機(jī)器人輔助經(jīng)皮微創(chuàng)椎弓釘內(nèi)固定術(shù)治療單節(jié)段胸腰椎壓縮性骨折的臨床療效分析

摘 要 目的：探討應(yīng)用機(jī)器人輔助經(jīng)皮椎弓根螺釘內(nèi)固定術(shù)治療的單節(jié)段胸腰椎壓縮性骨折患者的臨床效果。方法：回顧性分析2018年1月—2023年1月襄陽(yáng)市中心醫(yī)院收治的73例單節(jié)段胸腰椎壓縮性骨折患者的臨床資料，其中43例采用常規(guī)經(jīng)皮微創(chuàng)椎弓釘內(nèi)固定術(shù)（常規(guī)微創(chuàng)組），30例采用手術(shù)機(jī)器人輔助下經(jīng)皮椎弓根螺釘內(nèi)固定術(shù)（機(jī)器人微創(chuàng)組），術(shù)后隨訪至2024年1月。比較兩組患者圍手術(shù)期相關(guān)手術(shù)指標(biāo)、植釘準(zhǔn)確率及安全率、手術(shù)前后病椎前緣高度百分比和矢狀面Cobb角的改變、疼痛、生活質(zhì)量及功能障礙評(píng)分的差異。結(jié)果：機(jī)器人微創(chuàng)組的手術(shù)時(shí)間、術(shù)中出血量、術(shù)中透視次數(shù)和住院時(shí)間均明顯低于常規(guī)微創(chuàng)組（Plt;0.05），植釘準(zhǔn)確率高于常規(guī)微創(chuàng)組（Plt;0.05）。與手術(shù)前相比，兩組患者術(shù)后病椎前緣高度百分比逐漸增加、Cobb角逐漸降低、視覺模擬評(píng)分（VAS）和Oswestry功能障礙指數(shù)（ODI）評(píng)分逐漸降低、巴塞爾指數(shù)評(píng)分量表（Barthel）評(píng)分逐漸增加（Plt;0.05），但兩組患者間的差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（Pgt;0.05）。結(jié)論：機(jī)器人輔助下治療胸腰椎骨折植釘準(zhǔn)確率更高，術(shù)中出血量及透視次數(shù)均明顯減少，極大程度縮短了患者住院時(shí)間，且效果確切，值得在臨床上推廣。

關(guān)鍵詞 內(nèi)固定術(shù)；壓縮性骨折；胸椎；腰椎；機(jī)器人輔助手術(shù)

中圖分類號(hào) R683.2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 2096-7721（2024）05-0818-07

Clinical effect of robot-assisted percutaneous pedicle screw fixation in the treatment of patients with single segmental thoracolumbar compression fracture

ZHENG Chong1， CHAI Jun1， LU Weijie2

（1.Department of Orthopedics， Xiangyang Central Hospital， Xiangyang 441138， China; 2.Department of Orthopedics， the First Affiliated Hospital of Guangzhou Medical University， Guangzhou 510120， China）

Abstract Objective： To investigate the clinical effect of robot-assisted percutaneous pedicle screw fixation in the treatment of patients with single segmental thoracolumbar compression fracture. Methods： Clinical data of 73 patients with single segmental thoracolumbar fracture who were admitted to Xiangyang Central Hospital from January 2018 to January 2023 were retrospectively analyzed， of which 43 cases who were treated with conventional percutaneous pedicle screw fixation were divided into the conventional minimally invasive group， and 30 cases who were treated with robot-assisted percutaneous pedicle screw fixation （robotic minimally invasive group）. Patients were followed up until January 2024. The perioperative indicators， the accuracy and safety rate of implants， the percentage of affected anterior vertebral height and the changes of sagittal Cobb angle before and after surgery， pain level， quality of life， and dysfunction were compared between the two groups. Results： The operative time， intraoperative blood loss， intraoperative fluoroscopy times and length of hospital stay in the robotic minimally invasive group were significantly lower than those in the conventional minimally invasive group （Plt;0.05）. The accuracy of implant in robotic minimally invasive group was higher than that in the conventional minimally invasive group （Plt;0.05）. Compared with that before operation， the percentage of affected anterior vertebral height in the two groups were both increased， the angle of Cobb decreased， visual analogue scale （VAS） and Oswestry disability index （ODI） scores decreased， and Barthel index scores increased （Plt;0.05）， but there was no statistically significant difference between the two groups （Pgt;0.05）. Conclusion： Orthopedic robot-assisted treatment of thoracolumbar fracture has higher accuracy， less intraoperative blood loss and radiation times， and shorter length of hospital stay， which is worthy of clinical promotion.

