骨科手术机器人辅助下经皮螺钉内固定治疗老年骨盆和髋臼骨折的疗效及对生活质量的影响

顾珊菱 许岩 杨光 刘岩

(吉林大学第一医院创伤骨科，吉林 长春 130021)

骨盆和髋臼损伤多为高能量损伤，发病率约占所有创伤患者的3%，致死率高达13.4%，50%以上的骨盆骨折患者都伴有其他并发损伤〔1〕。骨盆骨折多属不稳定骨折，是骨科治疗中的一个难点，易导致周围神经及软组织的损伤。骨盆骨折早期易发生创伤性休克及失血性休克等严重并发症，极易威胁患者的生命，如果不及时处理损伤，易影响肢体功能恢复。对于绝大多数骨盆和髋臼骨折的治疗通常采用切开复位内固定术，但切口大、出血量多，且易在手术过程中造成血管神经的损伤，术后感染风险大。机器人辅助骨科微创手术利用手术机器人智能精确的操作特点，在图像导航、机械臂精准定位下开展微创手术，非常适宜图像导航经皮螺钉内固定治疗骨折，具有微创、精准、减少术中透视及手术时间等优点〔2〕。随着骨科手术机器人导航定位系统的发展，微创技术逐渐发展成为治疗骨盆骨折和髋臼骨折的新趋势。基于导航辅助的骶髂关节螺钉内固定术与常规透视引导下的手术操作相比较，手术透视时间有明显优势，导航引导下的骶髂螺钉置入手术其术中透视时间为0.14～2.10 min，而徒手操作手术的术中透视时间为1.40～4.40 min；在螺钉置入的准确率上，导航引导下的骶髂螺钉置入手术准确率可达95%以上，而徒手操作的准确率为76%～95%〔3～5〕。基于此，本文探讨骨科机器人导航定位系统辅助下经皮螺钉内固定治疗骨盆骨折和髋臼骨折的疗效及对患者生活质量的影响。

1 对象与方法

1.1对象与分组 采取回顾性分析吉林大学第一医院创伤骨科自2018年7月至2019年2月老年新鲜骨盆骨折和髋臼骨折适用于闭合复位的患者，年龄≥60岁，其中应用天玑骨科手术机器人导航定位系统辅助完成的15例老年骨盆骨折和髋臼骨折空心螺钉内固定手术患者资料，设为导航组。同期传统徒手定位方法手术患者设为对照组。导航组15例，男11例，女4例；年龄60～87(平均72)岁，平均身高172.00(162.00～178.00)cm，平均体重66.5(52.5～70.0)kg；致伤原因摔伤4例，车祸7例，高处坠落伤3例，重物砸伤1例，受伤到手术的平均时间为4.50(5～15)d。选择同期采用传统徒手定位方法手术的15例患者作为对照组，男9例，女6例；年龄60～89(平均79)岁，平均身高172.00(166.00～176.00)cm，平均体重62.5(53.5～68.0)kg；致伤原因摔伤3例，车祸7例，高处坠落伤3例，重物砸伤2例，受伤到手术的平均时间为5.25(3～7)d。所有病例中髋臼骨折13例，骨折分型分别为横断8例，双柱5例；骨盆骨折17例，Tile分型A型6例，B型8例，C型3例。两组术前一般资料比较差异无统计学意义(P>0.05)，具有可比性。

病例排除标准：①陈旧性骨盆骨折和髋臼骨折；②不能配合随访者。

1.2治疗方法

1.2.1骨科手术机器人 导航组采用的天玑骨科手术机器人(型号：TiRobot)由北京天智航医疗科技股份有限公司制造，由主机、机械臂、手术计划与控制软件、光学跟踪系统、主控台车和导航定位工具包组成。该设备主要根据采集的患者影像资料，通过主控系统进行手术路径规划，控制机械臂运动到手术规划所指定的方位，定位标尺通过其上的标记点，建立空间参考坐标系，实现图像坐标系与参考坐标系之间的转换。自动进行定位误差的反馈补偿计算，实现术中精准定位置入术中植入物。

