骨科机器人辅助齿状突螺钉内固定术9例报告*

茅剑平 范明星 吴佳源 肖 斌 行勇刚 刘 波 胡 临 袁 强 孙宇庆 田 伟

(北京积水潭医院脊柱外科，北京 100035)

齿状突骨折占所有颈椎骨折15%～20%，且在老年人群中患病率明显升高[1，2]，其中Anderson-D’Alonso分型Ⅱ型骨折占所有齿状突骨折65%～74%[3，4]。Ⅱ型齿状突骨折属于不稳定型骨折，保守治疗不愈合率较高[5]，与外部固定相比内固定治疗能获得更好的疗效和更满意的临床结果[5～7]。Ⅱ型齿状突骨折的常见内固定治疗方案是前路齿状突螺钉内固定术[8,9]，优点是保留C1～C2椎体间旋转活动[10]。由于齿状突特殊的解剖结构及周围重要神经血管分布，前路齿状突螺钉置入术易损伤周围结构，需要多次术中透视辅助[1，11]。近年来，在脊柱领域机器人辅助置钉技术迅速发展，实现较高的置钉准确性[12，13]。2017年11月～2018年8月我科对9例Ⅱ型齿状突骨折行骨科机器人辅助颈前路齿状突螺钉植入内固定治疗，报道如下。

1 临床资料与方法

1.1 一般资料

本研究获得医院伦理委员会批准。病例选择标准：①年龄18岁以上，具有自主行为能力；②患者知情同意本研究；③CT影像诊断Ⅱ型齿状突骨折，具有完整的横韧带[4，5]。排除标准：①横韧带损伤；②合并复杂骨折；③难复性齿状突骨折；④骨折边缘形成硬化带；⑤受伤时间>6个月[4，5]。

本组9例，男8例，女1例。年龄21～60岁，(44.2±15.6)岁。BMI 24.1±2.7。均因颈部疼痛就诊,均无神经功能障碍。受伤原因：交通事故5例，高处坠落伤2例，头部重击伤2例。CT影像诊断C2椎体Ⅱ型齿状突骨折，其中1例合并T5～9，T11骨折，1例合并寰椎撕脱骨折，1例合并寰枢椎脱位。合并原发性高血压1例，糖尿病1例。

1.2 方法

1.2.1 骨科机器人 天玑骨科机器人(TINAVI Medical Technologies Co., Ltd. Beijing, China)，2016年获得中国食品药品监督管理局批准(注册证编号：国械注准20163542280)，可用于微创或开放入路脊柱、骨盆、四肢手术[11，14，15]。天玑骨科机器人由光学跟踪装置，机器人工作站，手术机械臂组成(图1)。光学跟踪装置由双目录像机和示踪器组成，通过录像机和机械臂示踪器、患者示踪器信号传递确定机械臂空间位置和患者位置。机器人工作站用来影像资料处理，建立患者空间坐标系，设计螺钉轨迹，控制机械臂的移动。手术机械臂具有6个自由活动度，可控制引导工具辅助骨科内植物的植入。

1.2.2 手术方法 全麻后，取仰卧位，头部中立。安装Mayfield头架固定患者头部，如患者存在骨折脱位，调整头架复位。手术开始时，将机器人罩上无菌套，移动并固定至患者头侧手术床旁合适位置，确保机械臂工作空间可达齿状突节段。光学跟踪相机摆放在患者头端或尾端位置，根据术中导航需要，即时调整相机角度。将患者示踪器固定于Mayfield头架。3D C-arm(Siemens Medical Solutions, Erlangen, Germany)摆放在机器人同侧，检查C-arm运行轨道与周围环境和机器人无冲突后进行正侧位透视，确定机器人标尺位于C-arm视野中央，进行C-arm CT扫描。将C-arm扫描的数据传输至机器人工作站进行标记点自动配准，并基于此数据规划齿状突螺钉路径并设定螺钉规格(图2)。路径规划完成后，机械臂系统主动运行至规划路径，并进行微调，保障手术误差小于1 mm后发出提示。术者沿机械臂指示位置做2～3 cm皮肤切口，钝性分离至骨面，将导向套筒插入直达入钉点骨面，使用电钻打入导针，进行C-arm透视，验证C2椎体基底部和齿状突骨折端对位对线良好。在导针引导下将空心螺钉拧入，对骨折端加压固定(图3)。然后用生理盐水反复冲洗，确认无出血后，放罝引流管1根，缝合切口。

