骨科手術機器人3D模式下輔助經皮固定骶髂螺釘的學習曲線

張天，季瀅瑤，胡加林，翁琪昊，金亞平，楊雷

1.溫州醫科大學附屬樂清醫院（樂清市人民醫院） 骨科，浙江 溫州 325600；2.溫州醫科大學附屬第二醫院 骨科，浙江 溫州 325000

骨盆后環骨折是臨床常見的骨折類型，常由高能量損傷導致，不穩定的骨盆后環骨折常導致高病死率和殘疾率，一般需要手術治療。骶髂螺釘內固定術由于微創并能夠保障骨盆后環穩定而被廣泛應用于骨盆后環損傷的手術中[1]。可是有研究表明骶髂螺釘的異位率較高[2]，而且骶髂螺釘置入不準確會導致螺釘穿破骶骨周圍骨皮質，從而損傷神經根和血管，給患者帶來嚴重的并發癥。其主要是骶骨變異較大，且周圍神經血管豐富，包括骶管中的馬尾神經、腰骶干神經及髂血管等[3]。為提高手術的精確性和安全性，骨科手術機器人輔助技術和三維圖像被廣泛應用于骨盆骨折經皮固定的手術[4-5]。而天璣骨科手術機器人輔助經皮固定的成功率也被證明較傳統透視下徒手置釘成功率更高[6]。骨科手術機器人輔助技術要求術者熟悉其特殊的影像學設備、手術器械以及軟件的操作方法，隨著學習曲線的延長逐步完善骨科機器人輔助手術操作步驟，學習曲線逐步趨于穩定[7-9]。樂清市人民醫院自2021年引進天璣II骨科機器人（見圖1）及美敦力O2術中影像系統以來突破以往的2D模式的束縛，運用天璣II骨科機器人全新3D模式的特性，使用美敦力O2術中影像系統進行三維數字化圖像數據采集，成像清晰，為臨床提供了極大便利。本研究旨在探討應用天璣II骨科手術機器人輔助經皮骶髂螺釘固定骨盆后環骨折的學習曲線和臨床意義。

圖1 天璣II骨科手術機器人系統

1 資料和方法

1.1 一般資料 選取2021年3月至2022年3月樂清市人民醫院應用天璣II骨科手術機器人3D模式下輔助經皮固定骶髂螺釘31例單側骶髂關節置入螺釘的患者，手術均由同一位高年資骨科醫師完成。患者年齡23～71（41.1±13.6）歲。納入標準：①經X線及CT檢查，主要診斷為不穩定骨盆后環骨折的患者；②年齡18歲以上；③確診為不穩定骨盆后環骨折；④符合骶髂螺釘內固定術的手術指征；⑤術前CT檢查后為無明顯移位的骨折或脫位。排除標準：合并嚴重的系統性疾病；術前骨盆不能完全復位，經CT評估無有效固定通道等不適合骶髂螺釘固定的患者。

1.2 方法

1.2.1 手術分組：將31例患者根據手術日期按時間順序進行編號，分為前、中、后期3組，統計患者的手術時間、術中出血量、并發癥及骶髂螺釘位置等資料。隨著手術量的增加，手術時間在明顯降低后趨于平穩，約第10例開始手術時間有明顯縮短的趨勢，將2021年3月至7月完成的第1至第10例設為前期組（10例），其中男6例，女4例，年齡25～67歲，2021年8月至11月完成的第11至第20例設為中期組，其中男5例，女5例，年齡23～61歲，第21至第31例為后期組，其中男4例，女7例，年齡25～71歲。3組患者年齡、性別差異無統計學意義（P＞0.05）。

1.2.2 手術團隊和手術方法：術者均為同一位高年資骨科醫師，助手固定，護士均為經過機器人操作培訓的機器人組護士。完善術前X線等影像檢查（見圖2），每例術前1 d將患者CT圖像（見圖3）導入主控臺進行術前規劃以縮短術中手術時間，手術采用全身麻醉，取仰臥位，常規消毒、鋪單。使用天璣II骨科機器人（北京天智航醫療科技股份有限公司）進行輔助手術。患者示蹤器牢固固定于對側髂骨髂前上棘后方骨皮質上。機械臂以無菌保護套隔離，安裝機械臂定位標尺及示蹤器，術中用美敦力O2術中影像系統查X線透視定位后，進行三維數字化圖像數據采集手術部位的圖像，并將圖像傳輸至主控臺上。規劃手術路徑（見圖4），在矢狀位、冠狀位及軸位確定螺釘位置及長度。機械臂根據光學定位系統指引運行至內固定入點位置。術者于入點切皮，置入導針（見圖5），以X線驗證導針位置準確后，沿導針置入空心螺釘置釘，進行3D圖像掃描，確認螺釘位置良好。清洗手術切口，縫合傷處皮膚，手術結束。術后予完善骨盆正位、入口位、出口位片等影像資料（見圖6）。

圖2 術前骨盆正位X線片

圖3 術前骨盆CT三維重建圖像

圖4 規劃手術路徑

圖5 置入導針

圖6 術后骨盆正位、入口位、出口位X線圖像

1.2.3 評估指標：手術時間（從切皮開始計時直至傷口縫合完畢）、出血量（術中出血量，術中紗布為小方紗，全部濕透為5 mL）。螺釘位置：導出置釘結束后采集的3D影像學檢查資料，另一組未參與手術的醫師根據GRAS分類[10]對圖像進行評估，評估標準優為固定位置安全，螺釘全部在松質骨內；良為固定位置安全，螺釘未穿出骨面但貼近骨皮質；差為固定位置有誤，螺釘穿透皮質骨。

