吳青松,譚新歡,劉 彬,周繼平,楊永軍

隨著機(jī)器人技術(shù)、計算機(jī)輔助醫(yī)療技術(shù)及醫(yī)學(xué)影像技術(shù)等相關(guān)技術(shù)的發(fā)展，脊柱外科機(jī)器人的研究也取得重大突破。成人的胸腰段椎弓根橫徑95%置信區(qū)間下限的波動范圍為5.08～6.55 mm，本研究將椎弓根橫徑<5.5 mm的椎弓根視為窄小椎弓根。筆者回顧性分析2015年10月～2019年10月我科收治的156例存在胸腰段窄小椎弓根的脊柱疾病患者資料，雙側(cè)窄小椎弓根中一側(cè)采用Renaissance脊柱手術(shù)機(jī)器人(Mazor公司)輔助置入椎弓根螺釘，另一側(cè)采用傳統(tǒng)手術(shù)方法后路置入椎弓根螺釘，比較兩種方法的置釘準(zhǔn)確率,報道如下。

1 材料與方法

1.1 病例選擇納入標(biāo)椎：① 存在至少一節(jié)雙側(cè)窄小椎弓根的胸腰段骨折或者脊柱畸形；② 需行雙側(cè)椎弓根螺釘固定；③ 骨密度正常；④ 無手術(shù)禁忌證；⑤ 年齡≥18歲。排除標(biāo)準(zhǔn)：① 嚴(yán)重骨質(zhì)疏松；② 椎弓根存在變異；③ 合并其他系統(tǒng)嚴(yán)重疾病無法耐受手術(shù)。

1.2 病例資料本研究共納入156例，男40例，女116例，年齡18～75歲。胸腰段骨折136例，脊柱畸形20例。窄小椎弓根：1節(jié)108例，2節(jié)36例，3節(jié)5例，4節(jié)2例，5節(jié)5例。胸椎30椎(T106個，T116個，T1218個)，腰椎198椎(L1116個，L244個，L338個)。本研究已獲得我院倫理委員會批準(zhǔn)，患者均同意并簽署相關(guān)知情同意書。

1.3 術(shù)前準(zhǔn)備① 測量椎弓根橫徑：椎弓根橫徑是指在CT水平掃描中，與椎弓根中軸線(ab)垂直的最大椎弓根的寬度(cd)，術(shù)前行相應(yīng)椎體薄層CT掃描(層厚1 mm)，找到椎弓根最寬層面，使用我院閱片系統(tǒng)自帶測量工具根據(jù)要求測出椎弓根橫徑。見圖1。② 機(jī)器人輔助側(cè)術(shù)前設(shè)計：將CT掃描原始數(shù)據(jù)輸入Renaissance脊柱手術(shù)機(jī)器人(見圖2)系統(tǒng)，手術(shù)醫(yī)師在電腦上進(jìn)行手術(shù)設(shè)計，確定手術(shù)椎體，并進(jìn)行術(shù)前模擬椎弓根螺釘置入(見圖3)，確定椎弓根置入的位置、長度、角度和直徑，再將數(shù)據(jù)傳輸至工作站

圖1 椎弓根橫徑測量方法

圖2 Renaissance脊柱手術(shù)機(jī)器人主機(jī) 圖3 術(shù)前機(jī)器人模擬進(jìn)釘 A.水平位進(jìn)釘;B.側(cè)位進(jìn)釘

。

1.4 手術(shù)方法全身麻醉?；颊吒┡P位，胸部、骨盆墊軟墊使腹部懸空。① 機(jī)器人輔助側(cè):將機(jī)器人與C臂機(jī)連接進(jìn)行數(shù)據(jù)匹配， C臂機(jī)行正、側(cè)位透視，將透視數(shù)據(jù)傳入機(jī)器人系統(tǒng)，匹配術(shù)中影像與術(shù)前影像，完成每一個椎體注冊，見圖4。選取一側(cè)窄小椎弓根，手術(shù)醫(yī)師操作Renaissance機(jī)器人輔助系統(tǒng)，使用限深電鉆完成椎弓根螺釘?shù)闹萌?。?傳統(tǒng)手術(shù)側(cè):在置釘過程中使用X線透視引導(dǎo)后路椎弓根置入，根據(jù)術(shù)中X線透視結(jié)果對針道進(jìn)行調(diào)整，并根據(jù)傳統(tǒng)測深方法置釘。

圖4 機(jī)器人輔助側(cè)術(shù)中操作 A.術(shù)中機(jī)器人界面;B.術(shù)中橋軌安裝位置;C.匹配術(shù)中及術(shù)前影像;D.完成椎體注冊

