骨科機(jī)器人在多節(jié)段椎體成形術(shù)中應(yīng)用

王建新, 周立勇, 薛濱勇, 李 非, 王懷兵, 謝雁春

1.盤(pán)錦遼油寶石花醫(yī)院 骨科，遼寧 盤(pán)錦 124110；2.北部戰(zhàn)區(qū)總醫(yī)院 骨科，遼寧 沈陽(yáng) 110016

經(jīng)皮后凸成形術(shù)(percutaneous kyphoplasty,PKP)是姑息治療晚期脊柱轉(zhuǎn)移瘤的主要方式之一[1-2]。PKP創(chuàng)傷小、恢復(fù)快，但存在骨水泥滲漏、透視輻射大等問(wèn)題[3-5]。隨著人工計(jì)算機(jī)技術(shù)及工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，各種機(jī)器人輔助手術(shù)系統(tǒng)已應(yīng)用于各脊柱手術(shù)。自2017年以來(lái)，我國(guó)自主研發(fā)的“天璣”第3代骨科機(jī)器人在盤(pán)錦遼油寶石花醫(yī)院各種類(lèi)型脊柱手術(shù)中應(yīng)用。本研究旨在探討骨科機(jī)器人輔助下PKP治療多節(jié)段脊柱轉(zhuǎn)移瘤的安全性和優(yōu)勢(shì)?，F(xiàn)報(bào)道如下。

1 資料與方法

1.1 一般資料 選取自2018年1月至2019年4月盤(pán)錦遼油寶石花醫(yī)院收治的43例多發(fā)脊柱轉(zhuǎn)移瘤患者為研究對(duì)象。根據(jù)手術(shù)方式分為傳統(tǒng)透視組(n=21)與機(jī)器人輔助組(n=22)。傳統(tǒng)透視組，男性13例，女性8例；年齡36～70歲；病椎數(shù)量，2處7例，3處6例，4處3例，5處4例，6處1例；原發(fā)腫瘤來(lái)源，肺癌6例，乳腺癌3例，結(jié)直癌2例，肝癌7例，其他惡性腫瘤3例。機(jī)器人輔助組，男性12例，女性10例；年齡34～69歲；病椎數(shù)量，2處6例，3處6例，4處4例，5處3例，6處3例；原發(fā)腫瘤來(lái)源，肺癌7例，乳腺癌3例，結(jié)直癌2例，肝癌5例，腎癌1例，其他惡性腫瘤4例。兩組患者的性別、年齡等一般資料比較，差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)，具有可比性。本研究經(jīng)醫(yī)院倫理委員會(huì)批準(zhǔn)，患者及家屬均簽署知情同意書(shū)。

1.2 納入與排除標(biāo)準(zhǔn) 納入標(biāo)準(zhǔn)：CT、MRI等影像學(xué)檢查提示多發(fā)脊柱轉(zhuǎn)移瘤；病變節(jié)段胸5椎至骶1椎，病椎數(shù)量2～6處；Tokuhashi評(píng)分<12分；椎體后緣完整，無(wú)脊髓和神經(jīng)根受壓；存在腰背部疼痛癥狀[6]。排除標(biāo)準(zhǔn)：資料不全；難以配合手術(shù)治療。

