機器人輔助手術(shù)治療胸腰椎骨折

俞 陽，胡 豇，唐六一，萬 侖，林 書，張 偉

四川省醫(yī)學(xué)科學(xué)院四川省人民醫(yī)院骨科，成都 610072

胸腰椎骨折約占脊柱骨折的50%，對于胸腰椎骨折，后路椎弓根釘棒系統(tǒng)內(nèi)固定可提供三維矯正和堅固的內(nèi)固定效果[1］，具有力學(xué)強度大、穩(wěn)定性高的優(yōu)勢，極大改善了脊柱后路融合術(shù)的療效[2］。椎弓根螺釘技術(shù)是脊柱內(nèi)固定融合的標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)[3］，椎弓根螺釘位置錯誤及相關(guān)并發(fā)癥是影響術(shù)后固定效果的重要因素[4］。近年來，隨著智能化技術(shù)的發(fā)展，精準(zhǔn)、微創(chuàng)的理念得以貫徹和實施，特別是機器人在脊柱手術(shù)中的引入，進一步提高了置釘?shù)木珳?zhǔn)度，已有研究證實機器人輔助椎弓根螺釘置入的精準(zhǔn)度明顯優(yōu)于常規(guī)徒手置釘[5］。本研究通過比較機器人輔助后路復(fù)位內(nèi)固定置釘和常規(guī)徒手置釘精準(zhǔn)度及治療胸腰椎骨折的臨床療效，探討經(jīng)機器人輔助胸腰椎骨折復(fù)位內(nèi)固定的應(yīng)用價值。

1 資料與方法

1.1 臨床資料

2019年3—7月，33例未經(jīng)椎管減壓的單節(jié)段胸腰椎骨折患者接受手術(shù)治療，按胸腰椎骨折AO分型[6］，A型（椎體壓縮性骨折）31例，B型（脊柱前/后部分牽伸性損傷）2例。致傷原因：高處墜落傷21例，交通事故傷12例。11例采用機器人輔助復(fù)位內(nèi)固定（機器人組），男6例、女5例，年齡（46.7±15.7）歲；損傷節(jié)段：T111例、T122例、L16例、L22例。22例采用常規(guī)切開復(fù)位內(nèi)固定（常規(guī)組），男14例、女8例，年齡（50.4±12.0）歲；損傷節(jié)段：T111例、T126例、L113例、L22例。2組患者術(shù)前基本資料差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P＞0.05），具有可比性。

1.2 手術(shù)方法

機器人組：患者術(shù)前均行X線、CT和MRI檢查，使用中國第3代骨科機器人“天璣”Tirobot系統(tǒng)和美國美敦力公司的SextantⅡ微創(chuàng)椎弓根釘棒系統(tǒng)進行機器人輔助復(fù)位內(nèi)固定。患者全身麻醉后取俯臥位，術(shù)前先經(jīng)X線透視定位手術(shù)節(jié)段，并在手術(shù)上位鄰近節(jié)段棘突進行標(biāo)記，常規(guī)消毒鋪巾。安裝示蹤器及機器人連接組件，用C形臂X線機采集手術(shù)節(jié)段圖像，并進行圖像配準(zhǔn)。圖像采集和配準(zhǔn)完成后，在機器人主機上進行術(shù)中各椎弓根螺釘放置的設(shè)計規(guī)劃，常規(guī)椎弓根螺釘都安置在椎弓根的中心軸上。規(guī)劃完成后，通過主機啟動機械臂移位，按照規(guī)劃將導(dǎo)向器對準(zhǔn)所需穿刺的椎弓根軸線。在導(dǎo)向器中插入內(nèi)徑為1.6 mm的套筒，使用直徑為1.5 mm的導(dǎo)針順套筒置入椎弓根，并透視定位深度。經(jīng)導(dǎo)針予以椎弓根釘?shù)拦ソz，在傷椎上下各1個椎體置入4枚椎弓根螺釘，經(jīng)C形臂X線機透視螺釘位置滿意，安裝連接棒，并做相應(yīng)撐開復(fù)位，最后經(jīng)螺帽鎖緊。手術(shù)完成后用生理鹽水徹底沖洗創(chuàng)口，切口無需放置引流管，逐層縫合切口，用無菌敷料包扎。

