骨科手術(shù)機(jī)器人精準(zhǔn)導(dǎo)航輔助空心螺釘內(nèi)固定治療中青年股骨頸骨折的療效分析

廖永成 張明 徐俊華 張奕

股骨頸骨折是臨床上最常見(jiàn)的骨與關(guān)節(jié)損傷之一，約占成人骨折的3.6%，多發(fā)生于老年人［1］。發(fā)生于年輕人的股骨頸骨折通常是由于高能量創(chuàng)傷導(dǎo)致，其治療的重點(diǎn)是解剖復(fù)位和穩(wěn)固內(nèi)固定，同時(shí)保留股骨頭的血液供應(yīng)，以減少術(shù)后并發(fā)癥的發(fā)生［2-3］。常用的內(nèi)固定方式有空心螺釘、髖螺釘系統(tǒng)、股骨近端鋼板和股骨近端髓內(nèi)釘?shù)龋珜?duì)于哪種方式是股骨頸骨折最佳固定方式尚無(wú)明確定論［4］。多枚空心螺釘加壓內(nèi)固定已廣泛用于中青年股骨頸骨折的治療，螺釘配置是三枚空心螺釘呈倒三角形平行放置，這種分布方式具有很強(qiáng)的穩(wěn)定性和應(yīng)力分布，可有效降低股骨頸縮短、骨折不愈合和股骨頭壞死等并發(fā)癥發(fā)生概率［5］。該手術(shù)的常規(guī)固定方法是由外科醫(yī)生在“C”型臂X 線機(jī)透視下手動(dòng)定位，但是由于個(gè)人經(jīng)驗(yàn)的不同和測(cè)量誤差，很難確保每顆螺釘?shù)淖罴盐恢?，因此術(shù)中需要多次透視調(diào)整導(dǎo)針位置，這可能會(huì)對(duì)股骨頸骨質(zhì)造成破壞，影響股骨頭血供，此外多次透視也會(huì)造成病人和術(shù)者的放射性損傷［6-7］。隨著導(dǎo)航技術(shù)的發(fā)展，基于計(jì)算機(jī)引導(dǎo)的手術(shù)方案在創(chuàng)傷骨科手術(shù)中的應(yīng)用也越來(lái)越廣泛［8］。天璣骨科手術(shù)機(jī)器人就是其中之一，目前國(guó)內(nèi)已有多家醫(yī)院使用天璣骨科手術(shù)機(jī)器人輔助手術(shù)，有研究表面天璣骨科手術(shù)機(jī)器人系統(tǒng)的使用明顯提高了空心螺釘放置的準(zhǔn)確性，縮短了手術(shù)時(shí)間，減少了術(shù)者和病人的輻射照射［9-10］。

在本研究中，我們回顧性分析了武漢科技大學(xué)附屬普仁醫(yī)院于2021年1月至2022年6月采用天璣骨科手術(shù)機(jī)器人導(dǎo)航輔助空心螺釘固定法治療的中青年股骨頸骨折病人的臨床資料，并與同期使用傳統(tǒng)手術(shù)方法治療的中青年股骨頸骨折病人進(jìn)行比較，評(píng)估手術(shù)機(jī)器人導(dǎo)航輔助空心螺釘固定方法的可行性、安全性及臨床效果。

資料與方法

一、納入標(biāo)準(zhǔn)與排除標(biāo)準(zhǔn)

納入標(biāo)準(zhǔn)：①單純股骨頸骨折，無(wú)神經(jīng)血管損傷者；②行空心螺釘內(nèi)固定治療；③具備完整隨訪資料者。

排除標(biāo)準(zhǔn)：①合并骨盆骨折或股骨轉(zhuǎn)子間骨折，開(kāi)放性骨折；②陳舊性骨折或病理性骨折。

二、一般資料

共納入30 例中青年股骨頸骨折病人的臨床資料，根據(jù)術(shù)中是否使用機(jī)器人輔助置釘分為兩組，觀察組采用天璣骨科手術(shù)機(jī)器人輔助置釘，男7例，女8例，年齡為（48.67±7.83）歲；交通傷4例，墜落傷11例；骨折Garden 分型，Ⅰ、Ⅱ型5 例，Ⅲ、Ⅳ型10 例。對(duì)照組采用傳統(tǒng)方法在“C”型臂X 線機(jī)監(jiān)視下置釘，男6例，女9例，年齡為（48.60±7.71）歲；交通傷8例，墜落傷7 例；骨折Garden 分型，Ⅰ、Ⅱ型4 例，Ⅲ、Ⅳ型11 例。本研究經(jīng)武漢科技大學(xué)附屬普仁醫(yī)院倫理委員會(huì)批準(zhǔn)（倫理批準(zhǔn)號(hào)：2022年審第022號(hào)）。兩組病人的性別、年齡、致傷原因、骨折Garden分型及受傷至手術(shù)時(shí)間等術(shù)前一般資料比較，差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05，表1），具有可比性。