圖5 患者，男，35歲，L1椎體爆裂骨折，L2椎弓根狹窄行雙側(cè)椎弓根螺釘置入治療，左側(cè)為機(jī)器人輔助側(cè)，右側(cè)為傳統(tǒng)手術(shù)側(cè) A.術(shù)前X線片，顯示L1椎體骨折;B.術(shù)前CT，顯示L1椎體骨折，L2窄小椎弓根;C.術(shù)后3 d X線片，顯示L1椎體骨折復(fù)位滿意;D.術(shù)后3 d CT，顯示L2窄小椎弓根雙側(cè)螺釘置入滿意

1.5 評價指標(biāo)術(shù)后3 d行X線及CT檢查，使用Abul-Kasimhierarchy分級系統(tǒng)評價椎弓根螺釘?shù)奈恢? Ⅰ級(優(yōu))——螺釘全部位于椎弓根內(nèi)；Ⅱ級(良)——螺釘部分位于椎弓根內(nèi)，部分突破內(nèi)、外側(cè)皮質(zhì)不超過2 mm；Ⅲ級(可)——螺釘仍在椎弓根內(nèi)，部分突破內(nèi)、外側(cè)皮質(zhì)達(dá)2～4 mm；Ⅳ級(差)——螺釘突破椎弓根螺釘內(nèi)外側(cè)皮質(zhì)>4 mm。置釘優(yōu)良率=(Ⅰ級+Ⅱ級)螺釘數(shù)/總螺釘數(shù)×100%。

2 結(jié)果

共置入椎弓根螺釘456枚，術(shù)后3 d使用Abul-Kasimhierarchy分級系統(tǒng)評價椎弓根螺釘?shù)奈恢茫孩?胸椎共置入60枚螺釘，機(jī)器人輔助側(cè)：Ⅰ級22枚，Ⅱ級6枚，Ⅲ級2枚，優(yōu)良率為93.3%(28/30)；傳統(tǒng)手術(shù)側(cè)：Ⅰ級18枚，Ⅱ級6枚，Ⅲ級4枚，Ⅳ級2枚，優(yōu)良率為80.0%(24/30)；置釘優(yōu)良率機(jī)器人輔助側(cè)明顯高于傳統(tǒng)手術(shù)側(cè)，差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P=0.016)。② 腰椎共置入396枚螺釘，機(jī)器人輔助側(cè)：Ⅰ級168枚，Ⅱ級22枚，Ⅲ級8枚，優(yōu)良率為96.0%(190/198)；傳統(tǒng)手術(shù)側(cè)：Ⅰ級138枚，Ⅱ級24枚，Ⅲ級27枚，Ⅳ級9枚，優(yōu)良率為81.8%(162/198)；置釘優(yōu)良率機(jī)器人輔助側(cè)明顯高于傳統(tǒng)手術(shù)側(cè)，差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P=0.023)。機(jī)器人輔助側(cè)均為未出現(xiàn)Ⅳ級椎弓根螺釘，傳統(tǒng)手術(shù)側(cè)在胸、腰段脊柱置釘中分別出現(xiàn)2枚及9枚Ⅳ級椎弓根螺釘，其中1例T10窄小椎弓根及1例L2窄小椎弓根手術(shù)患者產(chǎn)生神經(jīng)癥狀，給予手術(shù)調(diào)整后癥狀好轉(zhuǎn)。

典型病例見圖5。

3 討論

自法國學(xué)者Roy-Camille在1963年將椎弓根螺釘應(yīng)用于胸腰段骨折以來，椎弓根螺釘因其能夠提供穩(wěn)定的支撐及多角度的載荷，在脊柱手術(shù)中得到廣泛的應(yīng)用，同時因椎弓根周圍分布神經(jīng)根、血管、脊髓，故置釘存在一定的風(fēng)險，置釘偏差會導(dǎo)致相關(guān)的置釘并發(fā)癥。相關(guān)報道[1]顯示，胸腰段椎弓根螺釘固定相關(guān)并發(fā)癥的發(fā)生概率為4.2%～7.8%，分析并發(fā)癥發(fā)生原因會發(fā)現(xiàn)大多將其歸咎為內(nèi)固定物本身設(shè)計缺陷、手術(shù)者操作不當(dāng)、透視角度不佳等，但是椎弓根解剖結(jié)構(gòu)的差異是一個不能忽視的原因[2]。我們在臨床工作中發(fā)現(xiàn)，部分患者椎弓根明顯窄小，使得術(shù)中置釘難度加大，同時增加螺釘穿出及椎弓根崩裂風(fēng)險，導(dǎo)致內(nèi)固定不穩(wěn)，嚴(yán)重可致手術(shù)失敗。這就要求我們應(yīng)重視胸腰段窄小椎弓根對置釘產(chǎn)生的危險，提高椎弓根螺釘置入技術(shù)，實現(xiàn)精準(zhǔn)置釘，減少相關(guān)術(shù)后并發(fā)癥的發(fā)生。