常規(guī)組：患者術(shù)前均進行X線、CT和MRI檢查，使用常州鼎健醫(yī)療器械公司的椎弓根釘棒系統(tǒng)進行復(fù)位內(nèi)固定。患者全身麻醉后取俯臥位，采用后正中切口，以傷椎為中心暴露上下各1個節(jié)段，行椎板骨膜下剝離，向兩側(cè)剝離骶脊肌至橫突。在傷椎上下各1個椎體徒手置入4枚椎弓根螺釘，進釘深度為40～45 mm，再在傷椎經(jīng)雙側(cè)椎弓根置入短釘（30～35 mm）。X線透視確認(rèn)螺釘位置滿意，安裝連接棒撐開復(fù)位并矯正畸形，用同種異體骨進行固定節(jié)段椎板上植骨。手術(shù)完成后用生理鹽水徹底沖洗創(chuàng)口，放置引流管，逐層縫合切口。

1.3 術(shù)后處理

所有患者術(shù)后口服鈣劑和二膦酸鹽類藥物。常規(guī)組術(shù)后使用抗生素3 d，術(shù)后1 d開始腰背肌功能鍛煉，術(shù)后3 d拔除引流管，拔除引流管后在支具保護下下床行走，術(shù)后佩戴腰圍2個月。機器人組術(shù)后使用抗生素3 d，術(shù)后1 d開始腰背肌鍛煉，在支具保護下下床行走，術(shù)后佩戴支具2個月。

1.4 觀察指標(biāo)

記錄手術(shù)時間、術(shù)中出血量、住院時間。術(shù)后隨訪復(fù)查X線片和CT，根據(jù)術(shù)后CT椎弓根螺釘?shù)奈恢茫?jīng)橫斷面、冠狀面和矢狀面進行分析，選擇椎弓根偏差最大層面進行分級，評估置釘精準(zhǔn)度。按Gertzbein-Robbins分級法[7］進行分級：A級，螺釘完全位于椎弓根內(nèi)；B級，螺釘突破椎弓根皮質(zhì)＜ 2 mm；C級，螺釘突破椎弓根皮質(zhì)≥2 mm且＜ 4 mm；D級：螺釘突破椎弓根皮質(zhì)≥4 mm且＜ 6 mm；E級，螺釘突破椎弓根皮質(zhì)≥6 mm或在椎弓根外。A、B級螺釘視為臨床“可接受”螺釘，其余為“不可接受”螺釘。

術(shù)前、術(shù)后3 d及末次隨訪時采用疼痛視覺模擬量表（VAS）[8］評分和Oswestry功能障礙指數(shù)（ODI）[9］評估療效。

1.5 統(tǒng)計學(xué)處理

采用SPSS 20.0軟件對數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計學(xué)分析。計量資料以±s表示，組間比較采用獨立樣本t檢驗，組內(nèi)比較采用配對t檢驗；計數(shù)資料以頻次和百分?jǐn)?shù)表示，組間比較采用χ2檢驗；以P＜0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié) 果

所有手術(shù)順利完成，患者隨訪3～7個月，平均5.31個月。機器人組術(shù)中出血量及住院時間優(yōu)于常規(guī)組，手術(shù)時間較常規(guī)組長，差異均有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.05，表1）。2組術(shù)前及末次隨訪ODI和VAS評分差異均無統(tǒng)計學(xué)意義（P＞0.05）；機器人組術(shù)后3 d ODI和VAS評分優(yōu)于常規(guī)組，差異均有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.05，表1）。

術(shù)后復(fù)查CT，按Gertzbein-Robbins分級評估置釘精準(zhǔn)度。機器人組共置入螺釘46枚，A級30枚、B級11枚、C級4枚、D級1枚、E級0枚，可接受螺釘占比89.13%（41/46）；常規(guī)組共置入螺釘132枚，A級69枚、B級38枚、C級22枚、D級2枚、E級1枚，可接受螺釘占比81.06%（107/132）。組間比較差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.05）。機器人組典型病例影像學(xué)資料見圖1。

表1 2組統(tǒng)計數(shù)據(jù)Tab. 1 Statistical data of 2 groups

3 討 論

椎弓根螺釘內(nèi)固定對脊柱生物力學(xué)的恢復(fù)起著重要作用，然而，國人胸腰椎椎弓根的平均寬度比歐美人狹窄，特別是L1，2[10］，置釘時更易發(fā)生螺釘穿透椎弓根皮質(zhì)，損傷周圍重要神經(jīng)血管組織，并有可能因螺釘位置不佳引起嚴(yán)重并發(fā)癥。相關(guān)文獻報道，椎弓根螺釘內(nèi)固定術(shù)的失敗率為4.9%～37.5%[11-13］。即使高年資脊柱外科醫(yī)師也有約10%的調(diào)釘率，而釘?shù)赖恼{(diào)整將使螺釘?shù)陌殉至Υ蟠笙陆礫14］。