Key words Internal Fixation; Compression Fracture; Thoracic Vertebrae; Lumbar Vertebrae; Robot-assisted Surgery

胸腰椎骨折在脊柱骨折中發(fā)生率最高，常由高處墜落、交通事故等導(dǎo)致，除合并脊髓神經(jīng)損傷外，后期還可產(chǎn)生截癱、壓瘡、墜積性肺炎等嚴(yán)重并發(fā)癥，對(duì)患者的生活質(zhì)量及家庭經(jīng)濟(jì)造成嚴(yán)重影響[1-2]。胸腰椎骨折主要發(fā)生于生理弧度交界、活動(dòng)程度發(fā)生轉(zhuǎn)化的T11～L2，治療方法包括保守治療和手術(shù)治療。保守治療僅適用于單純壓縮性骨折，手術(shù)治療包括微創(chuàng)手術(shù)和開放性手術(shù)兩種，開放性手術(shù)對(duì)機(jī)體創(chuàng)傷較大，目前常采用微創(chuàng)手術(shù)，包括經(jīng)皮椎弓根螺釘棒復(fù)位內(nèi)固定和經(jīng)皮椎體成形術(shù)兩種[3]。但這些方法往往需要高難度的手術(shù)技巧和豐富的經(jīng)驗(yàn)，術(shù)中需多次透視確定螺釘位置，醫(yī)生和患者所受的輻射量較大，且極易穿破皮質(zhì)損傷神經(jīng)，影響患者的術(shù)后生活質(zhì)量。因此，尋求一種更為安全、高效、精確的治療方法一直是臨床醫(yī)生關(guān)注的重點(diǎn)[4]。

人工智能機(jī)器人輔助下的骨折精準(zhǔn)復(fù)位與微創(chuàng)治療已成為骨科領(lǐng)域的熱點(diǎn)及發(fā)展趨勢(shì)，廣泛應(yīng)用于脊柱骨折等骨損傷類疾病患者的臨床治療[5-6]。機(jī)器人定位導(dǎo)航精準(zhǔn)度可達(dá)“亞毫米級(jí)”，使手術(shù)更簡(jiǎn)潔化、精準(zhǔn)化、規(guī)范化，其優(yōu)勢(shì)在于能夠減少術(shù)中透視次數(shù)、減少輻射危害，同時(shí)降低人為誤差，治療更加安全可靠[7-8]。

機(jī)器人輔助手術(shù)的開展實(shí)現(xiàn)了精準(zhǔn)手術(shù)、智能化手術(shù)和微創(chuàng)化手術(shù)的完美結(jié)合。此外，機(jī)器人輔助手術(shù)還可以提高手術(shù)效率，縮短患者康復(fù)時(shí)間[9-10]。因此，本研究旨在通過分析應(yīng)用機(jī)器人輔助手術(shù)治療胸腰椎骨折的預(yù)后效果，為臨床治療提供新的參考依據(jù)。

