天玑机器人与传统透视辅助经皮椎弓根钉内固定术治疗单节段胸腰椎骨折的对比研究

张知理,吴楠,朱坤,叶雨辰,许刚,张长春

脊柱骨折约占全身骨折的5%～6%,其中胸腰段是脊柱胸弯和腰弯的移行区,应力汇聚、生物力学薄弱,此节段骨折最为常见[1]。后路切开椎弓根钉内固定术治疗胸腰椎骨折安全有效,其可以恢复椎体高度及强度,有效纠正脊柱后凸畸形,但开放性手术组织损伤较大,术后并发症发生率较高[2]。与传统开放手术相比,术中透视辅助下经皮微创椎弓根钉内固定术具有术中出血量少、手术时间短、并发症发生率低等优点,并能够达到与开放手术同样的临床疗效,因而被广泛应用于胸腰椎骨折的治疗中[3]。近年来,骨科手术机器人逐渐出现并被越来越多地应用于骨科手术治疗中,其中骨科天玑手术机器人被逐渐运用到脊柱外科的手术中,并取得了良好的临床效果[4-5]。本研究选取42例单节段胸腰椎骨折患者,拟探讨比较天玑机器人与传统透视辅助下经皮微创椎弓根钉内固定术的效果。现报告如下。

1 资料与方法

1.1 一般资料 回顾性分析2021年1月—2022年10月我院骨科收治行经皮微创椎弓钉内固定术治疗的42例单节段胸腰段骨折患者的病例资料,将采用天玑骨科机器人辅助治疗的22例患者列为机器人组,采用传统透视辅助治疗的20例患者列为传统组。其中机器人组男12例,女10例;年龄26～60岁;骨折节段:T11 2例,T12 8例,L1 9例,L2 3例。传统组男13例,女7例;年龄24～59岁;骨折节段:T11 3例,T12 8例,L1 7例,L2 2例。2组患者一般资料比较差异无统计学意义(P>0.05),具有可比性。见表1。本研究经我院医学伦理委员会审批通过。

表1 2组患者一般资料比较

1.2 入选标准纳入标准:(1)胸腰段单节段骨折;(2)受伤2周内的新鲜压缩性骨折;(3)骨折节段位于T11-L2椎体;(4)术前CT检查示病椎后缘突出骨块占位≤椎管矢状径1/3,且患者无脊髓和神经根压迫症状;(5)符合手术指征且无明显手术禁忌证;(6)术后随访6个月以上,且临床资料完整。排除标准:(1)骨质疏松或病理性骨折;(2)椎管狭窄或存在脊髓神经根压迫需椎管减压;(3)一般情况差无法耐受手术及麻醉者。

1.3 方法

1.3.1 手术方法 机器人组:患者全身麻醉实施成功后,俯卧于俯卧位架,调整至最低弧度,胸腰背部消毒铺巾贴保护膜,在一侧髂后上棘突处做一约1.0 cm切口,于髂后上棘上安装示踪器。三维C臂机术中扫描骨折及与骨折相邻的椎体,将扫描数据传输入天玑机器人系统(北京天智航医疗科技股份有限公司,型号:TiRobot ForcePro Superior,器械号:国械注准20213010095),于机器人系统内规划椎弓根螺钉进针点、方向以及尺寸,规划完成后下达运行指令,机械臂运行至规划位置和方向,确定手术切口位置,置入导针并确定位置良好后,通过导针拧入椎弓根螺钉,确认椎弓根钉位置及长度良好后,将合适长度和曲度的钛棒置入钉尾内,撑开器撑开复位,拧紧螺钉,去除钉尾,缝合伤口。

传统组:患者麻醉方式、手术体位及常规操作同机器人组。在C臂机引导下分别在骨折椎体相邻的上、下位椎体椎弓根投影左10点、右2点处刺入穿刺针至椎体前1/3处,拔除内芯后,插入导针,经导针钻入丝攻扩大钉道,拔出丝攻,通过导针拧入椎弓根螺钉,确认椎弓根钉位置及长度良好后,将合适长度和曲度的钛棒置入钉尾内,撑开器撑开复位,拧紧螺钉,去除钉尾,缝合伤口。

