尹乾兵，弋石泉，劉進，王恒，謝成，強震宇，杜勇凱，周華群

（四川省綿陽市骨科醫(yī)院髖關節(jié)外科，四川 綿陽）

0 引言

髖部股骨頭下到股骨頸基底部間的骨折被稱為股骨頸 骨折[1]，是一種常見的骨折，可發(fā)生于各可年齡段，其占全身骨折的3.58%，占髖部骨折的53%[2]。由于股骨頭血供及股骨頸解剖結構的特殊性，在治療過程中容易出現股骨頭缺血壞死和骨不連，也被稱為“未解決的骨折”[3]。有三翼釘、空心釘、DHS+防旋螺釘及加用內側支撐鋼板、F 型固定、偏軸螺釘固定等多種形式固定，但以空心釘固定為主流固定方式[4,5]。在股骨頸骨折盡量解剖復位或有效復位的基礎上，通過三枚平行螺釘予以加壓固定從而達到堅強固定并促進骨折愈合。

目前經皮徒手空心釘固定股骨頸骨折是大多數醫(yī)院骨科醫(yī)生采取的治療途徑，需要醫(yī)生有良好的工作經驗，特別是對前傾角的把握需要有三維空間想象能力，也很難達到三枚空心螺釘互相平行且平行于股骨頸軸線，螺釘互相間夾角均小于10°，螺釘盡量分散分布于股骨頸，貼近股骨頸皮質[6]，針尖端應盡量在股骨頭軟骨下5mm 以內但不要穿出股骨頭，有利真正實現動態(tài)滑動加壓機制從而達到滑動加壓及最大螺釘拉力，增加固定的穩(wěn)定性及促進骨折愈合[7]。若空心釘植入不能按動態(tài)滑動加壓機制及螺釘在股骨頸內控制分布手術要求，就會導致螺釘切割，骨折移位不愈合，增加股骨頭壞死的幾率，延長病員下地負重時間。有人研究證明術中螺釘位置、長短、植入方向與術后骨折再移位、骨折愈合質量等有正相關性，從而對手術者有較高的要求才能達到治療目的[8]。在手術過程中，為達到手術要求，需要多次透視調整導針、螺釘位置，增加了透視輻射量，對術者及病員帶來一定的危害[9]。

為了增加手術的微創(chuàng)性，內固定植入的精確性，降低X 射線對人體的危害，醫(yī)療領域內手術輔助機器人不斷更新換代。在1985年機器人就用于神經外科手術。隨著機器人技術發(fā)展的日新月異，出現了達芬奇骨科機器人系統，我國的天璣機器人也應運而生。與常規(guī)手術相比，機器人可以提高手術精度，減少創(chuàng)傷，符合患者微創(chuàng)要求，促進創(chuàng)傷修復，減少術后并發(fā)癥[10][11]。

為了克服術者手眼協調性和觸覺的差異、手的不自主震顫對手術的影響精度，解決骨科手術的三大難題：看不見、打不準、拿不穩(wěn)。我院于2018 年2 月引進國產第三代智能骨科手術機器人TiRobot 系統。它是基于3D 影像的骨科機器人。其主要設備為機械臂主機、光學跟蹤系統、主控臺車構成。光學跟蹤系統不僅透視骨骼，還實時監(jiān)控每一個手術環(huán)節(jié)；機械臂6 軸的設計兼顧了運動靈活性和操作的穩(wěn)定性，能達到壓毫米的精度；主控電腦系統智能傳達醫(yī)生的構思給以上兩個設備，行“路徑規(guī)劃”?？傊梢赃M行深層三維空間的精確定位，能夠實時追蹤，達到壓毫米級手術精度，術中輻射減少70%以上，具有出血少，創(chuàng)傷小、精度高等臨床顯著優(yōu)勢。

表1 機器人手術組和非機器人手術組病員一般情況比較

表1 機器人手術組和非機器人手術組病員一般情況比較

注：術后患者均行登記并門診或電話、微信隨訪。

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2018 年3 月開始采用國產第三代智能骨科手術機器人TiRobot 系統輔助進行股骨頸骨折空心螺釘內固定術。選取同時間段愿意行機器人輔助固定患者及因經濟原因選擇常規(guī)手術方法的患者。術前同病員做了溝通，簽署愿意國產第三代智能骨科手術機器人知情同意書。對手術中置釘透視時間、置釘透視次數，透視放射劑量、導針使用次數導致的無效容積，空心釘植入時間、術中出血量、術后正側位X 片上每例任意每枚空心螺釘與股骨頸軸線的夾角度數、術后骨折愈合時間、功能評分方面進行對比，有利總結使用機器人導航經驗，提高使用骨科機器人治療效果。