1.3 統計學處理方法 采用SPSS28.0統計軟件進行數據分析，計量資料以±s表示，3組間比較采用單因素方差分析，組間兩兩對比采用LSD-t法。以手術時間為因變量，病例編號、年齡、性別、術中出血量、螺釘數為自變量進行線性回歸分析手術時間的影響因素。P＜0.05為差異有統計學意義。

2 結果

3組患者均未出現骨科機器人相關手術并發癥。天璣II骨科手術機器人輔助經皮固定骶髂螺釘的學習曲線表明，學習曲線前期較為陡峭，手術時間隨著病例數的增加顯著降低，在中期之后達到相對穩定，見圖7。

圖7 天璣II骨科手術機器人輔助經皮固定骶髂螺釘的手術時間

線性回歸分析結果表明，病例編號（P=0.002）和螺釘數（P=0.003）對學習時間的影響差異有統計學意義，而年齡（P=0.115）、性別（P=0.354）、術中出血量（P=0.787）對學習時間的影響差異無統計學意義。本研究旨在探討骨科手術機器人3D模式下輔助經皮固定骶髂螺釘的學習曲線，而螺釘數常由骨盆骨折類型決定，因此本研究重點探討隨著病例的積累對手術時間的影響。

3組間手術時間差異均有統計學意義（P＜0.05），其中前期組與中、后期組手術時間差異均有統計學意義（P＜0.05），中期組與后期組手術時間差異無統計學意義（P＞0.05），見表1。3組間術中出血量差異無統計學意義（P＞0.05），見表1。根據螺釘與骨皮質的位置關系，共置入螺釘37枚（35枚優，2枚良），無螺釘穿出骨皮質，3組患者置釘準確率均為100%。

表1 3組患者手術時間和術中出血量比較（±s）

表1 3組患者手術時間和術中出血量比較（±s）

與前期組比：aP＜0.05

組別 n 手術時間（min） 術中出血量（mL）前期組 10 53.1±9.6 11.5±4.1中期組 10 38.1±2.1a 9.0±3.9后期組 11 34.9±4.0a 8.6±3.9 F 26.298 0.075 P＜0.001 0.787

3 討論

骨盆后環骨折因常伴有嚴重的失血和并發癥致使患者病死率較高[11-12]。盡管近年來隨著急救水平的提高，病死率顯著下降，但文獻報道該類患者的病死率仍高達10%左右[13]。因此，骨盆后環的復位和固定對骨盆骨折的預后非常重要。臨床固定方法有很多，包括骶髂關節前鋼板固定、骶后棒固定、經皮后路鎖定鋼板固定、骶髂螺釘固定等。骶髂螺釘固定與骶后棒和經骶鋼板固定相比可降低感染風險，且具有更好的穩定性和更少的創傷風險[14-16]，是一種有效的微創治療方法。然而，骶骨變異常導致骶髂螺釘置釘困難，骶髂螺釘的異位容易導致神經血管損傷[2-3]，骨盆后環骨折的微創手術發展受到制約。

有研究表明基于CT的術前計劃可以提高骶髂螺釘的準確性及成功率[17]。本研究31例患者均于術前1 d將骨盆CT導入于天璣II主控臺進行術前規劃，擬定螺釘通道及直徑，以縮短手術時間。傳統的C臂X線會受到腸道積氣等因素的影響，會干擾醫師的判斷，而術中3D模式可以提供出色的圖像質量，即使在骨盆等復雜的解剖區域，也更容易評估骨折減少和植入物的位置[18]。而骨科手術機器人輔助經皮固定骶髂螺釘也被證實較傳統徒手置入具有更加精準、減少透視時間等優勢[19-21]。

本研究應用骨科手術機器人3D模式來輔助骶髂螺釘固定骨盆后環骨折，進一步提高了置釘的準確性，縮短了手術時間，但在臨床應用方面仍存在一定的問題。術中容易造成時間延長的主要原因有：①對側髂骨的示蹤器固定不牢，或術中術者誤觸導致示蹤器偏移，示蹤器偏移后需要二次規劃；②堅硬的髂骨外板容易使導針打滑，造成進針點的偏差；③規劃的路徑角度太大，術者操作空間狹小。基于以上的問題，術者的經驗是：①確認示蹤器牢固固定后，由洗手護士保護及監測；②充分切開軟組織，使套筒抵至髂骨外板骨面，導針打入后，運行機械臂做軸向運動以驗證導針方向；③將患側緊貼床沿，結合患者體位規劃置釘角度，必要時可規劃2枚螺釘方向，視術中情況進行及時調整。本次研究納入由同一名術者連續完成的機器人輔助經皮固定骶髂螺釘31例，對該技術的學習曲線進行評估，將病例分為3個階段，前期為病例1～10，中期為病例11～20，后期為病例21～31。對該技術的學習曲線進行評估，骨科手術機器人輔助經皮骶髂螺釘固定手術的學習曲線在10例后趨于穩定，前期的手術時間較長與操作骨科手術機器人的熟練程度不足、人員之間的配合生疏等因素有關，隨著手術團隊對機器的熟悉、配合的默契以及流程的優化，這些問題不會持續存在，手術時間也會隨著手術例數的增加而顯著降低，螺釘的精準度也會高于傳統方式。因此，天璣II骨科手術機器人3D模式下輔助經皮骶髂螺釘有很高的臨床應用價值。