天璣骨科機器人系統在青壯年股骨頸骨折空心螺釘內固定術中的應用價值*

梁廣權 許鵬雍 黃金實 陳 仕 班付偉 廣西百色市人民醫院創傷骨科 533000

髖部骨折已成為全球主要的公共衛生問題之一,每年約有450萬人因髖部骨折致殘,據預測,到2050年,髖部骨折增加至每年626萬例,其中在亞洲的發生率占比達50%以上[1]。在髖部骨折中,我國以股骨頸骨折最為常見,占髖部骨折的48%～54%,其中青壯年骨折多為高能暴力所致[2]。目前,大多數股骨頸骨折患者更偏向于手術治療,其中空心螺釘內固定利用3枚螺釘所形成的倒等邊三角形,能夠提供良好的生物力學穩定性,促進骨折愈合,現已成為股骨頸骨折內固定的有效治療方法,尤其是對于60歲以下的青壯年患者[3]。有研究顯示[4],螺釘的準確放置是空心螺釘內固定手術成功的關鍵。而經楊琨等[5]的Meta分析發現,傳統放置空心螺釘方法存在手術中反復鉆孔導致骨損傷、螺釘未能置于最佳位置、螺釘松動移位等諸多手術弊端,在此因素的影響下,極易導致患者出現骨折難以愈合、股骨頭壞死等情況,最終導致手術失敗,影響預后,且為了確定螺釘最佳固定位置,手術期間需頻繁進行透視,故還會給醫務人員帶來輻射風險。在醫學智能化不斷發展的情況下,導航系統、手術機器人等AI醫療設備輔助骨科手術能夠發揮智能化、精準化、微創化作用。骨科手術機器人能夠提供更為完整的數據分析,實現手術導航、精確定位,確保螺釘的準確安全置入,多項研究表明其螺釘精度達到95%以上,較傳統手術具有巨大優勢[6]。我院于2019年引進天璣骨科機器人系統,并逐步開展應用于骨科手術當中,現就2020年8月—2022年8月收治的40例行空心螺釘內固定治療的青壯年股骨頸骨折患者進行分析,比較天璣骨科機器人系統輔助下手術與傳統手術的相關療效,結果如下。

1 資料與方法

1.1 一般資料 本研究經醫院倫理委員會批準,選取我院2020年8月—2022年8月期間收治的40例青壯年股骨頸骨折患者,按術中置釘方法的不同將其分為傳統組(n=20)和試驗組(n=20)。納入標準:(1)符合股骨頸骨折的診斷標準[7];(2)均為19～59歲的青壯年;(3)單純股骨頸骨折,無神經血管損傷;(4)患者全身狀態較好,能夠耐受手術。排除標準:(1)開放性骨折;(2)陳舊性骨折;(3)復位困難需行切開復位內固定患者;(4)骨質較差、合并嚴重關節炎,不適合空心螺釘固定患者。傳統組男12例,女8例;年齡19～59(34.78±5.67)歲;側別:左側13例,右側7例;致傷原因:摔傷4例,交通傷7例,墜落傷9例;Garden分型:Ⅰ型1例,Ⅱ型4例,Ⅲ型12例,Ⅳ型3例。試驗組男11例,女9例;年齡19～59(35.13±5.42)歲;側別:左側12例,右側8例;致傷原因:摔傷3例,交通傷8例,墜落傷9例;Garden分型:Ⅰ型1例,Ⅱ型3例,Ⅲ型13例,Ⅳ型3例。兩組患者一般資料對比無統計學差異(P>0.05),具有可比性。

