骨科机器人辅助下微创经椎间孔腰椎椎间融合术治疗轻度腰椎滑脱的早期疗效观察

张同同 牛建雄 史宇悰 金涛 王增平 杨阳 文杰 张辉 薛文 刘林

随着我国人口老龄化的加剧，腰椎滑脱已逐渐成为脊柱外科的常见疾病之一，患者通常具有下肢疼痛、间歇性跛行等临床症状。当保守治疗无效时，腰椎融合术是治疗腰椎滑脱的重要方式。Foley 等于 2003 年首次提出微创经椎间孔腰椎椎间融合术 （ minimally invasive transforaminal lumbar interbody fusion，MIS-TLIF ），常规 MIS-TLIF 需要在C 型臂 X 线机辅助下徒手置入椎弓根螺钉，存在反复透视、多次穿刺定位、螺钉置入失误率较高等不足之处。近来骨科机器人迅速发展，已有相关文献报道机器人辅助下椎弓根螺钉置入较常规透视下徒手置入螺钉的准确性及安全性显著提高。但目前鲜有关于机器人辅助下 MIS-TLIF 治疗轻度腰椎滑脱的临床研究。回顾性分析甘肃省人民医院脊柱外科 2019 年 12 月至 2020 年 8 月接受骨科机器人辅助MIS-TLIF 治疗的 21 例轻度单节段腰椎滑脱患者的临床资料和疗效，现报道如下。

资料与方法

一、纳入标准与排除标准

1. 纳入标准：（ 1 ） 腰痛或下肢放射痛，影像学检查明确腰椎滑脱者；（ 2 ） 保守治疗 3 个月以上症状未缓解或加重者；（ 3 ） Meyerding 分型 Ⅰ、Ⅱ 度滑脱；（ 4 ） 腰椎 X 线片、MRI 检查结果均提示单节段腰椎滑脱。

2. 排除标准：（ 1 ） 伴有腰椎肿瘤、感染等疾病；（ 2 ） 既往有腰椎手术史；（ 3 ） 合并有严重的心肺功能疾病，不能耐受手术者。

二、一般资料

本组共纳入 21 例，其中男 11 例，女 10 例；年龄 37～75 岁，平均 （ 57.29±11.04 ） 岁；病程 3～12个月，平均 （ 8.47±2.92 ） 个月。L滑脱 4 例，L滑脱 12 例，L滑脱 5 例，滑脱椎体的椎弓根均完整；Meyerding 分型 Ⅰ 度滑脱 15 例，Ⅱ 度滑脱 6 例。

三、手术方法

患者全身麻醉后取俯卧位，常规消毒铺单。将骨科机器人系统 （ 北京天智航医疗科技股份有限公司，国械注准 20163542280。由机械臂主机、光学跟踪系统、主控台车构成 ） 与 3D-C 型臂 X 线机系统连接，用无菌塑料外罩覆盖机械臂，并将机器人放置于手术台侧面，要确保机械臂的活动范围能够覆盖手术区域，将示踪器用无菌贴膜固定于体表，将光学跟踪相机置于患者头侧，朝向手术区域，3D-C 型臂 X 线机扫描需手术的椎体节段，将获得的数据传输至主控台车，完成患者的三维重建及机器人系统工作空间的自动配准，在主控台车上进行螺钉置入及手术减压部位的规划，依据图像规划椎弓根螺钉的置入点、方向及螺钉的大小，规划完毕后下达运行指令，机械臂运行至预先规划位置，在机械臂固定方向插入套筒，确定切口位置，做 1 cm 的小切口，钝性分离，置入导针。依据在主控台车规划的减压部位做长约 4～5 cm切口，依次切开皮肤和肌筋膜，用手指沿肌间隙钝性分离椎旁肌，依次插入逐级扩张套筒，清理局部残留的软组织，确定截骨水平，咬除上下关节突，留做植骨材料，充分减压，去除椎间盘及软骨终板，置入大小合适并带有填塞自体骨粒的椎间融合器，经导针置入椎弓根螺钉，安装长短合适的钛棒，适当进行椎间隙加压，并用螺钉尾帽锁紧钛棒，冲洗切口、放置引流后逐层缝合。

