手术图像导航系统在上世纪90年度初用于脑外科手术，并很快用于脊柱手术。第一根导航下的椎弓根钉于1995年植入，之后，脊柱内固定导航的应用得以缓慢但稳步发展，今年来已成为常规。
已有研究表明，导航下椎弓根植入的位置更为精确。尽管导航下植入椎弓根钉有减少神经损伤的趋势，但导航系统在对患者的临床利益方面，尚未明确。除置钉的精确性方面，导航另一可能的优点为减少术中辐射暴露。尽管术中辐射暴露对患者而言是单一事件，但对手术医生而言，却存在累积效应，可能增加医生罹患癌症的风险。
德国慕尼黑工业大学神经外科的学者们进行了一项前瞻性随机研究，结果表明，腰椎内固定手术中应用导航系统可减少手术医生和患者的辐射暴露，文章于2014年6月发表在Spine上。
该研究纳入的病例为21例连续病例，行下胸椎或腰椎TLIF内固定术，随机分为导航组（10例）和非导航徒手置钉组（11例），两组病例在年龄，性别，体重指数和手术节段方面平等无统计差别（表1）。导航系统为3D图像导航，依据棘突作为参考矩阵，指导椎弓根钉置钉，导航系统登记定位后即无须再透视。
表1导航组和徒手组病人一般情况。
患者摆好俯卧体位，即开始计算辐射剂量，直至手术结束。导航组辐射暴露的情况包括：手术起始透视定位，显露后导航登记定位，植入cage，手术终末椎弓根钉和cage位置确认。徒手组辐射暴露的情况包括：手术起始透视定位，椎弓根钉置钉，cage植入（图1）。
图1导航组和徒手组患者和手术医护人员的辐射暴露。
使用数字放射量测定器评估手术医生的辐射暴露剂量，探头分别置于优势前臂，眼部和胸部铅衣外测定辐射暴露。椎弓根钉植入后测算一次，归零后再测算cage植入的剂量（图2）。患者的累计辐射剂量于手术结束时从C型臂计算得出。
图2 数字放射量测定器置于优势前臂、眼部、胸部铅衣外。
结果表明，手术医生累计辐射剂量，徒手组为导航组的9.96倍。患者的累计辐射剂量，徒手组较导航组高，但无统计学差异（1884.8 cGy·cm2对887 cGy·cm2）（表2）。
表2导航组和徒手组在椎弓根置钉和cage植入时的胸部、手、眼部辐射剂量。
以上结果表明，导航系统能大大减少手术医生的辐射暴露剂量，辐射主要源自术前定位、3D图像获取前的C型臂放置及定位。而且，神经定位亦可减少患者的累计辐射剂量。
本研究首次通过临床随机分类的方法，比较了传统C型臂电视X光机和3D图像导航系统，手术医生和患者辐射剂量的差异。
根据德国职业辐射暴露的年度极限（对于胸部而言），传统的徒手法，允许每名手术医生每年最多植入7895根椎弓根钉。但胸部在铅衣的保护下，辐射剂量于铅衣外测得，那么对眼部而言，极限量为每年10714根椎弓根钉。
尽管目前的手术量离极限量距离甚远，但持续低剂量辐射对人体的危害，尚未明确。而3D导航确能明显减少这种累积的辐射剂量，对医生和患者，均为福音。