1 資料與方法

1.1 一般資料 回顧性分析2018年1月—2023年

1月本院骨科收治的符合手術(shù)指征并行經(jīng)皮微創(chuàng)椎弓釘內(nèi)固定術(shù)治療的單節(jié)段胸腰椎壓縮性骨折患者的病例資料。納入標(biāo)準(zhǔn)：①胸、腰椎體單個(gè)節(jié)段骨折；②骨折椎體為T11～L2；③近2周內(nèi)的新鮮骨折且不合并脊髓神經(jīng)功能損傷；④符合各項(xiàng)手術(shù)指征并行經(jīng)椎弓根螺釘內(nèi)固定術(shù)；⑤患者無典型的胸腰椎退行性病變；⑥各項(xiàng)影像學(xué)如CT、MRI等病例資料及術(shù)后隨訪資料完整。排除標(biāo)準(zhǔn)：①多個(gè)節(jié)段骨折者；②合并局部或全身活動(dòng)性感染者；③合并脊柱腫瘤或結(jié)核病病史者；④椎體骨密度T值lt;-2.5，考慮骨質(zhì)疏松者；⑤骨折持續(xù)時(shí)間超過3周者；⑥合并其他慢性疾病及全身免疫性疾病無法耐受手術(shù)者；⑦術(shù)后隨訪不配合、資料不全者。經(jīng)納排標(biāo)準(zhǔn)共收集73例患者病例資料，其中43例采用常規(guī)透視下的經(jīng)皮微創(chuàng)椎弓釘內(nèi)固定術(shù)（常規(guī)微創(chuàng)組），30例采用手術(shù)機(jī)器人輔助下經(jīng)皮椎弓根螺釘內(nèi)固定術(shù)（機(jī)器人微創(chuàng)組）。兩組患者一般資料對(duì)比，差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（Pgt;0.05），具有可比性（見表1）。

1.2 手術(shù)方法

1.2.1 機(jī)器人微創(chuàng)組 患者麻醉完成后取俯臥位，俯臥于俯臥位架，將機(jī)器人系統(tǒng)與C形臂機(jī)連接。在一側(cè)髂后上棘突處做約1 cm切口便于安裝示蹤器。C形臂機(jī)進(jìn)行掃描并與機(jī)器人系統(tǒng)連接，根據(jù)3D成像規(guī)劃螺釘軌跡，運(yùn)行骨科機(jī)器人，并執(zhí)行進(jìn)釘命令。機(jī)械臂運(yùn)行至規(guī)劃部位，連接進(jìn)釘套管，沿引導(dǎo)套管方向置入導(dǎo)向針，根據(jù)顯示屏微調(diào)方向直至滿意后，通過導(dǎo)針置入螺釘，透視觀察螺釘置入的精準(zhǔn)度。將連接棒于皮下插入椎弓根尾槽中，C形臂機(jī)透視復(fù)位滿意后擰緊尾帽固定，撐開復(fù)位，去除釘尾，縫合傷口。關(guān)鍵步驟如圖1。

1.2.2 常規(guī)微創(chuàng)組 患者麻醉完成后取俯臥位，俯臥于俯臥位架。C形臂機(jī)透視下標(biāo)記椎弓根投影，置入定位針，并在透視屏下進(jìn)行調(diào)整，滿意后取出定位針，依次擰入螺釘，在其位置和長(zhǎng)度確定良好后，置入合適的連接棒，擰緊尾帽，撐開復(fù)位，去除釘尾，縫合傷口。

1.3 術(shù)后管理及隨訪 兩組患者經(jīng)手術(shù)后均給予一定程度的抗感染治療以預(yù)防傷口感染的發(fā)生（持續(xù)時(shí)間lt;24 h），術(shù)后充分臥床休息并軸線翻身預(yù)防壓瘡形成；行腰背肌及雙下肢功能適當(dāng)鍛煉以預(yù)防下肢靜脈血栓形成；術(shù)后3 d行胸腰段正側(cè)位X線片及CT平掃，術(shù)后3個(gè)月需佩戴護(hù)具離床活動(dòng)避免腰背部外傷及負(fù)重。所有患者出院后均接受6～12個(gè)月的隨訪，隨訪時(shí)間截止至2024年1月。