四、术后处理

术后 24 h 内应用抗生素预防感染。当引流量 ＜25 ml 时拔出引流管。鼓励患者进行腰背肌锻炼，佩戴腰围适当下床活动，3 个月内避免剧烈及负重活动。

五、观察项目与方法

一般情况观察，记录所有患者的术中出血量、术中透视次数、手术时间、住院天数。实验室及影像学观察，记录术后第 1 天的血清肌酸激酶 （ 肌肉型 ） （ creatine kinase, muscle，CKMM ） 含量，计算椎弓根螺钉置入的准确率，术后第 3 天所有患者均完成 CT 扫描，由同一外科医师依据 Gertzbein-Robbins分类标准，评估在外侧、内侧、头侧和尾侧 4 个方向上椎弓根螺钉是否存在穿透骨皮质的情况，详细标准：A 类：无皮质侵犯；B 类：皮质穿透 ＜2 mm；C 类：皮质穿透 2～＜ 4 mm；D 类：皮质穿透 4～＜ 6 mm；E 类：皮质穿透 ≥ 6 mm；椎弓根螺钉置入的准确率 = （ A 类螺钉数目 + B 类螺钉数目 ） /组内所有置入螺钉数目×100%，对所置入的螺钉进行评价，并计算椎弓根螺钉置入点的准确率。临床症状观察，记录术前疼痛视觉模拟评分 （ visual analogue scale，VAS ）、日本骨科协会 （ Japanese Orthopaedic Association，JOA ） 评分，术后 1 周、末次随访的 VAS评分、JOA 评分。采用 Suk 等法评估植骨融合情况。末次随访时依据改良 MacNab疗效评定标准评价术后疗效：优，症状完全消失，恢复原来的工作和生活；良，有轻微症状，活动轻度受限，对工作生活无影响；可，症状减轻，活动受限，影响正常工作和生活；差，治疗前后无差别，甚至加重。

六、统计学处理

结 果

本组 21 例均顺利完成手术，手术时间 136～184 min，平均 （ 156.24±13.40 ） min，术中失血量125～166 ml，平均 （ 149.18±11.66 ） ml，术中透视次数 8～12 次，平均 （ 9.83±1.42 ） 次，住院天数3～5 天，平均 （ 3.94±2.41 ） 天，术后第 1 天肌酸激酶 CK-MM 含量 388～432 U / L，平均 （ 411.18±15.20 ） U / L，术后随访时间 6～14 个月，平均（ 8.94±2.41 ） 个月。术后 1 周及末次随访时的 VAS评分和 JOA 评分与术前比较差异有统计学意义（＜ 0.01 ） （ 表 1、2 ）。所有病例均获骨性融合，无椎弓根螺钉断裂及椎间融合器移位。依据 Gertzbein-Robbins 分类标准，21 例共置入螺钉 84 枚，其中A 类 71 枚，B 类 10 枚，C 类 3 枚，D 类 0 枚，E 类0 枚，置钉准确率 = 96.4% （ 80 / 84 ）。末次随访时改良 MacNab 疗效评定结果：优 11 例，良 9 例，可1 例，优良率为 95.2%。典型病例见图 1。

图1 患者，男，53 岁，主因“腰背部疼痛 1 年，加重1 个月”入院，术前诊断为腰椎滑脱症 a：术前侧位 X线片示 L3～4 Ⅰ 度滑脱；b：术前 MRI 示 L3～4 Ⅰ 度滑脱、椎管狭窄；c：在骨科机器人主控台车上预先进行螺钉置入路径规划；d：术中在机器人辅助下置入导针；e：在通道系统下行减压、融合操作；f：术后第 3 天行 CT 检查，螺钉完全在椎弓根内，依据 Gertzbein-Robbins 评分为 A 类；g、h：术后 6 个月正侧位 X 线片示融合器、内固定位置良好；i：术后 6 个月 CT 示椎间融合良好Fig.1 A 53-year-old male with low back pain for 1 year( aggravation for 1 month ).lumbar Spondylolisthesis was confirmed a: Preoperative lateral X-ray showed L3-4 spondylolisthesis Ⅰ; b:Preoperative MRI showed L3-4 spondylolisthesis Ⅰ and spinal canal stenosis; c: Preoperative screw placement path planning on the main control trolley of orthopedic robot; d: Insertion of the guide needle assisted by robot during operation; e:Decompression and fusion under the canal system; f: CT examination on the 3rd day after operation showed that the screw was completely in the pedicle, which was classified as class A according to Gertzbein Robbins score;g - h: AP and lateral X-ray films showed good fusion cage and internal fixation 6 months after operation; i: CT showed good interbody fusion 6 months after operation

表1 术前、术后 1 周及末次随访 VAS 评分 （ n =21， ）Tab.1 VAS preoperatively, 1 week after operation and at the last follow-up ( n = 21, )

表2 术前、术后 1 周及末次随访 JOA 评分 （ n =21， ）Tab.2 JOA scores preoperatively, 1 week after operation and at the last follow-up ( n = 21, )