1.3.2 术后处理 2组患者术后均使用头孢呋辛预防感染治疗(用药不超过24 h),术后卧床休息并轴线翻身,卧床期间适当行腰背肌及双下肢功能锻炼,术后3 d复查胸腰段正侧位X线片及胸腰段CT平扫,术后2个月佩戴支具离床活动,并定期随访。

1.3.3 术后随访 所有患者均接受6～12个月随访,平均10.6个月。

1.4 观察指标 (1)围手术期情况。 比较2组的手术时间、术中透视次数、术中出血量、住院时间及术后并发症发生情况(包括伤口感染、椎间隙感染、内固定感染、内固定松动断裂、脊髓神经损伤等)。(2)功能障碍评分。采用Oswestry功能障碍指数(ODI)[6]评分评估2组患者手术前、手术后3天、手术后3个月及术后末次随访时患者功能障碍情况。(3)疼痛情况评分。采用疼痛视觉模拟(VAS)评分[7]评估2组患者手术前、手术后3天、手术后3个月及术后末次随访时患者疼痛情况。(4)病椎前缘高度百分比。比较2组患者手术前、手术后3 d、手术后3个月及术后末次随访时病椎前缘高度百分比。病椎椎体前缘高度百分比=病椎前缘高度/(病椎相邻上、下位椎体前缘高度之和/2)×100%。(5)病椎矢状面Cobb角。比较2组患者手术前、手术后3 d、手术后3个月及术后末次随访时病椎矢状面Cobb角。病椎矢状面Cobb角为侧位X线片上病椎上椎体的上终板线与下椎体的下终板线的垂线的夹角。(6)植钉准确率。术后行手术节段椎体CT平扫,计算并比较2组椎弓根钉植入的准确率。参考 Gertzbein-Robbins分类评估标准[8],通过观察CT矢状面和横断面上椎弓根螺钉的位置,评估椎弓根植入准确率。A级:螺钉完全位于椎弓根内,无椎弓根皮质侵及;B级:穿透皮质<2 mm;C级:2 mm≤穿透皮质<4 mm;D级:4 mm≤穿透皮质<6 mm;E级:穿透皮质≥6 mm。精确植钉包括A、B级,可接受植钉包括C、D级,不良植钉包括E级及发生神经损伤的植钉。植钉准确率=(A级+B级螺钉数目)/组内螺钉总数×100%。

2 结果

2.1 2组围手术期情况比较 2组手术时间、术中出血量及住院时间比较,差异无统计学意义(P>0.05);机器人组透视次数少于传统组,差异有统计学意义(P<0.05)。见表2。机器人组出现1例伤口感染,积极处理后痊愈;2组均无椎间隙感染、内固定感染、内固定松动断裂、脊髓神经损伤等严重并发症,2组并发症发生率比较差异无统计学意义(χ2=0.931,P=0.335)。

表2 2组围手术期情况比较

2.2 2组ODI评分比较 2组术前、术后3 d、术后3个月、末次随访时ODI评分呈逐渐降低趋势,但2组间比较差异均无统计学意义(P>0.05)。见表3。

表3 2组ODI评分比较分)

2.3 2组VAS评分比较 2组术前、术后3 d、术后3个月、末次随访时VAS评分呈逐渐降低趋势,但2组间比较差异均无统计学意义(P>0.05)。见表4。

表4 2组VAS评分比较分)

2.4 2组病椎前缘高度百分比比较 2组术后3 d、3个月及末次随访时病椎前缘高度百分比均较术前改善,但2组间比较差异无统计学意义(P>0.05)。见表5。

表5 2组病椎前缘高度百分比比较

2.5 2组病椎矢状面Cobb角比较 2组术后3 d、3个月及末次随访时病椎矢状面Cobb角均较术前改善,但2组间比较差异无统计学意义(P>0.05)。见表6。

表6 2组病椎矢状面Cobb角比较

2.6 2组植钉准确率比较 机器人组植入88枚螺钉(A级:84枚,B级:2枚,C级:2枚,D级:0枚,E级:0枚),植钉准确率为 97.72%(86/88);传统组植入80枚螺钉(A级:66枚,B级:5枚,C级:9枚,D级:0枚,E级:0枚),植钉准确率为88.75%(71/80)。机器人组植钉准确率高于传统组,差异有统计学意义 (χ2=5.519,P=0.019)。

