唐帥 王冰一 范磊 李曉彬 高強 彭強 曹志明 劉濤

股骨頸骨折是人體常見的骨折類型之一，約占全身骨折的3.6%、髖部骨折的48%～54%［1］，多發(fā)生于骨質(zhì)疏松的老年人［2］。解剖復位是股骨頸骨折治療的關鍵，臨床上常因復位不良、固定不穩(wěn)、骨質(zhì)疏松等引起并發(fā)癥［3］。股骨頸骨折多采取手術治療，手術方案主要為內(nèi)固定和關節(jié)置換，具體方式取決于病人骨質(zhì)情況、骨折嚴重程度及其年齡［4］。對于內(nèi)固定的選擇，目前主要有空心加壓螺釘、動力髖螺釘、新型加壓鎖定釘板系統(tǒng)等［5］?？招募訅郝葆斁哂惺中g創(chuàng)傷小、費用低，對股骨頭血運破壞小等優(yōu)點，但術后不良事件發(fā)生率和再手術率高［6］。股骨頸動力交叉釘系統(tǒng)（femoral neck system，F(xiàn)NS）由鎖定鋼板、動力棒、防旋螺釘及鎖定螺釘構成。有生物力學研究報道這種新型固定方式具有更好的穩(wěn)定性與抗旋性［7］。但是傳統(tǒng)的徒手螺釘固定技術有許多局限性，如定位難度大、手術時間長、創(chuàng)傷大、出血量多等，可直接或間接引起術后并發(fā)癥，嚴重影響功能預后，且手術過程中多次透視會增加醫(yī)生及病人的輻射暴露［8-9］。

隨著計算機與影像學等技術的發(fā)展，骨科機器人成為一項新技術并在臨床上投入使用。有研究表明機器人可以提高手術的精確性和臨床療效，同時減少醫(yī)護人員和病人的輻射暴露［10］，真正實現(xiàn)骨折的精準治療。“天璣”骨科手術機器人（TiRobot，北京天智航醫(yī)療科技股份有限公司）是我國第一臺具有自主知識產(chǎn)權的通用骨科導航機器人［11］，但目前關于機器人導航下FNS應用于股骨頸骨折的研究鮮有文獻報道。

本研究回顧性分析2019 年11 月至2021 年8 月我院采用機器人導航下FNS治療股骨頸骨折的27例病人，并與同期行人工FNS治療股骨頸骨折的30例病人進行療效及安全性比較，探討機器人導航下FNS治療股骨頸骨折的臨床療效。

資料與方法

一、納入標準與排除標準

納入標準：①年齡小于65歲，經(jīng)X線片或CT診斷為單側(cè)閉合性股骨頸骨折；②手術方法基于閉合復位，且手術方式為機器人導航下FNS或人工FNS；③傷前髖關節(jié)正常；④隨訪資料完整。

排除標準：①病人有患側(cè)髖部骨折史；②骨折非外傷導致，屬于病理性骨折；③患髖有中重度髖關節(jié)關節(jié)炎或股骨頭壞死；④多發(fā)骨折；⑤術后隨訪時間小于6個月。

二、一般資料

本研究共納入57例病人，其中27例采用機器人導航下FNS手術（機器人組），30例行人工FNS（人工組）。兩組病人一般臨床資料比較，差異均無統(tǒng)計學意義（P＞0.05，表1）。

表1 兩組病人術前臨床資料比較

三、手術方法

病人術前完善相關檢查，行髖關節(jié)正側(cè)位X線、CT平掃及三維重建，判斷骨折類型及損傷情況。排除手術禁忌證后安排手術。術前30 min使用二代頭孢預防感染。

病人均采取全身麻醉或蛛網(wǎng)膜下腔阻滯聯(lián)合神經(jīng)阻滯麻醉，半截石位平臥于牽引床上，在“C”型臂X線機透視下牽引解剖復位，使股骨頸在正位、側(cè)位均復位滿意。