1.3 手術(shù)方法 機(jī)器人輔助組應(yīng)用“天璣”第3代骨科機(jī)器人輔助定位，該機(jī)器人系統(tǒng)由機(jī)械臂系統(tǒng)、光學(xué)跟蹤系統(tǒng)、手術(shù)規(guī)劃系統(tǒng)及導(dǎo)航系統(tǒng)等構(gòu)成。椎體成形器和椎體擴(kuò)張球囊由上海凱利泰醫(yī)療科技有限公司提供，骨水泥材料由德國(guó)Heraeus Medical公司提供。兩組患者均采取全身麻醉，俯臥位于機(jī)器人專(zhuān)用碳纖維手術(shù)床。傳統(tǒng)透視組：在C型臂X射線機(jī)透視下定位病椎并體表標(biāo)記；鋪消毒巾后，在C型臂X射線機(jī)反復(fù)透視下行工作套管穿刺，自椎根弓外上方鉆入病變椎體；工作套管的前端插入病椎后緣皮質(zhì)的前方2.0～3.0 cm處，取出內(nèi)芯，置入活檢針取出病灶組織送檢；工作套管置入骨鉆，鉆出1條至椎體前緣1/3處的骨性隧道；取出骨鉆，將含有造影劑的球囊置入病錐，進(jìn)行球囊擴(kuò)張，直至球囊內(nèi)壓力約200 kPa；高度恢復(fù)滿(mǎn)意后取出球囊，將拉絲期的骨水泥通過(guò)推桿推入病椎，反復(fù)透視下至填充滿(mǎn)意。其他病椎處同樣操作；骨水泥硬化后結(jié)束手術(shù)。機(jī)器人輔助組：在C型臂X射線機(jī)透視下定位病椎，在病椎的上位2～3椎棘突處切開(kāi)2 cm皮膚及筋膜安裝示蹤器；機(jī)械臂安裝定位標(biāo)尺，定位標(biāo)尺放置于病椎背部皮膚表面上方；C型臂X射線機(jī)掃描采集圖像，將數(shù)據(jù)傳輸?shù)綑C(jī)器人工作站后，進(jìn)行穿刺路徑規(guī)劃，下達(dá)指令后機(jī)械臂運(yùn)行至指定位置；在機(jī)械臂定位下皮膚作0.5 cm小切口，安裝二級(jí)套筒，插入皮膚直至關(guān)節(jié)突表面，使用電鉆沿二級(jí)套筒置入導(dǎo)針；依次對(duì)所有病椎同樣方式置入導(dǎo)針，C型臂X射線機(jī)透視，調(diào)整導(dǎo)針置入深度到達(dá)椎體前緣1/2處，依次沿導(dǎo)針?lè)湃牍ぷ魈坠苤磷刁w前緣1/2處，分別取出活檢組織。依次置入骨鉆鉆出一條至椎體前緣1/3處的骨性隧道。依次將含有對(duì)比劑的球囊置入病錐進(jìn)行球囊擴(kuò)張，球囊內(nèi)壓力約200 kPa，高度恢復(fù)滿(mǎn)意；同時(shí)，將拉絲期的骨水泥通過(guò)骨水泥推桿慢慢推入病椎，反復(fù)透視至填充滿(mǎn)意；骨水泥硬化后結(jié)束手術(shù)。術(shù)后根據(jù)患者病情給予鎮(zhèn)痛、補(bǔ)液等對(duì)癥治療，術(shù)后指導(dǎo)小燕飛功能鍛煉等治療，術(shù)后24 h可佩帶支具下床活動(dòng)，術(shù)后2 d出院。

1.4 觀察指標(biāo) 記錄兩組患者的手術(shù)時(shí)間、透視次數(shù)及透視劑量。術(shù)后1 d復(fù)查CT觀察椎弓根突破率(穿刺通路突破椎弓根壁的距離>2 mm視為有意義[7])，觀察穿刺內(nèi)傾角度，觀察并記錄骨水泥滲漏情況。術(shù)前、術(shù)后2 d及末次隨訪采用疼痛模擬視覺(jué)評(píng)分(visual analogue score,VAS)評(píng)價(jià)疼痛程度,并在側(cè)位X線影像上測(cè)量椎體中線高度、Cobb角度。

2 結(jié)果

機(jī)器人輔助組手術(shù)時(shí)間短于傳統(tǒng)透視組；22例機(jī)器人輔助組患者病椎共計(jì)79個(gè)，21例傳統(tǒng)透視組患者病椎共計(jì)70個(gè)。機(jī)器人輔助組椎弓根突破率為6.3%(5/79)，低于傳統(tǒng)透視組的21.4%(15/70)；機(jī)器人輔助組患者的骨水泥滲漏率為7.5%(6/79)，低于傳統(tǒng)透視組的22.8%(16/70)，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。機(jī)器人輔助組左、右穿刺內(nèi)傾角大于傳統(tǒng)透視組，透視次數(shù)及透視劑量均低于傳統(tǒng)透視組，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。見(jiàn)表1。兩組患者末次隨訪時(shí)間為6個(gè)月。兩組患者的術(shù)前、術(shù)后2 d及末次隨訪的VAS評(píng)分、椎體中線高度、Cobb角數(shù)比較，差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。見(jiàn)表2。典型病例見(jiàn)圖1。

表1 兩組患者手術(shù)指標(biāo)比較

表2 兩組患者手術(shù)前后腰痛VAS評(píng)分、椎體中線高度、Cobb角比較

3 討論

多節(jié)段的脊柱轉(zhuǎn)移瘤確診時(shí)常是腫瘤晚期，預(yù)期壽命較短。經(jīng)皮椎體成形術(shù)(percutaneous vertebroplasty，PVP)及PKP在治療多節(jié)段脊柱轉(zhuǎn)移瘤中發(fā)揮重要的作用，可提高患者的生活質(zhì)量[8]。PVP及PKP治療多發(fā)脊柱轉(zhuǎn)移瘤疼痛緩解率達(dá)到73%～100%[9]。然而，PVP治療骨水泥滲透率較高，可達(dá)2%～67%[10]。有研究表明，新型的骨材料填充系統(tǒng)、高粘度骨水泥及精確定位穿刺可減少骨水泥的滲漏[11-13]。本研究中，機(jī)器人輔助組骨水泥滲漏率為7.5%，顯著低于傳統(tǒng)透視組的22.8%。