3 讨论

胸腰段是脊柱胸弯和腰弯的移行区,是最常见的脊柱骨折发生处[9-10]。对于无神经功能障碍的新鲜胸腰段骨折的治疗方法包括保守和手术治疗[11]。相对于保守治疗,手术可恢复脊柱序列、重建脊柱稳定性、避免因保守治疗不当带来的并发症[12-13]。目前透视辅助下经皮椎弓根钉内固定术被广泛应用于胸腰椎骨折的治疗中,可取得与后路开放手术相同临床疗效,且创伤小,术中出血量少,术后并发症也较低[14]。但其术中需多次透视,使医患所受辐射量增加,且由于非直视下置钉,螺钉常穿破皮质损伤周围重要解剖结构,导致椎弓根钉固定效能下降[15-16]。为提高经皮椎弓根钉置入的准确性,已有多种机器人被应用于临床手术中,其中天玑手术机器人应用最为广泛,且有良好的内固定置入辅助效果[17]。

本研究通过回顾性分析比较了传统透视和天玑骨科机器人辅助下经皮微创椎弓根钉内固定术治疗单节段胸腰椎骨折的疗效。研究结果显示,2组手术时间、术中出血量、住院天数及并发症发生率比较差异无统计学意义;此外,2组术后3 d、3个月及末次随访时ODI评分、VAS 评分、病椎矢状面Cobb角以及病椎前缘高度百分比,与术前比较均明显改善,且2组间比较差异无统计学意义。这表明在治疗单节段胸腰椎骨折中,天玑骨科机器人能够取得与传统透视辅助相同临床疗效。

田野等[18]、 Johnson 等[19]及林书等[20]研究均显示在骨科机器人辅助下置钉能够降低术中透视时间和次数,且与传统透视相比,机器人辅助下置钉时医护人员放射线暴露的时间减少将近50%。本研究中显示机器人组术中透视次数少于传统组,与上述研究报道相似,表明天玑骨科机器人可降低术中透视次数及剂量,减少了医护及患者的辐射损害,因而安全性更高。

椎弓根螺钉的准确植入不但可以避免损伤周围重要解剖结构,还能够提供理想的固定强度。众多报道[21-23]显示天玑骨科手术机器人辅助下胸腰椎置钉较透视辅助下置钉更加精准安全,螺钉置入位置优良率高,螺钉偏差小,椎弓根钉置入准确率高达97.7%～98.6%,尤其是在椎弓根畸形的情况下,其置钉准确率明显优于传统术式。本研究显示,机器人组植钉准确率达到97.72%, 高于传统组的88.75%,表明天玑骨科机器人辅助经皮置钉更加精准安全,可减少不良置钉的发生率及相关并发症。分析原因,天玑机器人辅助经皮微创胸腰椎椎弓根置钉时,机器人系统可重建出可视化的三维立体骨性结构,智能设计出最佳的通道路径和螺钉位置,且机械臂能够精准引导螺钉置入。此外,只需在术前定位、导针穿刺和螺钉置入等关键步骤行透视验证即可,因此天玑机器人能够显著提高经皮椎弓根螺钉置入准确率并减少透视次数。

天玑机器人系统在临床应用中也存在一些不足:(1)该系统价格昂贵,且单次使用费用较高,限制了该系统的进一步推广应用;(2)受设备数据采集限制,一次扫描椎体数量有限,如需长节段置钉,需要进行多次数据采集和置钉规划。

综上所述,天玑骨科手术机器人辅助经皮微创椎弓根钉内固定术治疗单节段胸腰椎骨折可取得与传统透视辅助相同的近期临床疗效,且能够提高植钉准确率,减少术中透视次数,值得在临床上进一步推广。但本研究样本量较少、随访时间较短、评价指标较少,后期需扩大样本量、延长随访时间以及更全面的评价指标来研究论证。