1.2.2导航组机器人辅助手术流程 骨科手术机器人辅助经皮螺钉内固定治疗骨盆骨折和髋臼骨折，术前应准备好手术所需的所有设备及器械；连接并启动主控台车和主机。

1.2.2.1采集图像 主控台放置距离手术床1.5 m以上，在运行机械臂到初始姿态时机械臂周围直径1 m范围内没有障碍物以防止碰撞。将骨科手术机器人罩上无菌保护套，安装患者跟踪器，调整光学跟踪相机位于患者足端，应用移动式C型臂X射线机获取含有标记点的术中透视影像，传输至主控工作站软件进行配准计算。

1.2.2.2手术规划 根据已经采集的图像进行规划手术路径及螺钉虚拟显示。

1.2.2.3机器人辅助置钉 图像引导下机械臂运动。完成图像注册过程后，从机械臂基座上换下标定器，安装引导器，控制机械臂运动到规划路径。骨科机器人经皮螺钉固定骨盆术式：对于无移位或轻微移位的骨盆骨折直接采用机器人导航经皮螺钉固定骨折；对于明显移位或闭合复位困难的骨折，采用有限切开或完全切开的方式进行复位固定，主要实施经皮骶髂关节螺钉固定、耻骨支螺钉固定、髋臼前后柱螺钉固定、髋臼上螺钉固定等微创术式，辅以前环耻骨联合切开复位钢板螺钉内固定术，髂窝切口骶髂关节前方复位钢板螺钉固定术和髂腹股沟入路髋臼前柱切开复位钢板螺钉内固定术。记录机器人辅助经皮螺钉固定骨盆时标准操作流程下每枚螺钉置入的手术时间。

1.2.3对照组手术方法 采用传统徒手定位方法，手术医生根据临床经验结合C型臂X线机透视徒手钻入空心钉导针，通过反复透视调整入针位置、角度及深度，打入导针后人工测量空心钉长度。

1.3观察指标 将两组手术时间、术中透视次数、术中出血量、总钻孔次数、骨折愈合情况、术后并发症等进行对比分析，探讨骨科机器人辅助下经皮螺钉内固定治疗骨盆骨折和髋臼骨折的有效性和安全性。出院后随访，对患者的生理状态、心理状态、社会功能、生活满意度4个维度进行考察，评定老年患者的生活质量。

1.4检查方法 术后复查骨盆正位和患髋侧位X线片，术后3 w内患者可处于半卧位，指导患者进行功能锻炼及下肢肌力训练，患肢避免过度屈曲内收、外旋，术后3 w后可逐渐坐直。若术后6 w X线片示骨折有愈合迹象，可以扶拐逐渐负重行走练习。术后3个月再复查拍X线片，观察骨折愈合情况，X线片示骨折愈合后，逐渐脱拐至完全负重。

术后第3天行X线及CT检查评估内固定物位置及骨折复位情况，术后6、12 w复查X线片，评估骨折愈合情况。记录患者骨折的手术时间、术中透视次数、术中出血量、总钻孔次数、骨折愈合时间、术后并发症。

对出院6个月后的患者进行随访，采用生活质量综合问卷(GQOLI-74)对患者的日常生活质量进行评定，该问卷主要从生理和心理状态、社会功能、生活满意度4个维度进行考察，分值越高表示患者日常生活质量越高。

1.5统计学方法 采用SPSS19.0统计学软件进行t及χ2检验。

2 结 果

2.1近期疗效 导航组手术时间为50～120 min，术中透视次数为23～41次，术中出血量为5～15 ml，术中总钻孔次数为3～8次。对照组手术时间为65～110 min，术中透视次数为36～66次，术中出血量为15～80 ml，术中总钻孔次数为14～26次。两组手术时间比较差异无统计学意义(P>0.05)，导航组术中透视次数、术中出血量及总钻孔次数显著少于对照组，差异均有统计学意义(P<0.05，P<0.01)，见表1。患者术后进行X线片、CT检查，确认所有螺钉位置满意，未见伤口感染等其他相关并发症，未发现与试验设备相关的不良事件。

表1 两组术中及术后随访结果比较

2.2远期疗效 所有患者术后获10～18(平均12.5)个月随访。术后伤口全部一期愈合。导航组患者骨折愈合时间为4～8〔平均(5.5±2.6)〕个月，对照组为5～10〔平均(6.3±3.2)〕个月。两组比较差异无统计学意义(P>0.05)。随访期间导航组并发症发生便秘例数为1例，发生泌尿感染、压力性损伤、肺炎、下肢静脉血栓的例数均为0例，总发生率为6.67%。对照组有3例出现便秘，2例发生泌尿感染，1例发生压力性损伤，1例出现肺炎，1例出现下肢静脉血栓，总发生率为53.33%。导航组并发症总发生率显著低于对照组(χ2=36.890,P=0.002)。