1.4 觀察指標(biāo) 比較兩組患者圍手術(shù)期相關(guān)手術(shù)指標(biāo)，主要包括手術(shù)時(shí)間、術(shù)中出血量、術(shù)中透視次數(shù)、住院時(shí)間及術(shù)中、術(shù)后并發(fā)癥（固定螺釘松動(dòng)、皮下血腫、神經(jīng)根損傷、傷口感染等）。比較兩組患者植釘準(zhǔn)確率及安全率。術(shù)后對(duì)手術(shù)節(jié)段椎體行CT平掃，采用Certzbein-Robbins改良分級(jí)將螺釘分為A、B、C、D和E級(jí)五個(gè)等級(jí)[11]，計(jì)算椎弓根釘植入的準(zhǔn)確率及安全率。植釘準(zhǔn)確率=A級(jí)螺釘數(shù)量/組內(nèi)植釘總數(shù)×100%；植釘安全率=（A級(jí)+B級(jí)螺釘總數(shù)）/組內(nèi)植釘總數(shù)×100%。

收集患者手術(shù)前、術(shù)后3 d、術(shù)后3個(gè)月及末次隨訪時(shí)病椎前緣高度百分比和矢狀面Cobb角的改變[12]。病椎椎體前緣高度百分比=病椎前緣高度/（相鄰上、下椎體前緣高度平均數(shù)）×100%；病椎矢狀面Cobb角為側(cè)位X線片上病椎上椎體的上終板線與下椎體的下終板線的垂線的夾角。

收集兩組患者手術(shù)前、術(shù)后3 d、術(shù)后3個(gè)月及末次隨訪時(shí)疼痛、生活質(zhì)量及功能障礙評(píng)分。采用視覺模擬評(píng)分（Visual Analog Scale，VAS）評(píng)價(jià)患者的疼痛程度，疼痛感越高者得分越高；采用巴塞爾指數(shù)評(píng)分量表（Barthel）評(píng)估患者術(shù)后生活能力，分?jǐn)?shù)的高低與其成正比；采用Oswestry功能障礙指數(shù)（Oswestry Disability Index，ODI）評(píng)估患者術(shù)后生活方面的障礙程度，得分越高表明患者生活障礙程度越高[13-15]。

1.5 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法 采用SPSS 26.0進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，計(jì)量資料以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差（x±s）表示，行t檢驗(yàn)；計(jì)數(shù)資料以例數(shù)（百分比）[n（%）]表示，資料符合正態(tài)分布，行 χ2檢驗(yàn)，以Plt;0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 圍手術(shù)期指標(biāo)及術(shù)中、術(shù)后并發(fā)癥比較

機(jī)器人微創(chuàng)組手術(shù)時(shí)間、術(shù)中出血量、術(shù)中透視次數(shù)和住院時(shí)間明顯低于常規(guī)微創(chuàng)組（Plt;0.05），見表2。常規(guī)微創(chuàng)組患者中共3例出現(xiàn)術(shù)中、術(shù)后并發(fā)癥，機(jī)器人微創(chuàng)組中2例患者發(fā)生并發(fā)癥，且并發(fā)癥經(jīng)及時(shí)干預(yù)治療后逐漸緩解，但兩組間的差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（Pgt;0.05），見表3。

2.2 植釘準(zhǔn)確率及安全率比較 術(shù)后采用CT平掃觀察手術(shù)植釘情況，結(jié)果顯示，機(jī)器人微創(chuàng)組的植釘準(zhǔn)確率高于常規(guī)微創(chuàng)組（Plt;0.05），但安全率兩組間差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（Pgt;0.05）。見表4。

2.3 術(shù)后病椎椎體前緣高度百分比及Cobb角改變 與手術(shù)前相比，隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，兩組患者的病椎椎體前緣高度百分比明顯增加，Cobb角明顯降低（Plt;0.05），但兩組患者手術(shù)前、術(shù)后3 d、術(shù)后3月及末次隨訪的Cobb角之間的差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（Pgt;0.05）。見表5～6。

2.4 術(shù)后疼痛評(píng)分比較 兩組患者術(shù)后VAS評(píng)分均較手術(shù)前降低（Plt;0.05），且隨著術(shù)后時(shí)間的延長(zhǎng)，兩組患者術(shù)后VAS評(píng)分均逐漸降低（Plt;0.05），但兩組間差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（Pgt;0.05）。見表7。