隨著精準(zhǔn)、微創(chuàng)理念在脊柱手術(shù)中的引入，人們對數(shù)字化、智能化的機器人輔助脊柱手術(shù)的應(yīng)用進行了有益的探索。胸腰椎骨折常規(guī)手術(shù)是切開皮膚，從棘突兩側(cè)剝離豎脊肌至關(guān)節(jié)突外側(cè)，此過程將損傷手術(shù)區(qū)域的肌肉組織，造成多裂肌不可逆損傷，導(dǎo)致椎旁肌去神經(jīng)化和萎縮，術(shù)后出現(xiàn)腰背部疼痛、無力，即腰椎術(shù)后失敗綜合征[15-16］。機器人手術(shù)運用影像學(xué)定位，經(jīng)皮置入椎弓根螺釘，手術(shù)操作更微創(chuàng)，損傷小、出血量少，手術(shù)深部結(jié)構(gòu)可視化，機器人準(zhǔn)確依照專科醫(yī)師規(guī)劃的路徑運動，精度高、定位準(zhǔn)，并且降低了術(shù)者和患者的放射損傷[17］。本研究中機器人組患者出血量少于常規(guī)組，術(shù)后住院時間短于常規(guī)組，術(shù)后3 d ODI和VAS評分也優(yōu)于常規(guī)組，說明應(yīng)用機器人輔助手術(shù)治療胸腰椎骨折，更符合骨科快速康復(fù)理念。

中國脊柱機器人研究始于本世紀(jì)初，田偉教授領(lǐng)銜的脊柱機器人研發(fā)團隊在第1代骨科機器人的基礎(chǔ)上，結(jié)合當(dāng)代先進的智能和數(shù)字技術(shù)推出了第3代骨科機器人“天璣”Tirobot。“天璣”Tirobot運用影像學(xué)定位，在完成圖像采集和配準(zhǔn)后就可以進行椎弓根螺釘放置的設(shè)計規(guī)劃，不需要顯露手術(shù)區(qū)域的解剖標(biāo)志，手術(shù)部位椎體結(jié)構(gòu)清晰顯露在電腦屏幕上，進而使手術(shù)操作可視化，在電腦屏幕上確定椎弓根螺釘?shù)姆较颉⒅睆健⒋笮　⒙葆斏疃鹊取１狙芯拷M使用“天璣”Tirobot系統(tǒng)對11例胸腰椎骨折患者進行復(fù)位內(nèi)固定，置釘精準(zhǔn)度明顯高于常規(guī)組（89.13%vs. 81.06%）。付松等[18］報道機器人輔助234枚螺釘置入，位于椎弓根內(nèi)226枚（96.6%），未完全位于椎弓根內(nèi)8枚（3.4%）；根據(jù)Raley-Mobbs分類法，置釘欠佳的發(fā)生率為1.3%（3/234）。Van Dijk等[19］對112例接受機器人引導(dǎo)下微創(chuàng)脊柱手術(shù)的患者進行回顧性研究，結(jié)果顯示，置釘準(zhǔn)確率為97.9%。本研究中機器人組置釘精準(zhǔn)度不如上述文獻報道，可能與本組多個病例胸腰段椎弓根發(fā)育異常、寬度明顯變窄有關(guān)。同時本研究發(fā)現(xiàn)，術(shù)中使用機器人導(dǎo)向器置入定位針時，會出現(xiàn)定位針從關(guān)節(jié)突表面骨皮質(zhì)滑移的現(xiàn)象，可能導(dǎo)致鉆孔過程精準(zhǔn)度下降。為提高機器人輔助置釘?shù)木珳?zhǔn)度，還需注意安置患者示蹤器的穩(wěn)定性和放置定位針工作套筒時周圍軟組織的松解。

總之，機器人輔助后路復(fù)位內(nèi)固定治療胸腰椎骨折安全、有效且微創(chuàng)，術(shù)后患者能快速康復(fù)，是未來值得進一步完善和發(fā)展的技術(shù)。由于機器人輔助治療胸腰椎骨折技術(shù)開展時間不長，本研究納入病例數(shù)較少，隨訪時間短，仍有待作進一步臨床觀察與總結(jié)。