機器人輔助置釘在成人退變性脊柱側彎矯形術中的應用

楊昆，宋旆文，張銀順，董福龍，李偉，章仁杰，錢軍，申才良

(安徽醫科大學第一附屬醫院骨科脊柱外科，安徽合肥 230022)

成人退變行脊柱側彎(adult degenerative scoliosis,ADS)是一種復雜的三維畸形，主要癥狀為軸性痛、神經根痛和神經功能缺失，甚至癱瘓[1]。椎弓根釘棒系統廣泛用于脊柱手術以重建術后穩定性，而椎弓根螺釘準確置入是釘棒系統完成良好矯形的前提[2]。ADS患者由于椎體合并了旋轉和退變增生，使得置釘準確性受到影響，由此給患者帶來了很多不可逆損傷甚至癱瘓[3]。近年來，骨科手術機器人輔助導航置釘的應用提高了置釘準確性[4]。本研究分析后路短節段矯形植骨融合內固定術治療的ADS患者臨床資料，比較徒手與機器人輔助置釘的術中出血量、平均置釘時間、植釘準確率及手術相關并發癥發生情況，以進一步明確ADS矯形術中機器人輔助植釘是否存在優勢。

1 資料與方法

1.1 一般資料

選取2021年1月～2021年12月因ADS就診于安徽醫科大學第一附屬醫院脊柱外科行后路短節段矯形植骨融合內固定術的患者。納入標準：①術前診斷為ADS，影像學存在脊柱冠狀面失衡；②有明顯脊柱軸性痛、神經根痛或神經功能缺失，其中以根性癥狀為主，經保守治療無效；③術前充分溝通，行短節段側彎矯形融合內固定術，并簽署知情同意書。排除標準：①合并脊柱腫瘤、畸形、感染者；②存在嚴重骨質疏松者；③身體不能耐受手術；④術后失訪者。

共32例患者符合本研究，其中機器人組15例，徒手組17例。兩組患者性別、年齡、身高體重指數等一般資料比較，差異無統計學意義(P>0.05)，見表1。

表1 兩組患者一般資料比較

1.2 手術方法

患者術前均需完善腰椎正側位片、過伸過屈側位片、腰椎三維CT及MRI等相關檢查，行腰椎后路短節段矯形融合內固定術，做好術前規劃后，由科室高年資醫師行椎弓根螺釘置入。

徒手組：全麻后，均取俯臥位，透視確定固定節段，沿后正中線切開皮膚，逐層切開皮下組織、腰背筋膜，骨膜下剝離椎旁肌及至兩側關節突關節，充分顯露固定節段棘突、椎板及椎弓根釘進釘點。選取“人字嵴”或橫突中線和上關節突外緣切線交點處為進釘點，經開口、開路后插入定位針，C臂透視調整孔道滿意，用絲攻擴大釘道，探針探查釘道四壁皆為骨性，依次置入螺釘。

機器人組：全麻后，均取俯臥位，在棘突上安裝示蹤器，行置釘區域CT薄層掃描，并將數據導入天璣手術機器人工作站，重建三維圖像，從冠狀面、矢狀面、橫斷面確定進釘點及方向，同時規劃螺釘直徑及深度。規劃完成后，更換導向器，運行機器人，機械臂運行至預定軌跡位置后，用電鉆在導向器引導下依次置入導針，C臂透視確定導針無誤后，沿導針方向經絲攻后置入螺釘。

兩組螺釘置入后，再繼續行相應節段的減壓植骨融合，彎棒矯形、透視滿意后，逐層關閉切口，術畢。

1.3 評價指標

①統計兩組患者平均置釘時間、術中出血量及手術并發癥發生率；平均置釘時間=患者皮膚切開至全部螺釘置入完成時間/該例患者全部螺釘數目；②兩組患者術后均行腰椎三維CT檢查，以檢查椎弓根螺釘的置釘準確性，評價標準選取Gertzbein-Robbins A-E分級系統標準[5]。其中，A、B級為置釘準確，C、D、E級為置釘不良，計算置釘準確率。

1.4 統計學分析

2 結果

兩組手術均順利結束，均未出現椎弓根螺釘相關的神經、血管損傷及深部感染。機器人組平均置釘時間和出血量均顯著少于徒手組，差異有統計學意義(P<0.05)，見表2。

術后影像學復查，機器人組置釘60枚，除1枚螺釘位置不佳，其余螺釘均達到準確置釘標準，置釘準確率高達98.33%。徒手組置釘102枚，置釘位置不佳11枚，置釘準確率89.22%，明顯低于機器人組，組間差異有統計學意義(P<0.05)，見表2。典型病例見圖1-2。

表2 兩組患者平均置釘時間、出血量、置釘準確率比較

圖1 機器人組術前術后腰椎正側位X線片

圖2 徒手組術前術后腰椎正側位X線片

3 討論

ADS病程一般較長，退變的椎間盤和關節突關節，造成不對稱的負荷和隨后的畸形，會給老年人帶來嚴重的疼痛和殘疾[6-7]，對于癥狀較重的患者，目前釘棒矯形植骨融合手術仍是其主要的治療方法[8]，但對于固定節段的長短目前沒有統一的意見[9-10]，為減少長節段機器人手術需多次掃描置釘可能帶來的誤差，本研究兩組患者均為短節段固定。相對于其他常規的腰椎后路手術，ADS患者置釘的成功對于下一步矯形的效果顯得尤為重要。ADS患者由于長期異常的活動，腰椎小關節代償性增生、骨贅形成，進釘點的選擇較為困難[2]。

為了提高脊柱側彎畸形患者椎弓根螺釘的置釘準確性，減少神經血管及臟器損傷，提高手術成功率，骨科機器人的應用，彌補了以上不足[11]。天璣機器人屬于我國首個自主研發的通用型骨科手術機器人，不僅能夠起到輔助導航作用，還可通過精準的數據處理，將椎弓根螺釘位置、角度和深度以三維平面進行呈現[12]，在術前即可精準地規劃螺釘達到的預定位置，大大減少了手術時間，避免了反復穿刺和透視調整，同時機器人的使用也減少了因外科醫師技術水平差異而導致的手術效果差異，縮短了學習周期[13]。本研究機器人組的置釘準確率明顯高于徒手組，精準的置釘率也使得調釘次數減少，進而使機器人組置釘時間及出血量也顯著低于徒手組。然而，機器人手術本身也有一定的局限性：首先，機器人設備較昂貴，短期內難以在基層醫院廣泛推廣；其次，機器人手術技術的開展早期需要專門的人員培訓，對機器人操作軟件熟練度要求高；最后，機器人手術單次三維CT掃描有一定的范圍(一般不超過4個椎體)，如固定節段較多，可能需要多次掃描，增加了患者的輻射暴露[12]。

綜上所述，本研究認為，機器人輔助置釘在ADS手術中能夠更加精準地置入椎弓根螺釘，縮短置釘時間、減少出血量，為ADS手術提供了一種新的技術方法。但本研究樣本量較少，仍需多中心、大樣本研究進一步驗證。