機器人組導航下行FNS。閉合復位滿意后，常規(guī)消毒、鋪巾，開始手術計時。連接天璣骨科機器人系統(tǒng)，機器臂套上無菌保護套，將“C”型臂X線機與機器人各組件放于合適位置，在患側(cè)髂前上棘植入病人示蹤器，連接好標尺，透視確定股骨頸正側(cè)位圖像，確保正側(cè)位圖像10 個標記點全部清晰、分散顯示，將圖像數(shù)據(jù)傳至主控臺，在主控臺上按順序為每個標記點編號，微調(diào)標記點以保證標記點位置適中。在股骨頸正側(cè)位圖像數(shù)據(jù)上規(guī)劃導針進針點、進針路線與長度。在機器臂上安裝導向套，確保術區(qū)無遮擋物，保證機器臂運行通暢，機器人準備時間完成。主控臺對機器臂進行運動控制與微調(diào)，機器臂自動移動到合適位置，此時導向套位置為導針進針點。于導向套所在位置作一個2 cm切口，鈍性分離皮下組織，放置套筒，確認套筒位置正確后，沿套筒打入合適長度導針，透視確認導針位置滿意。使用同一方法置入防旋導針。環(huán)鉆擴孔后分別放置FNS 動力棒、鎖定鋼板、1～2 枚鎖定螺釘、抗旋螺釘?！癈”型臂X線機透視下正側(cè)位FNS 位置滿意，沖洗切口并逐層縫合，手術結(jié)束。

人工FNS 組前期準備同機器人組。消毒鋪巾后，開始手術計時?！癈”型臂X 線機透視下使用克氏針體表定位置釘方向與置釘點，于定位點行長約2 cm 手術切口，鈍性分離皮下組織，術中視情況適當延長切口，透視下置入主導針與防旋導針，擴髓后置入FNS動力棒，按順序安裝FNS，透視下見FNS裝置位置滿意。沖洗切口并逐層縫合，手術結(jié)束。

四、術后處理及出院隨訪

所有病人術后1 d均使用二代頭孢預防感染、復查血常規(guī)及C-反應蛋白，進行下肢股四頭肌及踝關節(jié)功能鍛煉。術后兩天換藥觀察傷口情況，視病人生命體征與傷口愈合情況辦理出院。若病人炎性指標高、一般情況差，則延遲出院。出院時囑咐病人術后1、3、6、12個月門診復查髖關節(jié)正側(cè)位X線片，根據(jù)骨折愈合情況指導功能鍛煉，以后每年復查1 次髖關節(jié)正側(cè)位X線片。兩組病人均隨訪12個月，觀察骨折愈合情況及術后并發(fā)癥發(fā)生率。每次隨訪采用髖關節(jié)Harris評分評價患肢功能。

五、統(tǒng)計學分析

應用SPSS Statistics 25軟件（IBM公司，美國）進行統(tǒng)計分析。計量資料首先使用Shapiro-Wilk檢驗數(shù)據(jù)是否符合正態(tài)分布，符合正態(tài)分布的數(shù)據(jù)用均數(shù)±標準差（±s）表示，兩組間比較采用獨立樣本t檢驗；不符合正態(tài)分布的數(shù)據(jù)用M（P25，P75）表示，兩組間比較使用秩和檢驗。計數(shù)資料（性別、Garden 分型、吸煙史與飲酒史、一次性置釘成功率及并發(fā)癥發(fā)生率）采用χ2檢驗、校正χ2檢驗或Fisher確切概率法。P＜0.05認為差異有統(tǒng)計學意義。

結(jié) 果

人工組手術時間為（86.7±12.0）min，機器人組手術時長稍短，為（81.0±9.2）min，其中，機器人準備時間為（26.6±0.7）min，組間比較，差異無統(tǒng)計學意義（P＞0.05）。人工組與機器人組術中一次性置釘成功率分別為56.7%、100%，機器人組明顯優(yōu)于人工組，差異有統(tǒng)計學意義（χ2=15.157，P＜0.001）。機器人組的術中透視次數(shù)和術中出血量均顯著低于人工組，差異有統(tǒng)計學意義（P＜0.05）。兩組住院時間及骨折愈合時間比較，差異均無統(tǒng)計學意義（P＞0.05，表2）。

