骨科手術(shù)機(jī)器人在個(gè)體化椎間孔鏡穿刺導(dǎo)向中的應(yīng)用

劉維克，夏樂，楊同崗，李曉光，孫連學(xué)

(山東省濱州市中醫(yī)醫(yī)院脊柱外科，山東濱州 256600)

在椎間孔鏡BEIS技術(shù)中，準(zhǔn)確的穿刺可獲得更廣闊的鏡下操作空間[1]，若穿刺不準(zhǔn)會(huì)導(dǎo)致工作通道放置不到位，勉強(qiáng)上鏡后難以獲得足夠的操作空間，也容易引起相應(yīng)的并發(fā)癥[2]。反復(fù)的穿刺會(huì)增加患者的痛苦，甚至損傷重要臟器；多次調(diào)整穿刺路徑的操作會(huì)增加手術(shù)輻射量，容易造成職業(yè)病，以及產(chǎn)生醫(yī)療風(fēng)險(xiǎn)事故。

“天璣”骨科機(jī)器人系統(tǒng)由國(guó)內(nèi)自主研發(fā)，現(xiàn)已應(yīng)用于脊柱及創(chuàng)傷等外科領(lǐng)域[3]，尤其在椎弓根釘植入等脊柱疾病的操作方面已經(jīng)趨于成熟，理論上機(jī)器人輔助定位能快速、準(zhǔn)確地確定穿刺點(diǎn)和穿刺路徑，但在實(shí)際操作中，存在一定的問題：手術(shù)機(jī)器人在術(shù)中需要安裝“示蹤器”，常規(guī)腰椎手術(shù)示蹤器需要借助“棘突夾”固定在患者棘突上，而脊柱內(nèi)鏡手術(shù)通常為局麻手術(shù)，患者很難耐受安裝“棘突夾”，并且與脊柱內(nèi)鏡手術(shù)的“微創(chuàng)”理念不符。脊柱三維掃描定位需要拍攝256張不同角度照片，雖減少了醫(yī)護(hù)人員輻射量，對(duì)患者造成的輻射有增無減。為此，本院改進(jìn)骨科手術(shù)機(jī)器人輔助穿刺的方式，采用示蹤器體表固定法，解決“示蹤器”安裝的問題，創(chuàng)新性地在機(jī)器人輔助定位中應(yīng)用創(chuàng)傷二維正、側(cè)位定位法，使術(shù)中透視次數(shù)大大減少。為評(píng)測(cè)改進(jìn)后骨科手術(shù)機(jī)器人在椎間孔鏡中應(yīng)用的安全性和有效性，現(xiàn)用臨床隨機(jī)對(duì)照實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證，報(bào)道如下。

1 資料與方法

1.1 一般資料

選取2018年4月～2019年6月入院接受椎間孔鏡手術(shù)的腰椎間盤突出癥患者60例，術(shù)前對(duì)患者影像資料進(jìn)行分析，根據(jù)白一冰[1]BEIS技術(shù)理論，穿刺達(dá)到中央椎管區(qū)域?yàn)榇┐坛晒Α?/p>

納入標(biāo)準(zhǔn)：①腰痛及單側(cè)下肢放射性腿痛；②影像學(xué)檢查示單節(jié)段椎間盤突出；③系統(tǒng)保守治療未見效。排除標(biāo)準(zhǔn)：①腰椎滑脫及腰椎不穩(wěn)患者；②伴有嚴(yán)重腰椎管狹窄；③術(shù)后復(fù)發(fā)再次接受手術(shù)；④脊柱結(jié)核、腫瘤。將60例患者分為A組(傳統(tǒng)組)30例，其中男15例，女15例，年齡21～52歲，平均年齡38.5歲；B組(應(yīng)用機(jī)器人組)30例，其中男17例，女13例，年齡19～53歲，平均年齡36.5歲。兩組患者年齡、性別無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P>0.05)。

1.2 穿刺方法

兩組患者均使用示蹤器體表固定法，避免了棘突固定切口，均在局麻下開展手術(shù)。采用“天璣”骨科手術(shù)機(jī)器人手術(shù)系統(tǒng)自帶脊柱定位系統(tǒng)(即三維定位軟件)和創(chuàng)傷定位系統(tǒng)(即二維定位軟件)，進(jìn)行規(guī)劃定位。