1 資料與方法

1.1 一般資料

28 例患者均為該時間段內新鮮閉合股骨頸骨折。

機器人組：共28 例。男14 例，女14 例；年齡15-79 歲，平均年齡48 歲；按照股骨頸骨折Garden 分型[12]，I 型2 例，II 型8 例，III 型12 例，IV 型6 例；

損傷原因：跌傷15 例，騎車傷8 例，車禍事故3 例，高墜傷2 例；受傷時間至手術時間：（6h±5）天，平均3 天. 隨訪時間：1 年～1年半。

非機器人組：共29 例。男16 例，女13 例；年齡22-80 歲，平均年齡54 歲；按照股骨頸骨折Garden 分型[12]，I 型1 例，II 型10 例，III 型14 例，IV 型4 例；

損傷原因：跌傷18 例，騎車傷6 例，車禍事故4 例，高墜傷1 例；受傷時間至手術時間：（3h±6 天），平均4 天。隨訪時間：1 年～1年半。

病人選擇通過傷情溝通，病員及家屬選擇復位空心釘內固定手術方案；術中因閉合復位不良而需要切開復位患者均不再本案內。

1.2 治療方法

1.2.1 術前準備

所有患者入院后盡快完善檢查，對溝通良好的患者實施綠色通道，一般不再對傷肢皮牽引過度制動，鼓勵股四頭肌收縮、踝趾關節(jié)伸屈鍛煉。對于需超過24 小時手術者且血小板不低于60×109/L，根據病員體重使用相應劑量的低分子肝素鈉或鈣劑IH有利預防下肢深靜脈血栓形成。若患者無糖尿病、肺部感染等易感因素，術前一般不使用抗生素。所有患者均采用國產7.3mm 空心釘作為內固定植入物。

1.2.2 手術方法

所有患者均采用全麻，病員仰臥于可透視骨科牽引床，根據骨折類型主要采用：(1)MC Elvenny 法；(2)Leadbetter 法；(3)whitman法復位，對于難復位型骨折，則結合克氏針撬搏股骨頭干三維互動技術達到復位要求[13-14]。術中X 線檢查骨折復位的判斷標準：(1)Garden 對線指數（I 級、II 級）；(2)Lowell 雙“S”曲線；(3)Gotfried陽性支撐[15-16]。

機器人手術組：(1) 機器人手術流程：圖像配準→術中規(guī)劃→機器人運動定位→術者植入導針→螺釘植入。(2)根據手術要求，在骨折復位的同時，安裝好機器人系統結構，檢查系統的運行情況是否正常，按要求輸入患者相關信息。C 臂透視骨折復位滿意后，予以消毒鋪巾，機器人機械臂定位系統予以透明無菌塑料保護套罩住，在同側髂前上棘作切口髂骨上安裝穩(wěn)示蹤器，通過C 臂對股骨頸正側位采集圖像，要求在正側位透視圖像上10 個標記點全部在視野范圍內，要求采集的圖像清晰可識。在主控系統進行（順行或倒三角）螺釘規(guī)劃布局，重點在于螺釘的分散、平行、方向及深度，自動測量螺釘長度作為參考。根據需要選擇第一枚螺釘導針，點擊“運動”按鈕，機械臂運動到指定位置，再次微調確認，順導針套筒方向切開皮膚1cm 并切開闊筋膜，用止血鉗分離軟組織到股骨近端骨面，再將套筒推人接觸骨面后鉆入部分長度的導針，行C臂透視確認導針方向及位置正確后再將導針鉆入合適的位置。同理依次鉆入另兩枚導針，機器人測量的所需螺釘長度僅參考，以專用測量尺測量的實際長度為準，根據骨折類型及拉力需要選擇置釘先后順序。根據病員年齡，部分病員術前骨密度檢查，結合術中鉆孔骨質強度等因素選擇是否使用墊圈。

非機器人組：在C 臂透視下，根據患髖股骨頸前一枚克氏針定位，在股骨外側壁鉆入導針與股骨頸前導針平行徒手打入三枚導針，C 臂透視調整符合手術要求后予以切口，測深、鉆孔并擰入三枚空心釘。

