图像引导手术在神经外科手术中有很长的使用历史，最初是作为治疗大脑肿瘤的微创立体定向手术的补充而开发的。图像引导的创新帮助外科医生执行更安全，侵入性更小的手术，以消除曾因其位置与关键解剖特征相关而被认为无法操作的脑肿瘤。发现脑室造影，因为他在一张患有开放性，穿透性头部损伤的患者的射线照片中注意到，当心室充满空气时，成像得到改善。基于这一概念，设计了脑电图，其中脑周围的脑脊液通过腰椎穿刺排出，并用空气，氧气或氦气取代，以更好地对大脑中的结构进行X射线成像; 这允许“计算基底神经节和丘脑中的目标的立体定位坐标，因为它们与第三脑室具有明确且稳定的关系”。在商业上可获得的计算机断层扫描改进了医学成像，因为它允许图像的三维重建以进一步改善大脑的立体定向协调。当磁共振成像技术得到更多应用时，又出现了另一次技术飞跃，从而改善了软组织和大脑的成像。

今天，图像引导技术的进步是医学影像创新这一辉煌历史的下一步。由于手术区域中相关解剖结构的可视化的限制，脊柱手术本质上是苛刻的，随后需要外科医生基于术前成像和解剖学经验来操作以直观地做出关于周围的，通常隐藏的解剖关系的判断。涉及肿瘤的脊柱手术的复杂性对颅骨手术提出了许多类似的挑战对患者独特解剖结构的可靠和准确成像是至关重要的。尊重肿瘤边缘在原发性脊柱肿瘤中尤其重要，其中妥协可导致肿瘤复发。

脊柱肿瘤手术的多种形式的图像引导技术可以提高手术安全性，改善患者预后，加快手术速度，改善居民教学。为了最好地利用外科医生可用的成像技术，最大限度地提高患者解剖结构的互相关性，并在手术区域使用器械，同时尽量减少误差。在脊柱手术中成功使用图像引导技术的一个例子是针对复杂病例优化椎弓根螺钉插入。一篇关于椎弓根螺钉置入的评论文章发现，采用解剖学技术，而使用图像引导技术。类似于在椎弓根螺钉放置期间给出的考虑因素，脊柱原发性肿瘤的手术切除提出了复杂的解剖学需求，尤其是一旦肿瘤侵入周围组织。在决定外科手术和方法时，需要同时评估软组织和骨骼结构。当在具有复杂病理学和溶骨性骨的脊柱中操作时，通常完全切除肿瘤可能导致对脊柱结构完整性的损害。已经证明使用图像引导技术对椎弓根螺钉放置显着有益，并且已经显示用于重建脊柱的类似技术也有利于肿瘤手术。

许多成像方式已经证明在神经外科手术中有效包括计算机断层扫描，磁共振成像，扩散张量/加权成像，荧光引导成像，甚至超声。术前用于手术计划以及术中用于神经导航的图像引导用于确保根据术前目标切除良性和恶性肿瘤。在过去的二十年中，图像引导技术的动态领域不断发展并提高了成像精度，从而使许多患者的结果最大化。在脊柱肿瘤学中使用图像引导是一个新领域，关于该主题的科学文献和数据开始增长。本次审查的目的是评估目前正在使用的众多图像引导模式的已发表文章，并触及用于脊柱不同类型肿瘤的独特和确定的神经外科手术方法。还将介绍图像引导技术在居民教育方面的益处，有关辐射照射的考虑因素以及注册技术的局限性。

对患者使用成像的一个重要考虑因素是患者和手术人员的辐射水平。暴露于电离辐射与恶性肿瘤的发展有关，包括但不限于甲状腺癌，乳腺癌，肺癌和血液癌。电离辐射暴露对癌症发展时间的影响是基于辐射暴露的频率和严重程度。任何级别的辐射暴露都与患者和医务人员的后果相关，脊柱外科医生应特别注意辐射风险，因为这是每天可能遇到辐射暴露的医学专业之一。在这里将评估辐射暴露考虑因素与图像引导疗法的关系。