A組行機(jī)器人輔助下傳統(tǒng)椎間孔鏡三維定位穿刺：患者采取俯臥位，按正規(guī)脊柱手術(shù)在施術(shù)部位行三維掃描，重建后輸入機(jī)器人主機(jī)，按照標(biāo)準(zhǔn)規(guī)劃路線后，啟動(dòng)機(jī)械臂到穿刺點(diǎn)。B組應(yīng)用骨科手術(shù)機(jī)器人輔助下二維定位穿刺：患者采取側(cè)臥位(也可以俯臥位)，利用創(chuàng)傷組二維定位法，即只需正位、側(cè)位兩張照片，輸入主機(jī)規(guī)劃路線，啟動(dòng)機(jī)械臂到穿刺點(diǎn)。見圖1。

因?yàn)閭鹘y(tǒng)脊柱三維定位法已經(jīng)為臨床熟悉，以下主要介紹應(yīng)用機(jī)器人二維定位操作要點(diǎn)：①不采用脊柱三維掃描定位，采用創(chuàng)傷組二維正、側(cè)位定位法，減少了透視量，節(jié)省了手術(shù)時(shí)間。②數(shù)據(jù)采集成功后，在主機(jī)上規(guī)劃路線(即側(cè)位經(jīng)過上關(guān)節(jié)突尖部到達(dá)下位椎體后上角，正位經(jīng)過上關(guān)節(jié)突尖部到達(dá)椎間隙下位椎體上終板正中點(diǎn))。③啟動(dòng)機(jī)械臂運(yùn)動(dòng)到規(guī)劃進(jìn)針點(diǎn)，裝接工作套筒，穿刺針經(jīng)工作套筒穿刺至上關(guān)節(jié)突尖部，依次上導(dǎo)絲、環(huán)鉆，而后完成工作套筒的放置，接通脊柱內(nèi)鏡系統(tǒng)，進(jìn)行手術(shù)。對(duì)關(guān)節(jié)增生程度重的患者，沿導(dǎo)絲用環(huán)鉆行椎間孔成形后，工作套筒可放到預(yù)期的位置。

圖1 安裝示蹤器，機(jī)器人設(shè)計(jì)穿刺路線

1.3 觀察指標(biāo)

分別記錄兩組穿刺成功次數(shù)、透視次數(shù)、穿刺時(shí)間、手術(shù)時(shí)間及術(shù)后3 d及1個(gè)月的VAS及JOA評(píng)分。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

2 結(jié)果

兩組患者術(shù)后腰腿痛癥狀即刻緩解,術(shù)中患肢直腿抬高見神經(jīng)根滑動(dòng)良好，術(shù)后療效滿意，并且在術(shù)后隨訪中未出現(xiàn)樣本脫落。

兩組患者多數(shù)穿刺成功，但應(yīng)用機(jī)器人二維組成功率稍高(29 vs 27)，這與在定位過程中拍片少、身體發(fā)生位移的概率少有關(guān)。因位置變化、穿刺未成功的患者，在重新定位達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)后或運(yùn)用椎間孔二次成形后，順利完成手術(shù)，但手術(shù)時(shí)間延長(zhǎng)。

透視次數(shù)方面比較,B組為2次,A組傳統(tǒng)組為256次；穿刺時(shí)間方面,B組(15±3.01)min,A組(29.32±8.32)min,差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.01).