三、手術(shù)方法

手術(shù)設(shè)備：天璣骨科手術(shù)機(jī)器人系統(tǒng)（北京天智航醫(yī)療科技股份有限公司）、移動(dòng)式“C”型臂X線機(jī)（德國(guó)西門(mén)子股份公司）、空心螺釘（天津正天醫(yī)療器械有限公司）等。

組別觀察組對(duì)照組檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)量P值例數(shù)15 15性別（例）男7 6女8 9年齡（images/BZ_28_1831_778_1854_829.png±s，歲）致傷原因（例）交通傷骨折Garden分型（例）Ⅰ/Ⅱ型受傷至手術(shù)時(shí)間（images/BZ_28_1831_778_1854_829.png±s，d）48墜落11 7 54Ⅲ/Ⅳ型10 11——-1.000 48.67±7.83 48.60±7.71 0.023 0.981 0.264 1.000 3.33±1.72 3.73±1.62-0.655 0.518

所有病人均完善術(shù)前常規(guī)影像學(xué)檢查，如髖關(guān)節(jié)正側(cè)位X 線片、CT 或磁共振、雙下肢動(dòng)靜脈血管彩色多普勒超聲等。本研究所有手術(shù)均由同一組醫(yī)師完成，所有病人均接受椎管內(nèi)麻醉，麻醉成功后，病人仰臥于碳纖維手術(shù)床上，進(jìn)行骨折牽引復(fù)位，復(fù)位完成后為避免術(shù)中患肢位置移動(dòng)，將其牽引固定，然后進(jìn)行手術(shù)。

（一）觀察組

①連接天璣骨科手術(shù)機(jī)器人，確認(rèn)機(jī)器人設(shè)備可正常運(yùn)行，并使用無(wú)菌手術(shù)套隔離設(shè)備。②術(shù)區(qū)常規(guī)消毒、鋪巾，暴露手術(shù)野，準(zhǔn)備手術(shù)器械，并在患肢股骨外側(cè)髁上安裝示蹤器，調(diào)校定位尺。③利用“C”型臂X 線機(jī)掃描病人髖關(guān)節(jié)正側(cè)位圖像，拍攝時(shí)注意定位尺上的十個(gè)點(diǎn)應(yīng)包含在圖像上，拍攝完成后將所拍攝的圖像上傳至機(jī)器人操作臺(tái)。將“C”型臂X線機(jī)采集到的二維圖像傳輸至機(jī)器人操作臺(tái)配準(zhǔn)后，選擇合適的進(jìn)釘點(diǎn)和進(jìn)釘方向，完成目標(biāo)螺釘?shù)囊?guī)劃。④放置導(dǎo)針及插入螺釘：將定位標(biāo)尺更換為導(dǎo)向器套筒后，于主操作臺(tái)上選擇“模擬”，然后運(yùn)行機(jī)器人機(jī)械臂，機(jī)械臂依據(jù)規(guī)劃的螺釘位置確定導(dǎo)針的進(jìn)針口和方向。術(shù)者沿機(jī)械臂所示位置于體表皮膚作長(zhǎng)為1～2 cm 的手術(shù)切口，并切開(kāi)深筋膜，鈍性分離肌肉組織后直至骨面，置入導(dǎo)針套筒至套筒尖端抵住骨面，沿套筒方向置入導(dǎo)針，在正、側(cè)位對(duì)受影響髖關(guān)節(jié)進(jìn)行“C”型臂X 線機(jī)透視檢查。觀察3 枚導(dǎo)針的位置、角度和深度，導(dǎo)針置入位置滿意后，退出導(dǎo)向器，測(cè)量所需螺釘長(zhǎng)度，沿3 枚導(dǎo)針?lè)较蛞来沃萌牒线m長(zhǎng)度的空心螺釘，術(shù)中可通過(guò)“C”型臂X 線機(jī)透視確定螺釘位置，然后拆下導(dǎo)針。再次透視攝二維圖像確認(rèn)螺釘?shù)奈恢眉伴L(zhǎng)度。確認(rèn)無(wú)誤后沖洗、縫合切口，傷口使用無(wú)菌敷料覆蓋。

