机器人辅助置钉在成人退变性脊柱侧弯矫形术中的应用

杨昆，宋旆文，张银顺，董福龙，李伟，章仁杰，钱军，申才良

(安徽医科大学第一附属医院骨科脊柱外科，安徽合肥 230022)

成人退变行脊柱侧弯(adult degenerative scoliosis,ADS)是一种复杂的三维畸形，主要症状为轴性痛、神经根痛和神经功能缺失，甚至瘫痪[1]。椎弓根钉棒系统广泛用于脊柱手术以重建术后稳定性，而椎弓根螺钉准确置入是钉棒系统完成良好矫形的前提[2]。ADS患者由于椎体合并了旋转和退变增生，使得置钉准确性受到影响，由此给患者带来了很多不可逆损伤甚至瘫痪[3]。近年来，骨科手术机器人辅助导航置钉的应用提高了置钉准确性[4]。本研究分析后路短节段矫形植骨融合内固定术治疗的ADS患者临床资料，比较徒手与机器人辅助置钉的术中出血量、平均置钉时间、植钉准确率及手术相关并发症发生情况，以进一步明确ADS矫形术中机器人辅助植钉是否存在优势。

1 资料与方法

1.1 一般资料

选取2021年1月～2021年12月因ADS就诊于安徽医科大学第一附属医院脊柱外科行后路短节段矫形植骨融合内固定术的患者。纳入标准：①术前诊断为ADS，影像学存在脊柱冠状面失衡；②有明显脊柱轴性痛、神经根痛或神经功能缺失，其中以根性症状为主，经保守治疗无效；③术前充分沟通，行短节段侧弯矫形融合内固定术，并签署知情同意书。排除标准：①合并脊柱肿瘤、畸形、感染者；②存在严重骨质疏松者；③身体不能耐受手术；④术后失访者。

共32例患者符合本研究，其中机器人组15例，徒手组17例。两组患者性别、年龄、身高体重指数等一般资料比较，差异无统计学意义(P>0.05)，见表1。

表1 两组患者一般资料比较

1.2 手术方法

患者术前均需完善腰椎正侧位片、过伸过屈侧位片、腰椎三维CT及MRI等相关检查，行腰椎后路短节段矫形融合内固定术，做好术前规划后，由科室高年资医师行椎弓根螺钉置入。

徒手组：全麻后，均取俯卧位，透视确定固定节段，沿后正中线切开皮肤，逐层切开皮下组织、腰背筋膜，骨膜下剥离椎旁肌及至两侧关节突关节，充分显露固定节段棘突、椎板及椎弓根钉进钉点。选取“人字嵴”或横突中线和上关节突外缘切线交点处为进钉点，经开口、开路后插入定位针，C臂透视调整孔道满意，用丝攻扩大钉道，探针探查钉道四壁皆为骨性，依次置入螺钉。

机器人组：全麻后，均取俯卧位，在棘突上安装示踪器，行置钉区域CT薄层扫描，并将数据导入天玑手术机器人工作站，重建三维图像，从冠状面、矢状面、横断面确定进钉点及方向，同时规划螺钉直径及深度。规划完成后，更换导向器，运行机器人，机械臂运行至预定轨迹位置后，用电钻在导向器引导下依次置入导针，C臂透视确定导针无误后，沿导针方向经丝攻后置入螺钉。

两组螺钉置入后，再继续行相应节段的减压植骨融合，弯棒矫形、透视满意后，逐层关闭切口，术毕。

1.3 评价指标

①统计两组患者平均置钉时间、术中出血量及手术并发症发生率；平均置钉时间=患者皮肤切开至全部螺钉置入完成时间/该例患者全部螺钉数目；②两组患者术后均行腰椎三维CT检查，以检查椎弓根螺钉的置钉准确性，评价标准选取Gertzbein-Robbins A-E分级系统标准[5]。其中，A、B级为置钉准确，C、D、E级为置钉不良，计算置钉准确率。

1.4 统计学分析

2 结果

两组手术均顺利结束，均未出现椎弓根螺钉相关的神经、血管损伤及深部感染。机器人组平均置钉时间和出血量均显著少于徒手组，差异有统计学意义(P<0.05)，见表2。

术后影像学复查，机器人组置钉60枚，除1枚螺钉位置不佳，其余螺钉均达到准确置钉标准，置钉准确率高达98.33%。徒手组置钉102枚，置钉位置不佳11枚，置钉准确率89.22%，明显低于机器人组，组间差异有统计学意义(P<0.05)，见表2。典型病例见图1-2。

表2 两组患者平均置钉时间、出血量、置钉准确率比较

图1 机器人组术前术后腰椎正侧位X线片

图2 徒手组术前术后腰椎正侧位X线片

3 讨论

ADS病程一般较长，退变的椎间盘和关节突关节，造成不对称的负荷和随后的畸形，会给老年人带来严重的疼痛和残疾[6-7]，对于症状较重的患者，目前钉棒矫形植骨融合手术仍是其主要的治疗方法[8]，但对于固定节段的长短目前没有统一的意见[9-10]，为减少长节段机器人手术需多次扫描置钉可能带来的误差，本研究两组患者均为短节段固定。相对于其他常规的腰椎后路手术，ADS患者置钉的成功对于下一步矫形的效果显得尤为重要。ADS患者由于长期异常的活动，腰椎小关节代偿性增生、骨赘形成，进钉点的选择较为困难[2]。

为了提高脊柱侧弯畸形患者椎弓根螺钉的置钉准确性，减少神经血管及脏器损伤，提高手术成功率，骨科机器人的应用，弥补了以上不足[11]。天玑机器人属于我国首个自主研发的通用型骨科手术机器人，不仅能够起到辅助导航作用，还可通过精准的数据处理，将椎弓根螺钉位置、角度和深度以三维平面进行呈现[12]，在术前即可精准地规划螺钉达到的预定位置，大大减少了手术时间，避免了反复穿刺和透视调整，同时机器人的使用也减少了因外科医师技术水平差异而导致的手术效果差异，缩短了学习周期[13]。本研究机器人组的置钉准确率明显高于徒手组，精准的置钉率也使得调钉次数减少，进而使机器人组置钉时间及出血量也显著低于徒手组。然而，机器人手术本身也有一定的局限性：首先，机器人设备较昂贵，短期内难以在基层医院广泛推广；其次，机器人手术技术的开展早期需要专门的人员培训，对机器人操作软件熟练度要求高；最后，机器人手术单次三维CT扫描有一定的范围(一般不超过4个椎体)，如固定节段较多，可能需要多次扫描，增加了患者的辐射暴露[12]。

综上所述，本研究认为，机器人辅助置钉在ADS手术中能够更加精准地置入椎弓根螺钉，缩短置钉时间、减少出血量，为ADS手术提供了一种新的技术方法。但本研究样本量较少，仍需多中心、大样本研究进一步验证。