機器人輔助手術治療胸腰椎骨折

俞 陽，胡 豇，唐六一，萬 侖，林 書，張 偉

四川省醫學科學院四川省人民醫院骨科，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內固定可提供三維矯正和堅固的內固定效果[1］，具有力學強度大、穩定性高的優勢，極大改善了脊柱后路融合術的療效[2］。椎弓根螺釘技術是脊柱內固定融合的標準技術[3］，椎弓根螺釘位置錯誤及相關并發癥是影響術后固定效果的重要因素[4］。近年來，隨著智能化技術的發展，精準、微創的理念得以貫徹和實施，特別是機器人在脊柱手術中的引入，進一步提高了置釘的精準度，已有研究證實機器人輔助椎弓根螺釘置入的精準度明顯優于常規徒手置釘[5］。本研究通過比較機器人輔助后路復位內固定置釘和常規徒手置釘精準度及治療胸腰椎骨折的臨床療效，探討經機器人輔助胸腰椎骨折復位內固定的應用價值。

1 資料與方法

1.1 臨床資料

2019年3—7月，33例未經椎管減壓的單節段胸腰椎骨折患者接受手術治療，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位內固定（機器人組），男6例、女5例，年齡（46.7±15.7）歲；損傷節段：T111例、T122例、L16例、L22例。22例采用常規切開復位內固定（常規組），男14例、女8例，年齡（50.4±12.0）歲；損傷節段：T111例、T126例、L113例、L22例。2組患者術前基本資料差異無統計學意義（P＞0.05），具有可比性。

1.2 手術方法

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

常規組：患者術前均進行X線、CT和MRI檢查，使用常州鼎健醫療器械公司的椎弓根釘棒系統進行復位內固定。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個節段，行椎板骨膜下剝離，向兩側剝離骶脊肌至橫突。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，再在傷椎經雙側椎弓根置入短釘（30～35 mm）。X線透視確認螺釘位置滿意，安裝連接棒撐開復位并矯正畸形，用同種異體骨進行固定節段椎板上植骨。手術完成后用生理鹽水徹底沖洗創口，放置引流管，逐層縫合切口。

1.3 術后處理

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

1.4 觀察指標

記錄手術時間、術中出血量、住院時間。術后隨訪復查X線片和CT，根據術后CT椎弓根螺釘的位置，經橫斷面、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，評估置釘精準度。按Gertzbein-Robbins分級法[7］進行分級：A級，螺釘完全位于椎弓根內；B級，螺釘突破椎弓根皮質＜ 2 mm；C級，螺釘突破椎弓根皮質≥2 mm且＜ 4 mm；D級：螺釘突破椎弓根皮質≥4 mm且＜ 6 mm；E級，螺釘突破椎弓根皮質≥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。

術前、術后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（ODI）[9］評估療效。

1.5 統計學處理

采用SPSS 20.0軟件對數據進行統計學分析。計量資料以±s表示，組間比較采用獨立樣本t檢驗，組內比較采用配對t檢驗；計數資料以頻次和百分數表示，組間比較采用χ2檢驗；以P＜0.05為差異有統計學意義。

2 結 果

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

術后復查CT，按Gertzbein-Robbins分級評估置釘精準度。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）。組間比較差異有統計學意義（P＜0.05）。機器人組典型病例影像學資料見圖1。

表1 2組統計數據Tab. 1 Statistical data of 2 groups

3 討 論

椎弓根螺釘內固定對脊柱生物力學的恢復起著重要作用，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］，置釘時更易發生螺釘穿透椎弓根皮質，損傷周圍重要神經血管組織，并有可能因螺釘位置不佳引起嚴重并發癥。相關文獻報道，椎弓根螺釘內固定術的失敗率為4.9%～37.5%[11-13］。即使高年資脊柱外科醫師也有約10%的調釘率，而釘道的調整將使螺釘的把持力大大下降[14］。

隨著精準、微創理念在脊柱手術中的引入，人們對數字化、智能化的機器人輔助脊柱手術的應用進行了有益的探索。胸腰椎骨折常規手術是切開皮膚，從棘突兩側剝離豎脊肌至關節突外側，此過程將損傷手術區域的肌肉組織，造成多裂肌不可逆損傷，導致椎旁肌去神經化和萎縮，術后出現腰背部疼痛、無力，即腰椎術后失敗綜合征[15-16］。機器人手術運用影像學定位，經皮置入椎弓根螺釘，手術操作更微創，損傷小、出血量少，手術深部結構可視化，機器人準確依照專科醫師規劃的路徑運動，精度高、定位準，并且降低了術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組，術后住院時間短于常規組，術后3 d ODI和VAS評分也優于常規組，說明應用機器人輔助手術治療胸腰椎骨折，更符合骨科快速康復理念。

中國脊柱機器人研究始于本世紀初，田偉教授領銜的脊柱機器人研發團隊在第1代骨科機器人的基礎上，結合當代先進的智能和數字技術推出了第3代骨科機器人“天璣”Tirobot。“天璣”Tirobot運用影像學定位，在完成圖像采集和配準后就可以進行椎弓根螺釘放置的設計規劃，不需要顯露手術區域的解剖標志，手術部位椎體結構清晰顯露在電腦屏幕上，進而使手術操作可視化，在電腦屏幕上確定椎弓根螺釘的方向、直徑、大小、螺釘深度等。本研究組使用“天璣”Tirobot系統對11例胸腰椎骨折患者進行復位內固定，置釘精準度明顯高于常規組（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226枚（96.6%），未完全位于椎弓根內8枚（3.4%）；根據Raley-Mobbs分類法，置釘欠佳的發生率為1.3%（3/234）。Van Dijk等[19］對112例接受機器人引導下微創脊柱手術的患者進行回顧性研究，結果顯示，置釘準確率為97.9%。本研究中機器人組置釘精準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育異常、寬度明顯變窄有關。同時本研究發現，術中使用機器人導向器置入定位針時，會出現定位針從關節突表面骨皮質滑移的現象，可能導致鉆孔過程精準度下降。為提高機器人輔助置釘的精準度，還需注意安置患者示蹤器的穩定性和放置定位針工作套筒時周圍軟組織的松解。

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