1.2.3 術后處理

術后予以預防感染、下肢深靜脈血栓形成，指導下肢功能鍛煉，禁止術肢直腿抬高鍛煉。術后1、2、3、6、12、24 月復片，必要時行三維CT 檢查，或雙髖MRI 對比檢查。根據病員骨折類型，術中復位固定情況及門診復查情況，指導病員術肢部分輔助到或術肢全部負重（應針對患者傷情個體化指導）。

1.3 療效評價

采用Harris 評分系統評估術肢功能。從疼痛、功能、畸形、關節(jié)活動四個方面評價，滿分為100，90-100 分為優(yōu)，80-89 分為良，70-79 分為可，70 分以，下為差。

1.4 統計學處理

應用SPSS 19.0（SPSS，美國公司）統計學軟件進行統計學分析。計量資料（透視時間、置釘透視次數、放射劑量、導針使用次數導致的無效容積、螺釘植入總耗時、出血量、術后股骨頸正側位軸線與空心螺釘的夾角、骨折愈合時間、Harris 評分指標）用±s 表示，兩組間比較采用配對t 實驗。檢驗水準α 值取雙側0.05。

2 結果

2.1 一般結果

我們將骨折復位時間剔除，只計算復位好后使用C 臂透視時間及透視次數更有說服力。機器人手術組和非機器人組透視時間平均分別為：（12±3.5）s 和（30.5±5）s，透視次數平均分別為（9.5±2.5）次和（30±10）次，出血量平均(20±5)mL 和(40±10)mL，導針使用次數導致的無效容積分別平均(883±3.5)立方毫米和(7948.1±3.2) 立方毫米，螺釘植入總耗時平均分別為(25±6)min 和(35±5)min。( 均 采 用 德 國ARCADIS orbic C 臂，6.4KV 1.1mas)，放射劑量平均為4.8CGYcm2和33.9 CGYcm2，以上比較項目存在統計學意義(P＜0.05，見表1)。

2.2 股骨頸正側位軸線與空心螺釘的夾角

正位機器人組與非機器人組股骨頸軸線與空心螺釘的夾角分別為4.5°±1.6°和 6.5°±1.8°。側位機器人組與非機器人組股骨頸軸線與空心螺釘的夾角分別為4.7°±1.7°和8.5°±1.5°。

二者差異有統計學意義(P＜0.05，見表2)。

表2 術后正側位X 片上每枚空心螺釘與股骨頸軸線的夾角度數

表2 術后正側位X 片上每枚空心螺釘與股骨頸軸線的夾角度數

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結果顯示機器人組螺釘方向與股骨頸軸線更接近平行。

2.3 術后術肢功能及并發(fā)癥

兩組傷口均愈合良好，髖關節(jié)活動不受限，術后根據復片情況個體化指導病員術肢逐漸負重。機器人組與非機器人組股骨頸骨折愈合時間分別為（6.1±3）個月和（6.3±3.5）個月，兩組間比較差異無統計學意義（P＞0.05，表1）。目前無螺釘松動退出、切割、骨折不愈合及股骨頭壞死等情況。末次隨訪采用Harris 評分系統評定術肢功能：機器人組平均（85±2.5）分，非機器人組平均（82±3.2）分，兩組間比較差異無統計學意義（P＞0.05，表1）。

3 討論

3.1 三代機器人系統的優(yōu)勢

目前多家醫(yī)院臨床研究證實機器人在精準重現手術規(guī)劃、準確植入內固定、降低手術誤差等方面有明顯的優(yōu)勢，為醫(yī)生的治療選擇提高了一個操作平臺[17][18]。隨著人民生活的提高對醫(yī)療技術的期望越來越高及機器人技術的飛速發(fā)展，機器人在骨科亞專業(yè)方面發(fā)揮越來越重要的作用。目前機器人可操作性越來越強，不受手術室環(huán)境、X 線、等方面的影響，克服人操作的視覺偏差，不穩(wěn)定及易疲勞、減少X 射線對術者及患者的損害。

3.2 機器人置釘手術操作特點

第3 帶機器人根據視覺原理，通過安裝的示蹤器與術中X 線透視圖像形成的空間對應關系，計算出影像中任意一點的空間坐標，通過計算機的準確定位，規(guī)劃手術內植物的三維空間路徑，通過機械臂的運動引導導針到達手術規(guī)劃的部位，從而達到內植物準確、安全的植入。