2.5 術(shù)后生活質(zhì)量相關(guān)指標(biāo)評(píng)分 兩組患者術(shù)后Barthel指數(shù)評(píng)分均較手術(shù)前增加，ODI指數(shù)評(píng)分均較手術(shù)前降低，且隨著術(shù)后時(shí)間的延長(zhǎng)，兩組患者Barthel指數(shù)評(píng)分逐漸增加，ODI指數(shù)評(píng)分逐漸降低（Plt;0.05），但兩組間差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（Pgt;0.05）。見表8～9。

3 討論

胸腰段脊柱T11～L2位于胸腰椎生理弧度的交匯部，是應(yīng)力集中之處，在高能量外力如高處墜落、車禍或老年人骨質(zhì)疏松時(shí)極易發(fā)生骨折，約占脊柱骨折的60%[16]。透視輔助下經(jīng)皮椎弓根釘內(nèi)固定術(shù)是目前治療胸腰椎骨折常用的微創(chuàng)手術(shù)方式，其與前期的開放手術(shù)相比，大大減少了術(shù)中出血量、手術(shù)創(chuàng)傷，且極大程度地降低了術(shù)后并發(fā)癥的發(fā)生。但傳統(tǒng)的螺釘植入術(shù)中需在C形臂X線輔助下透視多次，醫(yī)患所受輻射量較大，且容易穿破皮質(zhì)損傷神經(jīng)，嚴(yán)重影響患者術(shù)后生活質(zhì)量[17]。隨著科技的發(fā)展，人工智能機(jī)器人輔助手術(shù)已經(jīng)成為現(xiàn)代醫(yī)療領(lǐng)域的一個(gè)重要趨勢(shì)。特別是在胸腰椎骨折的治療中，機(jī)器人輔助手術(shù)的應(yīng)用為患者帶來了許多優(yōu)勢(shì)。目前，用于脊柱外科手術(shù)的手術(shù)機(jī)器人包括SpineAssist、Renaissance、Mazor X、Rosa等[18]，本研究主要分析了骨科機(jī)器人對(duì)非骨質(zhì)疏松性胸腰椎壓縮性骨折患者進(jìn)行手術(shù)治療后的效果。

結(jié)果發(fā)現(xiàn)，機(jī)器人微創(chuàng)組的手術(shù)持續(xù)時(shí)間明顯短于常規(guī)微創(chuàng)組，這與一項(xiàng)關(guān)于機(jī)器人治療骨折術(shù)后效果的Meta分析結(jié)果一致[19]。也有研究表明，機(jī)器人手術(shù)時(shí)間長(zhǎng)于常規(guī)手術(shù)，可能是由于機(jī)器人導(dǎo)航操作步驟較多，機(jī)器人導(dǎo)入數(shù)據(jù)和匹配上花費(fèi)時(shí)間，后期隨著應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)的豐富，手術(shù)時(shí)間將會(huì)大大縮短；另一方面機(jī)器人型號(hào)的不同和團(tuán)隊(duì)計(jì)算時(shí)間的方式及范圍不同，可能也會(huì)導(dǎo)致手術(shù)時(shí)間上的差異[20]。經(jīng)機(jī)器人手術(shù)治療的患者術(shù)中出血量、住院時(shí)間、透視次數(shù)均低于常規(guī)手術(shù)。與常規(guī)手術(shù)相比，一方面機(jī)器人輔助手術(shù)透視次數(shù)降低了約50%，減少了對(duì)患者的放射性暴露，降低了輻射損害；另一方面患者出血量的減少、手術(shù)切口小，表明其對(duì)機(jī)體的損傷小，各項(xiàng)機(jī)能可快速恢復(fù)，縮短住院時(shí)間[21]。