图1 天玑骨科机器人 图2 术中规划影像 图3 术中操作影像及术后CT影像确认螺钉位置

1.3 观察指标

机器人辅助齿状突螺钉内固定术的安全性通过齿状突螺钉置入准确性和围手术期并发症进行评价。单独的影像科医师通过术后CT评估齿状突螺钉置钉准确性，评估方法依据Neo等[16]对颈椎螺钉准确性分级方法0级, 螺钉完全位于齿状突内；Ⅰ级, 螺钉侵犯齿状突外层皮质<2mm；Ⅱ级, 螺钉侵袭齿状突外层皮质≥ 2 mm 但< 4 mm；Ⅲ级, 螺钉侵袭齿状突外层皮质≥4 mm。分级时以CT上螺钉最大偏移距离为依据。术后3个月通过颈椎正侧位X线片评估患者骨折骨性融合情况。如患者有残留颈部症状或潜在的骨折不愈合可能，进一步完善颈椎CT明确诊断。采用Smiley-Webster 量表[17]评估患者的临床功能恢复情况。

2 结果

手术均顺利完成，手术时间(从皮肤切口到切口缝合完成)120～240 min,(178.3±46.5)min。术中估计出血量20～50 ml,(36.7±15.8)ml。术后住院3～5 d，(4.3±0.9)d。均未发生围手术期并发症。9例共置入螺钉10枚，其中准确性分级均为0级。术后3个月随访X线片显示所有患者骨折愈合情况良好，无明显骨折不愈合或硬化带形成。9例Smiley-Webster量表情况见表1，7例优，2例良。

表1 Smiley-Webster 量表[17]及患者分布情况

3 讨论

对于Ⅱ型齿状突骨折，颈前路齿状突螺钉内固定技术可以实现即刻的骨折固定[18]，同时具有比外固定更高的融合率、更好的临床效果[19]。相比后路C1～C2融合，前路齿状突螺钉内固定术可以保留正常C1～C2椎体间的旋转活动[1]。然而，由于齿状突独特的解剖结构和骨折后移位及骨折不稳定增加置钉的难度[11，18，20]，同时，齿状突周围的神经血管结构也增加置钉的挑战性[21]。

相比传统徒手透视引导下置钉技术，机器人辅助置钉技术不仅实现术中实时影像获取和术中实际钉道的可视化评估，且可以降低术者操作过程中人为误差[22]。机器人辅助置钉技术在脊柱其他部位置钉中已实现比徒手透视更高的精确度。Gao等[23]meta分析结果显示，和徒手置钉相比，机器人椎弓根螺钉置钉评级达到A级(Gertzbein-Robbins分级)比例更高(RR=1.03, 95%CI=1.00～1.06,P=0.04)。Le等[24]报道在腰椎椎弓根螺钉置入中，机器人辅助螺钉临床可接受率为95.3%，高于徒手透视辅助86.9%。本研究将机器人辅助技术应用于颈前路齿状突螺钉内固定术，实现螺钉的准确植入，且未发生围手术期并发症，表明机器人辅助技术在颈前路齿状突螺钉植入中的安全性可以满足临床需求。

机器人辅助齿状突螺钉内固定术时间较长，主要考虑机器人手术需要一定的学习曲线，以及手术准备、术中钉道设计也需要花费时间。在开展机器人辅助齿状突螺钉内固定术的过程中，我们的经验如下。①术中有可能发生颈椎相对活动，引起导航影像和实际解剖结构不匹配，因此，获取术中影像前需要使用Mayfield头架稳定固定患者头部，且患者示踪器一般固定于Mayfield头架上，同时注意避免术中影像获取时C-arm触碰Mayfield头架或患者示踪器。②获取影像后避免暴力操作引起患者相对患者示踪器位置变化，使解剖位置失准。建议导针进入的过程中间断通过侧位透视监测，确保导针与实际钉道的匹配。③颈部软组织张力过大会导致导针的侧向应力增加，产生误差，因此，应选择合适的切口位置并进行适当的软组织松解。④由于空心螺钉的入钉点位于C2椎体前下缘，局部皮质骨较为坚硬易发生导针尖端在骨面滑移，从而引起导针移位，这时可以先使用电钻磨穿置钉点骨皮质以降低导针尖端移位。⑤当透视发现术中设计钉道与实际钉道位置不匹配，多由于患者与患者示踪器相对位置发生改变引起，需要重新调整固定示踪器位置，重新获取术中三维影像并再次注册机器人。

在机器人辅助颈前路齿状突螺钉内固定过程中，规范的术中操作、对误差原因的判断和处理对手术结果有重要影响。本研究显示骨科机器人辅助颈前路齿状突螺钉内固定技术的初步临床结果，同时总结该技术的手术技巧和经验。在随后研究中，我们将完成较大样本前瞻性随机对照研究，以明确在颈前路齿状突螺钉置钉方面，机器人辅助技术相对徒手透视辅助技术的优势。

总之，我们认为骨科机器人辅助颈椎前路齿状突螺钉内固定术可以满足临床安全性和有效性的要求，可以作为Ⅱ型齿状突骨折的手术方法。