一项研究文章评估了使用标准透视与使用计算机辅助导航的荧光透视相比，辐射暴露是否不同，发现通常使用导航系统会减少对工作人员的辐射照射。一项对使用椎弓根螺钉进行颈椎，胸椎或腰椎骨折固定的患者进行的一项研究发现，使用计算机断层扫描计算机辅助手术可明显减少术中放射线照射。可获得各种不同的计算机断层摄影成像模态，并且辐射暴露随每个变化而变化。用于放置椎弓根螺钉杆构造的计算机辅助图像引导系统的另一项研究发现，当使用图像引导时，对于操作外科医生的躯干暴露于电离辐射的统计学显着减少。

然而，重要的是要记住许多导航系统涉及使用术前获取的计算机断层扫描图像，然后将其与术中成像和配准配对。一些研究显示计算机断层扫描图像与单纯荧光X射线图像相比，患者的辐射增加。一项研究量化了放射暴露，比较术中透视和术中便携式锥形束计算机断层扫描用于脊柱成像。平均而言，这意味着在使用计算机断层扫描时，横向图像的辐射曝光量增加，前后图像的辐射曝光量增加。外科医生应权衡在手术过程中使患者暴露于辐射增加的风险和益处。

除了所使用的成像类型之外，外科医生与手术室中的相关的位置也是最小化电离辐射暴露的考虑因素。众所周知，最高量的辐射最接近辐射源。然而，基于外科医生，患者的定位确实存在变化。在一项研究中，作者报告说，在荧光透视成像中，当外科医生位于光束源的同侧而不是光束源的对侧时，躯干的辐射剂量率明显更高。同时发现随着距光束源和背部体表面的距离增加，辐射水平显着下降。对接受椎弓根螺钉固定的患者的另一项研究发现，外科医生的放射剂量在“源上位”而不是在“源下位”时最小化; 得出的结论是，当放置在透视上方和另一侧时，外科医生的放射线会减少。

职业辐射风险是一个真实的实体，并且所有应定期接触辐射的医护人员都应该知道。可采取措施确保安全并尽量减少手术过程中的辐射暴露，并在适当时选择能够最大限度地减少患者和工作人员的辐射照射的程序。一项研究发现，与医生以外的医护人员相比，整形外科医生的终生癌症发病率高出。医务人员应注意医疗成像引起的辐射照射，并考虑通过使用保护屏障，屏蔽和铅来确保安全，以防止电离辐射的潜在负面长期影响。在可能的情况下，应考虑将计算机断层扫描的使用替换为其他选项，如超声波检查或磁共振成像。

手术切除目前是许多硬膜内，硬膜外和原发性脊髓肿瘤的初始治疗策略。精确的图像引导对于在许多脊柱肿瘤的完全切除中取得成功是至关重要的，无论是为患者尝试手术治疗还是通过改善使人衰弱的症状来改善患者的生活质量。正如在本文引用的众多研究中所见，脊柱肿瘤切除术中的图像引导技术在治疗许多不同的原发性和转移性脊柱肿瘤方面已显示出显着的疗效。在改进螺钉固定程序中已经很好地确立了图像引导的功效。许多人已经使用这些相同的技能并应用它们以有利地接近各种肿瘤切除和稳定程序。图像引导技术是外科医生对相关神经血管和骨折脊柱解剖学知识的重要补充，并且是外科医生可以评估的另外一个极好的信息来源，可以帮助实时进行手术决策。与当前标准成像程序相比，具有与实时患者解剖相关的术前成像可以用作肿瘤切除的优势。然而，确保实时解剖与图像引导重建之间的准确关联是图像引导干预中许多常见缺陷的根源。与当前标准成像程序相比，具有与实时患者解剖相关的术前成像可以用作肿瘤切除的优势。然而，确保实时解剖与图像引导重建之间的准确关联是图像引导干预中许多常见缺陷的根源。与当前标准成像程序相比，具有与实时患者解剖相关的术前成像可以用作肿瘤切除的优势。然而，确保实时解剖与图像引导重建之间的准确关联是图像引导干预中许多常见缺陷的根源。