（二）對(duì)照組

術(shù)區(qū)常規(guī)消毒、鋪巾，暴露手術(shù)野，準(zhǔn)備手術(shù)器械，于大轉(zhuǎn)子下外側(cè)3 cm 作長(zhǎng)約6 cm 的縱形切口，逐層切開(kāi)顯露股骨外側(cè)壁，透視下向股骨頭內(nèi)打入3枚導(dǎo)針，使導(dǎo)針呈倒三角形，然后透視正側(cè)位股骨頸，調(diào)整導(dǎo)針位置，導(dǎo)針置入滿意后，測(cè)量所需螺釘長(zhǎng)度，沿3 枚導(dǎo)針?lè)较蛞来沃萌牒线m長(zhǎng)度的空心螺釘。再次透視攝二維圖像確認(rèn)螺釘位置及長(zhǎng)度。確認(rèn)無(wú)誤后沖洗、縫合切口，傷口使用無(wú)菌敷料覆蓋。

四、主要觀察指標(biāo)及評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

術(shù)后24 h 預(yù)防性使用抗生素、消腫止痛及預(yù)防深靜脈血栓形成等常規(guī)治療，術(shù)后常規(guī)復(fù)查髖關(guān)節(jié)正側(cè)位X 線片。手術(shù)后兩周內(nèi)病人臥床活動(dòng)，同時(shí)練習(xí)下肢肌肉的主動(dòng)收縮以及髖關(guān)節(jié)和膝關(guān)節(jié)的主動(dòng)彎曲，兩周后可在助行器幫助下進(jìn)行下肢部分負(fù)重活動(dòng)。術(shù)后4周、2個(gè)月、3個(gè)月及術(shù)后半年分別對(duì)病人進(jìn)行隨訪，復(fù)查髖關(guān)節(jié)X線平片。

觀察并記錄兩組病人的手術(shù)時(shí)間、術(shù)中透視次數(shù)、術(shù)中失血量、住院時(shí)間、骨折愈合時(shí)間，以及骨折不愈合、內(nèi)翻畸形、股骨頸短縮、股骨頭缺血性壞死及螺釘退出等術(shù)后并發(fā)癥情況，獲得病人日常生活活動(dòng)的相關(guān)信息，包括髖部疼痛、步態(tài)、步行距離、站立及是否存在神經(jīng)損傷等。術(shù)后6個(gè)月隨訪時(shí)采用髖關(guān)節(jié)Harris評(píng)分系統(tǒng)評(píng)定患髖功能。

五、統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

應(yīng)用SPSSAU系統(tǒng)（IBM公司，美國(guó)）進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，計(jì)量資料首先應(yīng)用Shapiro-Wilk檢驗(yàn)判斷數(shù)據(jù)是否符合正態(tài)分布，病人年齡、受傷至手術(shù)時(shí)間、手術(shù)時(shí)間、術(shù)中透視次數(shù)、術(shù)中失血量、住院時(shí)間、骨折愈合時(shí)間、髖關(guān)節(jié)Harris評(píng)分等符合正態(tài)分布，且方差齊性，以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差（±s）表示，兩組病人之間采用獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)進(jìn)行比較；兩組病人的性別、致傷原因、骨折Garden 分型等計(jì)數(shù)資料采用Fisher確切概率法進(jìn)行比較。P＜0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

結(jié) 果

本研究30例病人共置入90枚空心螺釘，每例病人置入3 枚空心螺釘。兩組病人術(shù)后隨訪6～12 個(gè)月，平均8.7個(gè)月。觀察組病人的手術(shù)時(shí)間、術(shù)中透視次數(shù)、術(shù)中失血量、住院時(shí)間顯著優(yōu)于對(duì)照組病人，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05，表2）。隨訪期間兩組病人髖部疼痛明顯緩解，骨折均愈合良好，無(wú)骨折不愈合、螺釘退出、血管神經(jīng)損傷等并發(fā)癥發(fā)生。觀察組病人的骨折愈合時(shí)間短于對(duì)照組病人，但差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05，表2）。術(shù)后6個(gè)月，觀察組Harris 評(píng)分顯著高于對(duì)照組，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05，表2）。典型病例見(jiàn)圖1。

圖1 病人，女，52歲，診斷為左股骨頸骨折 a、b：術(shù)前攝X線片及重建三維模型示左股骨頸骨折；c：拍攝髖關(guān)節(jié)圖像確定骨折復(fù)位成功；d～f：股骨髁上安裝示蹤器并調(diào)校定位尺，然后拍攝患髖正側(cè)位圖像上傳至機(jī)器人主機(jī)；g、h：在機(jī)器人主機(jī)上進(jìn)行螺釘規(guī)劃；i、j：在機(jī)械臂引導(dǎo)下置入導(dǎo)針，透視確定導(dǎo)針位置滿意；k、l：通過(guò)導(dǎo)針引導(dǎo)置入螺釘，透視確定螺釘位置；m、n：螺釘位置滿意后拔出導(dǎo)針，沖洗縫合傷口；o～q：術(shù)后一個(gè)半月及術(shù)后3個(gè)月復(fù)查示螺釘位置正常，骨折愈合可