1.2 方法 所有患者均由具有10年及以上骨科手術經驗和1年及以上機器人系統置釘經驗的醫師進行空心螺釘內固定術,術前對患者患側髖關節進行X線片拍攝,并行CT平掃+三維重建,確定骨折、移位類型;進入手術室后對患者施行硬膜外麻醉,保持仰臥位,手法復位后將患者下肢置于骨科專用牽引架上行牽引復位,在C型臂X線機下觀察復位滿意后,常規消毒,置釘方法如下:傳統組采用傳統置釘方式,即徒手置釘。首先,徒手放置3枚倒“品”字形導針(直徑2.0mm),即在股骨矩附近,將第1根導針沿股骨頸長軸中心向下經皮鉆孔,使針尖達到股骨頭軟骨下方0.5cm,接著在該導針上方1.5～2cm處平行鉆入第2枚導針,并使用相同方法在第2導針前/后方平行鉆入第3枚導針,使其呈倒“品”字形,其間若放置不佳,則需將其取出并重新置入,直至導針放置滿意。之后對導針進入股骨頸的長度進行測量,并用空心鉆對其3枚導針的置入路徑進行擴大,然后擰入相應長度的3枚空心螺釘,取下導針,使用C型臂X線機對患者進行二次檢查,確認螺釘位置、骨折端復位情況,滿意后用生理鹽水沖洗術區,各進針點均縫合1針。試驗組則由北京積水潭醫院與北京天智航研發的第3代天璣骨科機器人輔助完成置釘。將示蹤器安裝固定、導航導線連接后,C型臂X線機拍攝患側髖關節正、側位X線片,傳輸所拍攝的影像學資料到機器人操作平臺,并規劃3枚空心螺釘置入位置、方向及螺釘長度,螺釘呈倒“品”字形分布,盡量平行分散,完成螺釘規劃后運行機器人手臂,使定位導向器靠近進釘位置皮膚,然后在其指向的皮膚處做一長1cm的切口,分離皮下組織筋膜至骨面,插入鉆套,鉆入導針,再次透視確認導針位置,同法操作機器人手臂到位后鉆入另外2枚導針,進而沿其1枚導針空心鉆鉆孔,根據之前規劃螺釘長度擰入相應長度空心螺釘,同法分別置入余下的2枚螺釘,C型臂X線機再次檢查確認螺釘位置、骨折端復位情況滿意后取出導針,沖洗、縫合切口。術后對兩組患者均持續隨訪觀察8個月,術后常規抗生素抗感染,24h停藥;術后12h抗凝防下肢深靜脈血栓;術后第1天行踝關節足踝關節主被動活動,術后第2天床上坐起,第3～5天根據情況適度行髖關節伸屈鍛煉;術后定期復查,3個月內每月復查1次,3個月后每2個月復查1次,根據復查時骨折愈合情況由扶拐協助下患肢部分負重逐步過渡到完全負重。

1.3 觀察指標 (1)手術相關指標:統計兩組置釘時間、術中出血量、透視次數及總鉆孔次數。(2)螺釘位置:于術后3d復查患者髖關節正側位X線片,測量螺釘間平行度(各螺釘與股骨頸軸線間的夾角,取平均值);并測量正側位X線片2枚最遠距離螺釘外緣寬度和股骨頸最大寬度,計算其在股骨頸的離散程度=最大距離螺釘外緣寬度/股骨頸最大寬度。(3)術后骨折愈合情況:統計兩組骨折愈合時間(X線片示骨折線模糊,有連續性骨痂通過骨折線)。(4)髖關節Harris評分:術后8個月采用Harris評分進行評估,包括疼痛(0～44分)、功能(0～47分)、關節活動度(0～5分)、畸形(0～4分)4個方面內容,分數越高功能越好[8]。

2 結果

2.1 兩組手術相關指標對比 試驗組置釘時間短于傳統組,術中出血量、透視次數及總鉆孔次數均少于傳統組(P<0.05),見表1。

表1 兩組手術相關指標對比

2.2 兩組螺釘位置對比 術后試驗組患者正、側位螺釘夾角小于傳統組,離散度大于傳統組(P<0.05),見表2。

表2 兩組螺釘位置對比

2.3 兩組術后骨折愈合情況對比 術后,試驗組骨折愈合時間(5.48±1.65)個月,短于傳統組的(6.89±1.76)個月(t=2.614,P=0.013)。

2.4 兩組髖關節Harris評分對比 術后8個月,兩組Harris量表各維度得分對比無統計學差異(P>0.05),見表3。

表3 兩組髖關節Harris評分對比分)