準(zhǔn)確的植入螺釘不僅可減少對(duì)周圍結(jié)構(gòu)的損傷，還較大程度地增大固定強(qiáng)度。多項(xiàng)研究報(bào)道了機(jī)器人輔助下的手術(shù)植釘準(zhǔn)確率更高[22-23]。

本研究結(jié)果也發(fā)現(xiàn)，在術(shù)中植釘準(zhǔn)確率方面，機(jī)器人微創(chuàng)組共植釘178枚，A級(jí)172枚，植釘準(zhǔn)確率高達(dá)96.63%明顯高于常規(guī)微創(chuàng)組的88.14%。分析其原因，機(jī)器人系統(tǒng)通過高精度光學(xué)定位追蹤技術(shù)與混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)的結(jié)合，在計(jì)算機(jī)終端實(shí)時(shí)顯示3D骨骼的位置姿態(tài)，根據(jù)患者的情況設(shè)計(jì)最佳的植釘路線及位置，確定植釘?shù)闹萌朦c(diǎn)、方向及大小，且在手術(shù)過程中可以完成骨折復(fù)位和固定的全程可視化、精準(zhǔn)監(jiān)視，大大提高了手術(shù)的效率。而常規(guī)的C形臂X線透視缺乏3D立體感，易侵犯周圍結(jié)構(gòu)，一定程度上降低了植釘?shù)臏?zhǔn)確率[24]。

椎體前緣高度百分比主要是前緣高度與相鄰節(jié)段高度平均值的比值，不受椎體后緣塌陷的影響，極大程度地避免了測(cè)量誤差。Cobb角為側(cè)位X線片上病椎上椎體的上終板線與下椎體的下終板線的垂線的夾角，兩者均是評(píng)估患者預(yù)后的重要影像學(xué)指標(biāo)，可較好地反映椎體高度的丟失情況及手術(shù)復(fù)位情況[25]。本研究收集并分析了術(shù)前、術(shù)后3 d、術(shù)后3個(gè)月及末次隨訪兩組患者椎體前緣高度百分比和Cobb角的變化，發(fā)現(xiàn)手術(shù)后隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，兩指標(biāo)較術(shù)前均有明顯的改善，證明兩種手術(shù)方式對(duì)骨折的椎體復(fù)位均有較顯著的效果。

VAS、Barthel指數(shù)和ODI指數(shù)是臨床上常用于評(píng)估患者術(shù)后疼痛及生活質(zhì)量的指標(biāo)。本研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，經(jīng)手術(shù)治療后兩組患者各項(xiàng)指標(biāo)均較手術(shù)前得到改善，且兩組間未見顯著差異，表明兩種手術(shù)方式均能有效地恢復(fù)椎體功能，提高患者術(shù)后的生活質(zhì)量。這與賈紅偉等人[26]的研究結(jié)果基本一致。

綜上所述，骨科機(jī)器人輔助手術(shù)治療胸腰椎骨折與常規(guī)透視輔助效果相當(dāng)，且其進(jìn)一步提高了植釘準(zhǔn)確率，縮短了手術(shù)時(shí)間、減少了術(shù)中出血量及透視次數(shù)，縮短了住院時(shí)間，有助于患者椎體功能的恢復(fù)。本研究將為應(yīng)用和推廣機(jī)器人輔助手術(shù)治療相關(guān)疾病提供科學(xué)依據(jù)和實(shí)踐指導(dǎo)。但本研究只進(jìn)行了單中心的回顧性研究，且由于我院剛剛開展機(jī)器人輔助治療手術(shù)，樣本數(shù)量較少，可能對(duì)研究結(jié)果產(chǎn)生一定的影響。后期將進(jìn)一步增大樣本數(shù)量，提供更加準(zhǔn)確的研究結(jié)果，為臨床上治療方案的選擇提供一定的參考依據(jù)。

利益沖突聲明：本文不存在任何利益沖突。

作者貢獻(xiàn)聲明：鄭沖負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)收集與分析、起草論文；盧偉杰負(fù)責(zé)論文修改；柴俊負(fù)責(zé)指導(dǎo)撰寫文章并最終定稿。

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