討 論

股骨頸骨折是致殘性較高的骨折類(lèi)型之一，其治療的重點(diǎn)是解剖復(fù)位和穩(wěn)固的內(nèi)固定，以保留病人天然的髖關(guān)節(jié)功能為目的［11-12］。三枚空心螺釘呈倒三角形放置已廣泛用于固定股骨頸骨折，這種固定方式下股骨頸表現(xiàn)出良好的抗剪力、抗彎力、抗旋轉(zhuǎn)能力及抗軸心應(yīng)力，可以最大程度減少對(duì)骨折周?chē)\(yùn)破壞并保存殘留血供，從而降低股骨頸骨折不愈合或股骨頭壞死發(fā)生概率［10-11］。這種手術(shù)方式也存在一些不足之處。首先手術(shù)難度較大，要求手術(shù)醫(yī)生具有豐富的手術(shù)經(jīng)驗(yàn)及熟練的手術(shù)技巧；其次為了保證術(shù)中螺釘置入的準(zhǔn)確性，術(shù)中需要反復(fù)透視，多次調(diào)整導(dǎo)針位置，這增加了病人及術(shù)者的輻射損傷，同時(shí)也會(huì)破壞股骨頸骨質(zhì)，影響螺釘固定的穩(wěn)定性；最后，置釘風(fēng)險(xiǎn)較大，螺釘過(guò)長(zhǎng)可能突破股骨頭進(jìn)入髖關(guān)節(jié)內(nèi)，螺釘置入不到位可導(dǎo)致支持作用不足并造成骨折移位、髖內(nèi)翻。因此就需要一種方法來(lái)幫助我們實(shí)現(xiàn)對(duì)內(nèi)固定物的精準(zhǔn)放置。

近年來(lái)，隨著計(jì)算機(jī)輔助導(dǎo)航技術(shù)在骨科手術(shù)中的廣泛應(yīng)用，骨科手術(shù)機(jī)器人也取得了巨大的發(fā)展。骨科手術(shù)機(jī)器人導(dǎo)航下的骨折內(nèi)固定治療可以獲得最佳的手術(shù)路徑、最高的手術(shù)效率和準(zhǔn)確性以及最佳的手術(shù)效果，病人的手術(shù)創(chuàng)傷更?。?3］。據(jù)報(bào)道，使用骨科機(jī)器人導(dǎo)航手術(shù)在骨盆骨折和股骨轉(zhuǎn)子間骨折的微創(chuàng)治療是行之有效的［14-16］。Liu 等［15］研究發(fā)現(xiàn)，使用機(jī)器人輔助經(jīng)皮螺釘聯(lián)合內(nèi)固定治療骨盆前后環(huán)損傷準(zhǔn)確、安全、有效，并且這種方法還可以避免手術(shù)傷害，減少輻射損傷。Wu 等［17］在髖臼骨折手術(shù)中使用機(jī)器人導(dǎo)航輔助以實(shí)現(xiàn)螺釘?shù)臏?zhǔn)確置入，顯著降低了手術(shù)風(fēng)險(xiǎn)和術(shù)中輻射暴露。袁心偉等［18］比較了骨科手術(shù)機(jī)器人輔助跟骨骨折內(nèi)固定手術(shù)與傳統(tǒng)切開(kāi)復(fù)位內(nèi)固定手術(shù)之間的差異，發(fā)現(xiàn)骨科手術(shù)機(jī)器人輔助下行跗骨竇切口內(nèi)固定治療跟骨骨折能有效維持骨折復(fù)位后螺釘精度，減少術(shù)中透視次數(shù)，骨折愈合更好，更有利于患足功能的恢復(fù)。

