the thoracic 

and lumbosacral spines.  . 

2015;28:E347‑E351.

9） Shin  MH,  Ryu  KS,  Park  CK.  Accuracy  and  safety in pedicle screw placement in the tho- racic and lumbar spines: comparison study be- tween  conventional  C-arm  fluoroscopy  and  navigation  coupled  with  O-arm（R） guided 

methods.  . 2012;52:204‑

209.

10） Shin  BJ,  James  AR,  Njoku  IU,  .  Pedicle  screw navigation: a systematic review and me- ta-analysis  of  perforation  risk  for  computer- navigated versus freehand insertion. 

. 2012;17:113‑122.

11） 大橋洋輝，川村大地，谷  諭，ほか．「AR- TIS pheno」を導入したハイブリッド手術室に おける脊椎脊髄手術．脊椎脊髄ジャーナル．

2018;31:963‑968.