PKP治療多節(jié)段的脊柱轉(zhuǎn)移瘤需要多次穿刺，穿刺方向主要根據(jù)術(shù)者的經(jīng)驗(yàn)。反復(fù)透視，手術(shù)時(shí)間較長(zhǎng)，潛在增加醫(yī)師和患者的輻射傷害。同時(shí)，不斷正側(cè)位透視下調(diào)整透視角度，角度過(guò)大容易突破椎弓根內(nèi)壁導(dǎo)致并發(fā)癥，角度過(guò)小又導(dǎo)致骨水泥分布偏移。骨科機(jī)器人可精確控制穿刺的內(nèi)傾角度，術(shù)中穿刺規(guī)劃預(yù)定的軌道到達(dá)理想的穿刺點(diǎn)。導(dǎo)航系統(tǒng)和機(jī)器人輔助系統(tǒng)具有精準(zhǔn)定位的特點(diǎn)。有研究發(fā)現(xiàn)，通過(guò)導(dǎo)航輔助下PKP治療胸腰椎骨質(zhì)疏松性壓縮性骨折，導(dǎo)航組的椎弓根內(nèi)壁突破率明顯低于傳統(tǒng)透視組[14]。骨科機(jī)器人技術(shù)由導(dǎo)航技術(shù)衍生而來(lái)，手術(shù)操作更方便、直接。田野等[15]研究發(fā)現(xiàn)，Renaissance機(jī)器人輔助組植釘準(zhǔn)確率顯著高于經(jīng)皮透視輔助組。Yang等[16]評(píng)測(cè)Renaissance機(jī)器人輔助置釘?shù)臏?zhǔn)確性，機(jī)器人輔助植釘僅有6.2%穿破椎弓根皮質(zhì)，而經(jīng)皮透視植釘有26.2%穿破椎弓根皮質(zhì)。

相比導(dǎo)航系統(tǒng)與Renaissance機(jī)器人系統(tǒng)，我國(guó)自主研發(fā)的“天璣”骨科機(jī)器人可通過(guò)人機(jī)協(xié)同運(yùn)動(dòng)的功能，實(shí)時(shí)跟蹤和補(bǔ)償由患者微動(dòng)引起的定位誤差，避免操作誤差。有研究表明，骨科機(jī)器人輔助植入的置釘滿(mǎn)意率達(dá)97.7%[17]。本研究機(jī)器人輔助組椎弓根突破率明顯低于傳統(tǒng)透視組，說(shuō)明機(jī)器人輔助PKP可以明顯提高穿刺準(zhǔn)確率。

有研究表明，微創(chuàng)機(jī)器人在保證椎弓根完整的情況下，可以將進(jìn)針點(diǎn)偏外，使得內(nèi)傾角度更大，達(dá)到理想的手術(shù)效果[18]。本研究中機(jī)器人組穿刺內(nèi)傾角大于傳統(tǒng)透視組，椎弓根突破率低于傳統(tǒng)透視組，說(shuō)明機(jī)器人既減少椎弓根突破率，又能增加穿刺內(nèi)傾角，保證安全有效的手術(shù)效果。

精準(zhǔn)的定位可以減少術(shù)中透視次數(shù)、透視時(shí)間及透視劑量。Han等[19]比較天璣機(jī)器人輔助下與傳統(tǒng)開(kāi)放置釘?shù)耐敢暻闆r，發(fā)現(xiàn)手術(shù)醫(yī)師累計(jì)吸收的透視劑量分別為21.7 μSv和70.5 μSv，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。本研究機(jī)器人輔助組平均透視次數(shù)明顯低于傳統(tǒng)透視組，透視劑量明顯少于傳統(tǒng)透視組，說(shuō)明機(jī)器人輔助手術(shù)能明顯減少患者及醫(yī)師的輻射傷害。

綜上所述，機(jī)器人輔助下PKP治療多節(jié)段脊柱轉(zhuǎn)移瘤可縮短手術(shù)時(shí)間，提高穿刺準(zhǔn)確率，降低骨水泥滲漏風(fēng)險(xiǎn)，減少透視次數(shù)、透視劑量，具有良好的應(yīng)用前景。