外科医生必须仔细评估并确保术前扫描重建与术中成像和解剖结构之间不存在不匹配。图像引导的目标是改善外科医生对于经常扭曲的术中脊柱解剖结构的定位; 术前和术中解剖结构的不匹配将从根本上消除这种益处，从而引起安全问题。应该注意过度依赖图像引导，因为这些不匹配很容易导致关键神经血管结构的损伤和不正确的螺钉放置。外科医生对解剖学和手术技术的了解可以帮助规避由于与图像引导导航的解剖学差异而可能发生的这些问题。

导航技术的另一个重要考虑因素是时间。例如，在椎弓根螺钉的放置中，具有基于精确放置椎弓根螺钉的位置重建的术前知识将有助于在手术中加速螺钉放置过程。但是，注册技术，参考框架，探针/计算机硬件和其他设备的设置也应考虑其时间价值，因为它可能会延长手术的实际长度，使其长于当前的荧光透视辅助螺钉放置。随着图像引导技术变得更加优化，将发现它将成为一个更快速的注册和设置过程。最终，基于重建成像和术中配准，可以更加自信和准确地放置螺钉。

标准荧光透视使用在螺钉固定程序中非常常见，并且还具有与图像引导导航功能相结合的能力，通过脊柱的侧视图，然后将探针登记到解剖结构，使得探头可以相对于横向图像显示在屏幕上。然而，对于透视技术存在一个主要限制，因为大多数脊柱螺钉固定手术的关键平面是轴向平面，这是唯一可以明确证明通过内侧移位螺钉侵犯椎管的平面。基于计算机断层扫描和磁共振成像的导航系统通过允许轴向图像在手术中与图像引导导航配对来帮助规避该问题。

脊柱的计算机断层扫描或磁共振成像图像引导导航允许更多解剖细节，但除了图像配准不匹配之外还面临其他考虑因素。随着术中登记不良，可能导致不匹配的其他因素包括术中无意识的脊柱活动，包括患者呼吸，手术团队靠在桌子上，或者桌子位置发生变化。变化也可以基于从术前成像到手术时间的时间内的解剖学变化以及基于外科医生用图像引导系统训练的不准确性而发生。术前计算机断层扫描扫描与手术室实时成像之间的不匹配也可能与术前计算机断层扫描扫描执行期间患者的位置以及术中位置。

当有经验的外科医生知道如何导航成像设备提供的可能的差异和“误解信息”时，最好使用图像引导。除了信息的误传之外，脊柱外科手术的另一个重要限制是缺乏可靠的配准，由于周围的刚性颅骨结构，其能够进行导航颅外科手术。开发与软组织相互作用而不改变周围组织空间分布的“智能工具”可以帮助研究人员避免在解剖学和虚拟现实之间存在“不匹配”时可能出现的无法容忍的导航错误。

新的图像引导技术正在研究中，未来对于脊柱成像以及改善患者随后的治疗策略和结果仍然很有希望。从文献评估来看，将计算机断层扫描成像与三维重建软件配对以及使用探针进行术中配准似乎是各种机构的图像引导导航的常用方法。对于硬膜内肿瘤，期望磁共振成像的进一步发展与三维重建软件配对，以在计算机断层扫描成像面临限制的情况下继续改善手术准确性。虽然完全切除并不总是可以实现或需要，但成像的进步将使能够帮助患者最大限度地发挥其神经和身体功能，反过来他们的生活质量。脊柱肿瘤手术的多种形式的图像引导技术可以提高手术安全性，改善患者预后，加快手术速度，改善居民教学。图像引导技术将继续涉及，并且各种外科亚专科技术对类似技术的使用将有助于将图像引导技术定义为许多程序的标准工具。