術(shù)后3 d、1個(gè)月VAS評(píng)分與JOA評(píng)分方面，兩組間差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)，見表1。

表1 兩組穿刺方法相關(guān)指標(biāo)比較

3 討論

Emma認(rèn)為[4]：骨科手術(shù)機(jī)器人對(duì)微創(chuàng)手術(shù)具有明顯優(yōu)勢(shì),可降低風(fēng)險(xiǎn)、減少并發(fā)癥。骨科手術(shù)機(jī)器人可自動(dòng)執(zhí)行或在術(shù)者指令下被動(dòng)執(zhí)行，機(jī)械手操作代替術(shù)者徒手操作，手術(shù)操作的穩(wěn)定性和精準(zhǔn)性得到提升[5-6]，可以更加準(zhǔn)確地引導(dǎo)內(nèi)鏡手術(shù)的體表定位和穿刺角度，使內(nèi)鏡手術(shù)初學(xué)者降低了脊柱內(nèi)鏡手術(shù)的學(xué)習(xí)曲線[7]，解決了術(shù)者反復(fù)穿刺才能達(dá)到滿意位置的弊端。

在減少輻射損傷方面，采用傳統(tǒng)“三維脊柱定位法”機(jī)器人輔助技術(shù)掃描，雖然有效減少了醫(yī)護(hù)人員的輻射量，對(duì)患者透視次數(shù)依然較多，甚至超過了常規(guī)內(nèi)鏡手術(shù)C臂定位的透視量，雖然有各種防護(hù)措施，但依然難以徹底消除放射對(duì)人員的損害，而患者直接暴露在射線下，更容易造成損害[8]。而采用“二維創(chuàng)傷定位法”機(jī)器人輔助技術(shù)同樣可以達(dá)到相同的穿刺效果，透視次數(shù)只需要2次，較三維定位法明顯減少，提高了對(duì)醫(yī)護(hù)人員和患者的有效保護(hù)。同時(shí)，穿刺時(shí)間和透射次數(shù)減少，在一定程度上縮短了手術(shù)時(shí)間，減少了術(shù)區(qū)暴露，可降低感染風(fēng)險(xiǎn)[9]。所以，此項(xiàng)骨科手術(shù)機(jī)器人輔助技術(shù)在椎間孔鏡手術(shù)中的改良應(yīng)用具有臨床價(jià)值，對(duì)復(fù)雜微創(chuàng)手術(shù)的普及和醫(yī)療資源的下沉也會(huì)有積極促進(jìn)作用。

天璣骨科手術(shù)機(jī)器人輔助下椎間孔鏡穿刺定位雖然可以降低初學(xué)者的學(xué)習(xí)曲線，提高穿刺精度，從而提高手術(shù)安全性、縮短手術(shù)時(shí)間，但術(shù)前準(zhǔn)備較繁瑣，包括機(jī)器人調(diào)試、擺放及機(jī)器人無菌區(qū)的建立和防護(hù)等；并且，在術(shù)中患者示蹤器的位置絕對(duì)不能發(fā)生位移，否則各種對(duì)應(yīng)參數(shù)都會(huì)發(fā)生改變，導(dǎo)致定位角度和穿刺點(diǎn)發(fā)生偏差，這是機(jī)器人定位出現(xiàn)偏差的主要原因。如不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)糾正，也會(huì)出現(xiàn)臨床風(fēng)險(xiǎn)，因此需要醫(yī)生在術(shù)中關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)進(jìn)行透視驗(yàn)證。另外，隨著人工智能技術(shù)應(yīng)用越來越廣，使以前復(fù)雜的手術(shù)簡(jiǎn)單化，容易使年輕醫(yī)生穿刺過程中過分依賴機(jī)器人的引導(dǎo)，而不重視傳統(tǒng)手術(shù)徒手操作學(xué)習(xí)，難以掌握徒手獨(dú)立開展手術(shù)的能力。因此，如何處理人工智能輔助技術(shù)與傳統(tǒng)人工手術(shù)的關(guān)系問題，有待學(xué)者們深入思考。此外，鄧明攀等[10]認(rèn)為，手術(shù)機(jī)器人具有提高手術(shù)精準(zhǔn)性、安全性,創(chuàng)新診療模式,減少醫(yī)生工作量等社會(huì)價(jià)值,但應(yīng)警惕手術(shù)機(jī)器人安全漏洞產(chǎn)生的醫(yī)療損害所引發(fā)的責(zé)任承擔(dān)難題。總而言之，如何用好人工智能輔助技術(shù)，揚(yáng)長(zhǎng)避短，是需要長(zhǎng)遠(yuǎn)考慮的問題。