兩組病人術后3、6、12個月進行隨訪，其中術后12 個月隨訪時評估髖關節(jié)Harris 評分，人工組為（91.6±2.8）分，機器人組為（92.1±2.4）分，兩組病人術后髖關節(jié)Harris 評分均較術前改善，但兩組在各隨訪時間點的評分比較，差異無統(tǒng)計學意義（P＞0.05，表2）。

表2 兩組病人術中及術后臨床資料比較

兩組病人并發(fā)癥發(fā)生率分別為16.7%（5/30）、11.1%（3/27），差異無統(tǒng)計學意義（χ2=0.049，P=0.825）。其中人工組術后發(fā)生股骨頭壞死2例，股骨頸短縮2例，骨折不愈合1例；機器人組術后發(fā)生股骨頭壞死1例，股骨頸短縮2例。

典型病例見圖1。

圖1 病人，男，64歲，行機器人導航下FNS治療股骨頸骨折 a：病人術前骨盆正位X線片示左側(cè)股骨頸骨折；b：病人術后1個月復查髖關節(jié)X線片，顯示FNS位置滿意，骨折復位滿意；c：病人術后6個月復查髖關節(jié)X線片，顯示股骨頸無短縮、無旋轉(zhuǎn)，骨折愈合，無股骨頭壞死表現(xiàn)

討 論

一、機器人導航的優(yōu)勢

由于股骨頸的特殊解剖學特點，股骨頸骨折病人發(fā)生術后并發(fā)癥的風險很高，如股骨頭壞死、股骨頸短縮及骨折不愈合等［12］。如何減少術后并發(fā)癥是股骨頸骨折治療一直以來的難題。近年來，計算機導航以及機器人輔助微創(chuàng)內(nèi)固定開始進入人們的視野，逐漸被醫(yī)生應用于多種骨科疾病的治療［13］。與傳統(tǒng)人工操作相比，骨科機器人基于X線或CT三維圖像的立體定位技術，在手術過程中，通過術前的手術路徑規(guī)劃、術中的精準導航，從而幫助醫(yī)生進行更精確的手術操作，提高手術的安全性與精準性；并且在機器人輔助下可以降低人工操作的失誤率，減少術中操作時間，從而降低醫(yī)生及病人的輻射暴露風險［14-15］。

隨著骨科機器人系統(tǒng)的不斷發(fā)展和完善，機器人輔助微創(chuàng)骨科手術已在關節(jié)置換、脊柱脊髓手術以及創(chuàng)傷骨科中得到應用，并且取得了良好的療效［16］。本研究所使用的骨科機器人TiRobot，是基于2D 圖像導航，由智能六軸機械臂、中央主控工作站、光學跟蹤系統(tǒng)以及配套手術工具所構成，可兼容多種手術規(guī)劃模式；并且機械臂靈活，可進行多種手術操作，具有精確的導航和定位功能，精度可達毫米級，能夠真正實現(xiàn)手術微創(chuàng)性。對于復雜且高位的手術部位，導航的優(yōu)勢將會更大。