3.3 機器人輔助植入空心釘治療股骨頸骨折的療效

為保證手術的順利進行及效果，醫(yī)護人員及放射科均有專人到積水潭醫(yī)院接受培訓，醫(yī)生為能徒手行股骨頸骨折復位空心釘內固定熟練操作者，手術早期有廠家的工程師的現場指導，后期根據需要行視頻指導。有人通過生物學力學模型證實空心釘在股骨頸內的理想固定位置：（1）空心釘與股骨頸軸線之間盡量平行，任意一枚空心釘與股骨頸軸線夾角小于10°；（2）空心釘螺釘之間應盡量平行，任意螺釘之間夾角小于10°；（3）空心釘尖端位于股骨頭軟骨下5mm，螺紋應過骨折斷端，避免螺釘過長穿出股骨頭或過短影響加壓固定效果。本組中機器人組導針穿刺次數明顯小于非機器人組，其中出現有2 例導針出現在異常位置，與C 臂透視角度有關，與C 臂轉動過程中撞到病員身體導致被穿刺部位移位有關，操作者即時發(fā)現后重新透視規(guī)劃流程后避免進針錯誤。機器人測得螺釘長度僅作為參考，螺釘長度的選擇最終由專用測量尺實測為準，并透視驗證。術中術后螺釘之間的夾角、螺釘方向與股骨頸軸線方向夾角測量機器人組明顯占優(yōu)。由于術中傷口暴露時間短，穿刺次數少，出血少，透視次數少，故術前術后基本不用抗生素預防感染，局部軟組織反應輕，股骨近端外側皮質、股骨頭頸骨質損傷小，麻醉時間縮短，減少了患者及操作者受X 射線的危害，讓手術操作者感覺舒心。

4 注意事項

（1）相關人員接受專業(yè)培訓才能配能默契；（2）手術操作者對骨折復位固定要求熟練，對術中可能出現的問題有預感性，不盲目信任機器人，“天璣”是半自動機器人，只是醫(yī)療輔助工具，必須由經驗豐富的醫(yī)生操作，醫(yī)生需不斷加強培訓學習才能提高手術機器人效果，降低失誤風險；（3）采用全麻麻醉方式，避免因病員較長時間臥床扭動身體導致定位等方面的錯誤，在專用骨科牽引床上對病員的固定需穩(wěn)定；（4）C 臂透視推動過程需監(jiān)視不能撞擊患者，特別是采集圖像到導針植入時間段，否則及時重新透視采集圖像；（5）切開皮膚后止血鉗一定分離到進針骨面，防止導針套筒存在軟組織阻擋而發(fā)生方向移位，導針接觸骨面后需穩(wěn)定導針套筒，同時慢轉耐心進入骨質內，避免操之過激，因導針較小剛觸到骨皮質受轉力時存在彎曲滑動或較硬的骨質時產生一定程度的偏移而導針結果不理想；（6）手術導針位置、螺釘長度需C 臂確認無誤，不能有僥幸心理。另外兩枚螺釘應在股骨頸中心偏上水平前后植入，與骨組織構成立體的框架結構，符合生物力學原則，有較高的抗剪切，抗彎曲、抗扭轉能力。

總之使用國產第三代智能骨科手術機器人TiRobot 系統輔助進行股骨頸骨折空心螺釘內固定，有利手術的最大微創(chuàng)化、植入螺釘的精確化，減少對病員局部組織損傷的干擾，降低醫(yī)源性并發(fā)癥，提高骨折愈合率，降低股骨頭壞死率及程度，滿足人民醫(yī)療需求，同時最大限度減少X 射線對醫(yī)患人員的危害，也符合快速康復理念。但是第3 代機器人價格高，維護成本高，國內患者經濟支付能力和醫(yī)?？刭M政策限制了機器人的廣泛使用，暫時無法降低費效比[10]。在使用過程中機器人無法辨別重要軟組織（重要的血管、神經），導針太細在鉆動過程中容易走形，螺釘是否需與股骨頸軸線一定平行、股骨頸短縮、股骨頭壞死幾率是否明顯降低等問題還需進一步臨床總結觀察。

圖1 術前CT 示右股骨頸骨折

圖2 術中光標定位及設計的空心螺釘的位置和方向

圖3 術中根據機器人定位鉆入空心螺釘導針操作圖

圖4 在機器人定位裝置輔助下鉆入的空心釘導針

圖5 術后第1 天復查的正側位X 片

圖6 術后1 年復查的正側位X 片，骨折愈合，無內固定切割、退出及股骨頭壞死跡象