2.3生活质量影响 出院6个月后进行随访，导航组和对照组比较，生理和心理状态、社会功能、生活满意度等各项生活质量评分均明显优于对照组(P<0.05)，见表2。

表2 两组生活质量评分比较分)

3 讨 论

传统的切开复位内固定术是治疗骨盆骨折和髋臼骨折的标准手术，但可能会出现严重的并发症〔6〕。因此，临床医生需要探索更好的技术来稳定地固定骨折，并尽量减少手术带来的损伤。骶髂关节螺钉经皮固定技术在治疗复杂骨盆骨折中应用越来越广泛，但有一定风险，只有对骨盆和髋臼及局部软组织解剖结构认识清晰且经验丰富的医师才能实施〔7〕。通常经皮内固定技术需依赖术中透视引导，而术中X线过多暴露及由于图像显示不足引起的螺钉误置等问题一直未得到很好解决〔8〕。本研究导航组在透视次数上明显低于对照组，可以减少医生和患者的放射损害，创造安全的微创手术环境。

由于部分螺钉置入时位置相对狭窄，调整导针位置操作容易受到干扰，操作更困难，总钻孔次数增多，甚至有时导致操作失败或造成副损伤等并发症的发生〔9〕。在实际手术过程中，置入螺钉需要的透视次数和总钻孔次数明显高于机器人辅助术式，使用机械臂能明显降低人徒手操作不稳定带来的偏差，提高了手术的精准度及安全性，减少了传统手术中反复穿针造成的二次损害。因此使用机器人辅助手术减少了总钻孔次数，使出血量明显减少，使得复杂的手术操作变得更为简单、安全，对患者而言，真正实现了微创治疗。

采用机器人导航定位系统辅助治疗的手术时间包括了机器人系统的无创时间和实际手术操作的优创时间，虽然增加了采集透视影像、定位光标、手术规划等操作，但并未增加总手术时间，而实际的有创手术时间仅为10～20 min，相信通过提高对手术机器人辅助导航系统操作流程的熟练度，进一步缩短无创操作时间，有效缩短整体手术时间。

导航组所有患者术后X线和CT验证所有螺钉位置满意，在随访期间内骨折均达到一期愈合，基于螺钉的精准定位和可靠固定，所有患者未发生内固定物松动、骨折再移位及伤口感染等并发症，显示骨折愈合情况良好。

随访期间导航组并发症的总发生率显著低于对照组，由于机器人辅助手术技术给患者机体带来的创伤小，在术后康复功能锻炼方面具有优势，有效减少由于卧床带来的便秘、压力性损伤、肺炎、下肢静脉血栓等并发症的发生。

本研究结果表明机器人辅助治疗骨盆骨折和髋臼骨折对老年患者的术后恢复有积极作用，提高老年患者的生活质量。定期随访可以纠正患者的不良生活方式，指导康复训练，提高生活满意度。

随着计算机导航技术的应用与发展，使用计算机导航系统辅助对骨盆骨折和髋臼骨折进行经皮微创固定获得了满意的临床效果〔10〕。骨科机器人经皮螺钉固定技术具有精确、微创的特点，与其他切开复位内固定术结合，会极大减少多组手术同时进行的手术创伤〔11〕。

目前国内外文献报道，骨科手术机器人(CAOS)技术已在关节外科、脊柱外科和创伤骨科应用于关节置换、椎弓根螺钉置入、交叉韧带骨隧道闭合复位空心螺钉内固定〔12〕。近十年的CAOS研发经验表明，CAOS在减少创伤骨科手术中的X射线下暴露时间，提高骨折内固定物植放精度，丰富微创手术方面具有无可替代的优势〔13〕。本研究应用的天玑骨科手术机器人是一种多适应证的手术机器人平台，应用机器人导航系统辅助完成骨盆骨折和髋臼骨折空心螺钉内固定，利用六自由度机械臂扩展有效的手术活动空间，通过光学跟踪系统实时跟踪手术路径和位置变化，及时更正路径偏差，不仅能为医生提供直观的手术路径规划和引导，而且能避免徒手操作不稳定造成的偏差，从而实现精准可靠的手术路径定位。