二、機器人導航下FNS治療股骨頸骨折的療效

目前關于機器人導航下FNS治療股骨頸骨折是否具有良好的效果還缺乏可靠的臨床證據(jù)。有類似研究報道［17］，與正常導航相比，TiRobot 輔助放置螺釘更準確，減少了鉆孔次數(shù)，且不增加手術時間。本研究中機器人組手術時長［（81.0±9.2）min］與人工組［（86.7±12.0）min］比較，差異無統(tǒng)計學意義（P＞0.05），其中機器人組手術時間包含有機器人系統(tǒng)的術前準備、路徑規(guī)劃以及機器臂的運行，在開展機器人手術時，設備的放置和調(diào)試、圖像采集和路徑規(guī)劃等程序占用了大部分時間，實際有創(chuàng)操作時間較少。此外術中透視是骨科手術的常規(guī)操作，有研究表明，在積累輻射量達到1 Sv后，實體腫瘤的患病率將增加60%［18］，如何降低病人及醫(yī)務人員的輻射暴露是目前亟待解決的問題。本研究機器人組術中透視為（16.4±2.8）次，明顯少于人工組的（20.1±3.0）次，這表明在機器人導航下行FNS手術安全性更大，效率更高，對病人及醫(yī)生的輻射損傷相對較小。并且本研究中機器人組術中出血量低于人工組，這可能是由于本研究中機器人組27 例病人術中一次性置釘成功率為100%，極大減少了多次置釘對骨髓及股骨頸血運造成的損害。有學者認為解剖復位是股骨頸骨折的重中之重，骨折的解剖復位可以增加骨折斷端接觸面積，維持生物力學的穩(wěn)定，有利于血管的生長與滋養(yǎng)［19］。因此在解剖復位的基礎上使用機器人導航可以在一定程度上減少手術過程中因多次置釘造成的骨折移位和血運破壞，可以真正做到手術的微創(chuàng)精準。然而，在本研究中TiRobot輔助FNS手術與人工FNS相比并沒有提高病人的骨折愈合率和髖關節(jié)Harris 評分，有學者將機器人輔助空心釘治療股骨頸骨折作薈萃分析［20］，其結(jié)果與本研究相似，原因可能與復位質(zhì)量以及隨訪時間較短有關，若要分析具體原因則需進一步研究。但整體來看，Ti-Robot 機器人輔助FNS 治療股骨頸骨折的治療效果顯著。

三、機器人導航手術的缺陷

自1991 年全球第一個骨科機器人RoboDoc 誕生以來［21］，機器人結(jié)構的研究取得了長足的進步，在一定程度上滿足了手術的需要。但是機器人導航系統(tǒng)也存在一些不足之處：第一，機器人的路徑規(guī)劃雖然能夠方便醫(yī)生操作，降低手術難度，但對醫(yī)生的要求將更加嚴格，手術醫(yī)生不僅需要熟練掌握常規(guī)手術的操作技巧，在機器人出現(xiàn)意外時能夠順利徒手完成手術，也需要手術醫(yī)生學習新技術，熟練操作機器人系統(tǒng)，如果盲目使用機器人作為手術助手，反而會造成手術時間過長，術中透視次數(shù)增多等不良影響，對病人造成更大的傷害［22-23］；第二，根據(jù)機器人在骨科領域的應用特點，對于機器人手術的一些關鍵技術與難題還有待解決，例如機器人的術前規(guī)劃、操作控制以及骨骼與導針的碰撞，與其他手術機器人相比，骨科機器人對于穩(wěn)定性的要求更高［24］，在面對骨骼與器械碰撞時，如何保證操作的穩(wěn)定性和持續(xù)性是手術的前提；第三，目前機器人的安全性還有待檢驗，在保證手術安全進行的同時，遇到突發(fā)情況，機器人應能具有緊急處置突發(fā)事故的功能，自動中斷，避免造成嚴重后果；第四，機器人成本昂貴，日常維修與保養(yǎng)將花費大量金錢，對于醫(yī)院經(jīng)濟實力有著重大考驗；最后，在機器人導航技術中，通過CT掃描來獲取圖像資料和具備光學跟蹤設備已成為發(fā)展主流，如何減少由機器人連接導致的創(chuàng)傷將是今后的研究重點［25］。相信隨著骨科機器人的不斷發(fā)展，在不久的將來，機器人輔助的應用將會更加廣泛。

四、本研究的意義與不足

本研究為回顧性研究，機器人設備引進時間較短，導致樣本量較少，隨訪時間較短，其長期療效與安全性還有待進一步驗證，隨著今后樣本量的增多，我們也將完善相關研究。

綜上所述，機器人導航下FNS 治療股骨頸骨折具有準確性高、創(chuàng)傷小、輻射暴露少等優(yōu)勢，手術療效顯著，是一種精準微創(chuàng)的股骨頸骨折治療方法。