讨 论

一、骨科机器人的特点

脊柱外科领域中手术精准化、微创化是医师的关注点，骨科机器人的临床使用为脊柱外科领域带来了一次革新。已有相关文献报道，常规 C 型臂 X 线机引导下医师徒手置钉的失误率在 4.9%～37.5%。但在骨科机器人的辅助下椎弓根螺钉置入的失误率明显降低，一次性准确置入螺钉，有效地避免了因椎弓根螺钉置入失误所致的神经、硬脊膜等软组织的损伤，同时也使得置入的螺钉具有最大的抗拔出力，防止滑脱椎体在复位过程中椎弓根螺钉拔出、松动。依据 Gertzbein-Robbins 评分标准，此次研究中在机器人辅助下椎弓根螺钉的置入准确率达到了 96.4%，这与 Yu 等报道的机器人辅助下椎弓根螺钉置入准确率为 97%～99% 结果相近。其中有3 枚螺钉置入被评为 C 类，考虑可能由以下原因所致：（ 1 ） 因术中患者呼吸运动所致，在机器人主控台车经行路径规划时，可将呼吸机暂时关闭，待机械臂确定好位置后在开启呼吸机；（ 2 ） 患者自身肥胖因素所致，腰背肌发达，软组织压力过大，导致套筒偏移，最终螺钉置入位置不良。传统手术过程中透视辅助下徒手椎弓根螺钉的置入对术者和手术室护士辐射较大，而机器人无惧辐射，这可以减少术者与辐射环境的接触。Roser 等研究发现，与 C 型臂 X 线机透视辅助下椎弓根螺钉置入相比，机器人辅助下置钉手术室相关工作人员在射线下暴露的时间减少了将近 50%。但对患者而言，机器人辅助手术中需要对患者进行高分辨率 CT 扫描，与原来 C 型臂 X 线机透视辅助相比，患者所受总辐射剂量是增加还是减少，目前尚无明确结论。学习曲线，随着术者对仪器设备及手术方式方法的熟练，学习曲线会趋于稳定状态，有文献报道，运用骨科机器人辅助下 MIS-TLIF 治疗 10 例腰椎滑脱患者后，整个手术过程更加流畅，术中透视时间及手术时间趋于稳定。

二、骨科机器人与 MIS-TLIF 联合的优势

1. 对脊柱稳定性的影响小：依据 Denis 三柱分类的概念，后方韧带复合体是脊柱稳定的重要因素之一，MIS-TLIF 技术经椎间孔入路切除椎间盘及置入椎间融合器，使得后方韧带复合体得到完整的保留，其产生的张力作用对椎间融合器起到压力作用，能够有效地避免椎间融合器后移。术前可在骨科机器人主控台车上对需要减压的部位规划，在骨科机器人机械臂的指引下快速达到减压部位，在视野有限的通道下快速地判断关节突截骨范围，减少不必要的软组织及骨性结构的去除，这很大程度上减少了对脊柱稳定性的干扰。

2. 减轻术后疼痛且软组织肌肉损伤小：骨科机器人辅助 MIS-TLIF 对多裂肌起到了很好的保护作用，可扩张套管在多裂肌间隙逐级置入，肌肉损伤程度轻。本研究表明，术后各个时间点的 VAS评分、JOA 评分较术前明显改善，差异有统计学意义 （＜ 0.01 ），这与 Chen 等和 Keorochana 等研究相似，这表明 MIS-TLIF 明显改善了术后疼痛及功能障碍。CK-MM 主要存在于各种肌肉细胞，当肌肉细胞损伤时其会释放入血，因此血清中 CK-MM 的含量可间接地反映肌肉的损伤程度，此次研究结果表明术后患者的 CK-MM 与文杰等研究结果相似，这表明机器人辅助 MIS-TLIF 治疗腰椎滑脱对肌肉的损伤更小，笔者认为，这是由于在骨科机器人的辅助下导针一次性置入，避免了因导针位置不佳，反复调整导针位置造成的肌肉损伤，这更加体现了骨科机器人辅助 MIS-TLIF 的优势之处。

综上所述，骨科机器人辅助 MIS-TLIF 治疗轻度腰椎滑脱近期效果显著，具有置钉准确、创伤小，效果好等优点。但本研究病例较少，今后仍需设计大样本长期随访的前瞻性研究来验证临床的安全性、有效性。骨科机器人的广泛应用使得复杂的手术简单化，传统的徒手置钉可能会被机器人所取代，徒手独立开展手术的能力将会被弱化，如何处理人工智能与人工徒手手术，需要广大学者进一步探究。本研究存在纳入病例较少、缺乏对照组等不足之处，因此后续研究中需进行扩充样本量、设置对照组及完善观察指标。