3 討論

股骨頸骨折在老年人群中較為常見,但在交通運輸和建筑業的快速發展下,青壯年股骨頸骨折發生率也在逐漸增加[9]。臨床對于該類患者主要采用復位內固定手術治療,旨在最大限度地保護患者原始髖關節功能,但因青壯年股骨頸骨折大多是由暴力性創傷引起,往往存在骨折移位和股骨頭血供破壞,術后骨折不愈合發生率相對較高,故需選擇一種相對安全有效的內固定方式。空心螺釘是目前常用的內固定手段,有研究表明在對患者進行空心螺釘內固定術時,精確的置釘技術是保證手術成功的關鍵,只有保證空心螺釘的準確置入、牢靠固定,患者才能獲得良好的骨折預后。因此,如何提高術中空心螺釘置釘的精準度便顯得尤為重要。

既往對于選擇空心螺釘內固定的患者,通常是在透視下進行股骨頸解剖復位后,以徒手方式置入空心螺釘,并將其放置在預期的最佳位置,這不僅要求醫生具有較高的動手操作能力,還需要足夠的空間想象力,其間往往會受股骨頸直徑小、手動操作不穩定、視覺偏差等因素的影響,很難確保每個螺釘的位置和角度符合標準,常需多次鉆孔,這將會導致骨量減少,繼而影響到患者的骨折愈合情況。在醫學技術的發展下,機器人輔助骨科手術應運而生,有學者表明利用機器人定位系統可借助數據處理功能指導醫生更準確地定位植入物,提高手術操作的精準度,且隨著功能的不斷提高,其在臨床應用范圍也越來越廣。對此,本研究將天璣骨科機器人系統輔助用于空心螺釘內固定術中,結果顯示相較于傳統徒手螺釘置入,其置釘時間明顯縮短,術中出血量、透視次數及總鉆孔次數明顯減少,表明天璣骨科機器人系統能夠極大程度地提高空心螺釘內固定術的手術效率。主要在于骨科機器人系統配備光學跟蹤系統,可在手術過程中借助該系統進行實時位置監控,其間一旦出現定位誤差,則能夠引導機械臂進行置釘相關參數的跟蹤調整,有效消除術中重復透視的需要,從而增加手術流暢性和靈活性,以提高手術效率,縮短手術時間;同時經機械臂、動作縮減系統置入導針和空心螺釘,可確保其強大的穩定性,并將置釘精度提高到亞毫米級,避免反復置釘造成組織損傷而引發的出血量增加。但在手術時間方面,以往有部分學者認為機器人操作復雜,手術時間相對較長。筆者考慮其原因為對操作系統的不熟練導致,但機器人系統學習曲線較短,而本研究所行機器人空心螺釘內固定術的操作者經驗均有1年以上,在一定程度上保證了手術的安全性,也是本研究的優勢所在。

研究顯示,術中螺釘的位置方向與骨折穩定性和愈合程度關系密切。因此準確選擇螺釘放置的最佳位置能夠保證手術的成功。本研究中術后試驗組患者正、側位X線片螺釘夾角小于傳統組,離散度大于傳統組,骨折愈合時間短于傳統組,表明天璣骨科機器人系統輔助下置入3枚空心螺釘具有更好的平行線和離散程度,可更好地支撐和穩定股骨頸,促進骨折愈合。主要在于在機器人的協助下,機械臂為導針提供了置入通道,這便使得醫生可根據其清晰數據安全地將螺釘放置在與股骨頸皮質相切處,從而獲得螺釘的皮質支撐;同時由于機械臂的穩定性,還可防止醫生在操作過程中因輕微手抖而造成的螺釘移位及失效,繼而使螺釘處于更平行的位置,以減少螺釘松動,促進骨性愈合。此外,Harris評分是臨床用于評估術后髖關節功能恢復的重要指標。本研究顯示,術后8個月,試驗組Harris量表各維度得分均略高于傳統組,但無明顯差異,考慮在于術后髖關節功能的恢復主要依靠臨床所施行的髖關節康復訓練,其手術影響相對較小。同時,這與程晴灝等人[10]隨訪12個月的研究結果相符,但因本研究因我院骨科手術機器人引進時間較短,研究樣本數量相對較少,隨訪時間短,故對于將隨訪時間延長至12個月是否會與上述研究結果存在差異還尚需進一步研究。

綜上所述,天璣骨科機器人系統在青壯年股骨頸骨折空心螺釘內固定術中具有縮短置釘時間、減少透視次數、提高置釘精準度的優勢,手術效果較好。