胸腰段脊椎橫截面大多為橢圓形或者淚滴形，相關(guān)研究[3]表明胸腰段窄小椎弓根大多發(fā)生于身高矮小的女性患者，大多為雙側(cè)狹窄，主要發(fā)生于腰椎，特別是L1椎體多見，胸椎發(fā)生率低；椎弓根的橫徑比椎弓根的縱徑小，所以椎弓根螺釘是否穿出就由椎弓根的橫徑?jīng)Q定，并且窄小椎弓根與正常椎弓根解剖結(jié)構(gòu)的主要差別是窄小椎弓根的內(nèi)部松質(zhì)骨明顯減少，而皮質(zhì)骨沒有明顯差異。椎弓根螺釘置入后的穩(wěn)定性主要依靠椎弓根的皮質(zhì)骨和壓縮的松質(zhì)骨對螺釘?shù)某浞职@，這就要求在窄小椎弓根置釘過程中螺釘要位于椎弓根正中間并且要一次成功。但是臨床上目前常采用的徒手置入椎弓根螺釘技術(shù)主要靠術(shù)者的經(jīng)驗及術(shù)中X線透視所得的二維圖像來置釘，主觀性強(qiáng)，誤置的風(fēng)險較高。文獻(xiàn)[4]報道在椎弓根橫徑較小的胸椎椎弓根進(jìn)行螺釘置入時，誤置率高達(dá)6%～54%。

隨著計算機(jī)及導(dǎo)航技術(shù)的發(fā)展，機(jī)器人系統(tǒng)通過術(shù)前薄層CT掃描進(jìn)行術(shù)前手術(shù)規(guī)劃，可以在椎體上選擇最佳的進(jìn)針點(diǎn)、角度及深度，顯著提高置釘準(zhǔn)確率，相關(guān)研究[5-7]報道機(jī)器人輔助置入椎弓根螺釘?shù)臏?zhǔn)確率達(dá)到91.4%～100%。本研究所使用的Renaissance脊柱手術(shù)機(jī)器人導(dǎo)航系統(tǒng)相較于其他機(jī)器人系統(tǒng)，其主要技術(shù)優(yōu)勢是在術(shù)前計算機(jī)可將椎體單個分割，然后在術(shù)中注冊時可分別識別單個椎體并與術(shù)前圖像進(jìn)行匹配，降低了術(shù)中因體位、麻醉引起肌肉松弛所導(dǎo)致的椎體之間位置變化引起的位移，并且通過橋軌將機(jī)器人系統(tǒng)固定在脊柱上使其在呼吸時和脊柱同步位移，這樣大大減少了呼吸運(yùn)動對胸腰段脊椎置釘?shù)挠绊慬8]。通過這些優(yōu)化明顯降低椎體位移誤差對置釘?shù)挠绊?，可顯著提高置釘準(zhǔn)確性，為胸腰段窄小椎弓根精確置釘提供充足技術(shù)保證。

本研究共置入螺釘456枚，其中胸椎60枚，腰椎396枚，機(jī)器人輔助側(cè)置釘優(yōu)良率明顯高于傳統(tǒng)手術(shù)組(P<0.05)。我們分析原因如下：① 窄小椎弓根的發(fā)生率低，研究[4，9]報道在胸腰段脊椎部位窄小椎弓根的發(fā)生率為8.33%，窄小椎弓根多節(jié)段較少見，以往傳統(tǒng)手術(shù)操作術(shù)前容易忽視窄小椎弓根的存在，而機(jī)器人輔助術(shù)前需行薄層CT掃描，可明確椎體及椎弓根的解剖特點(diǎn)，這樣很難遺漏窄小椎弓根。② Renaissance脊柱手術(shù)機(jī)器人導(dǎo)航系統(tǒng)術(shù)前需模擬手術(shù)確定螺釘進(jìn)釘點(diǎn)、長度及角度等，在術(shù)前就可查看置釘?shù)男Ч?，如果椎弓根窄小就會出現(xiàn)螺釘置入困難、穿出皮質(zhì)等情況，通過術(shù)前調(diào)整找到最佳的進(jìn)釘點(diǎn)及進(jìn)釘角度可為術(shù)中實際操作節(jié)省時間并提高成功率。③ 手術(shù)過程中機(jī)器人導(dǎo)航系統(tǒng)通過橋軌固定到脊柱上，并且通過術(shù)中及術(shù)前圖像的匹配，術(shù)者只需要在機(jī)器人系統(tǒng)的輔助下進(jìn)行鉆孔、置釘操作，簡化手術(shù)步驟，提高手術(shù)效率，降低對手術(shù)者技術(shù)經(jīng)驗的要求，緩解手術(shù)壓力。

綜上所述，Renaissance脊柱手術(shù)機(jī)器人導(dǎo)航系統(tǒng)能夠明顯提高窄小椎弓根的置釘準(zhǔn)確率，有良好的應(yīng)用前景。但本研究為單中心、非隨機(jī)對照的回顧性研究，胸椎樣本量偏少，需要更多的多中心性、前瞻性研究進(jìn)一步完善。