本研究使用天璣骨科手術(shù)機(jī)器人導(dǎo)航輔助空心螺釘內(nèi)固定治療中青年股骨頸骨折，手術(shù)時(shí)使用“C”型臂X線機(jī)拍攝病人髖關(guān)節(jié)前后位和側(cè)位圖像上傳至機(jī)器人主機(jī)，然后在機(jī)器人主機(jī)上對(duì)導(dǎo)針和螺釘進(jìn)行規(guī)劃，再通過(guò)機(jī)械臂的引導(dǎo)置入導(dǎo)針和螺釘。通過(guò)對(duì)兩組相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，我們發(fā)現(xiàn)骨科手術(shù)機(jī)器人的使用顯著提高了導(dǎo)針和螺釘置入的準(zhǔn)確性，減少了術(shù)中透視次數(shù)，手術(shù)更微創(chuàng)，術(shù)中出血量更少?，F(xiàn)總結(jié)骨科手術(shù)機(jī)器人輔助手術(shù)優(yōu)勢(shì)如下：①精準(zhǔn)定位，提高螺釘置入的準(zhǔn)確性，傳統(tǒng)徒手操作時(shí)由于人手的抖動(dòng)，螺釘置入難免出現(xiàn)誤差，而骨科手術(shù)機(jī)器人具有的光學(xué)導(dǎo)航系統(tǒng)可以自動(dòng)調(diào)整誤差，術(shù)者只需要根據(jù)機(jī)械臂引導(dǎo)，便可精準(zhǔn)、穩(wěn)定的置入導(dǎo)針和螺釘。②手術(shù)時(shí)間更短，骨科手術(shù)機(jī)器人的精準(zhǔn)導(dǎo)航，可避免術(shù)中多次鉆孔調(diào)整釘?shù)兰胺磸?fù)透視，提高了手術(shù)效率，降低了術(shù)者和病人的輻射暴露；③病人創(chuàng)傷更小，與傳統(tǒng)徒手操作相比，機(jī)器人輔助置釘減少了對(duì)股骨頸骨質(zhì)的破壞，保護(hù)了股骨頭血供，手術(shù)切口更小，病人術(shù)后恢復(fù)也更快。④降低手術(shù)難度，手術(shù)時(shí)先在機(jī)器人主機(jī)上完成目標(biāo)螺釘規(guī)劃，由導(dǎo)航系統(tǒng)完成路徑定位，簡(jiǎn)化了手術(shù)流程，降低了年輕醫(yī)生的學(xué)習(xí)難度，更有利于手術(shù)的推廣。微創(chuàng)治療是創(chuàng)傷骨科臨床治療的發(fā)展趨勢(shì)，機(jī)器人微創(chuàng)手術(shù)通過(guò)合理的手術(shù)規(guī)劃、精確的手術(shù)定位與操作、最小的手術(shù)創(chuàng)傷，為股骨頸骨折的治療提供了新的方案。但是機(jī)器人輔助手術(shù)也有其不足之處，本研究總結(jié)了骨科手術(shù)機(jī)器人手術(shù)操作要點(diǎn)及注意事項(xiàng)如下：①機(jī)器人無(wú)法協(xié)助復(fù)位，因此術(shù)前第一步操作應(yīng)該是骨折復(fù)位，只有骨折良好復(fù)位，手術(shù)才能取得更好的療效；②機(jī)器人導(dǎo)航依賴于人體示蹤器，因此機(jī)器人主機(jī)與示蹤器的連接不能中斷，且要避免術(shù)中與示蹤器的碰撞使其發(fā)生移動(dòng)，否則將導(dǎo)致導(dǎo)航的準(zhǔn)確性降低；③目標(biāo)螺釘?shù)囊?guī)劃需要手術(shù)醫(yī)生完成，因此正確的螺釘規(guī)劃對(duì)操作成功至關(guān)重要；④外科醫(yī)師應(yīng)該熟悉設(shè)備操作流程，多次練習(xí)積累經(jīng)驗(yàn)，不熟練的操作將導(dǎo)致手術(shù)時(shí)間延長(zhǎng)。

組別觀察組對(duì)照組檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)量P值例數(shù)15 15--手術(shù)時(shí)間（min）56.93±5.65 69.87±3.96-7.259＜0.001術(shù)中透視次數(shù)（次）12.73±1.28 18.87±2.47-8.526＜0.001術(shù)中失血量（mL）12.60±1.80 25.53±2.39-16.741＜0.001住院時(shí)間（d）8.67±1.18 10.87±1.19-5.101＜0.001骨折愈合時(shí)間（月）5.80±0.72 6.25±1.01-1.397 0.173 Harris評(píng)分（分）90.93±1.33 88.93±2.02 3.203 0.003

綜上所述，骨科手術(shù)機(jī)器人系統(tǒng)具有微創(chuàng)、安全、精準(zhǔn)、快速等優(yōu)點(diǎn)，使用天璣骨科手術(shù)機(jī)器人導(dǎo)航輔助空心螺釘內(nèi)固定治療中青年股骨頸骨折可以明顯縮短手術(shù)時(shí)間，減少術(shù)中透視次數(shù)和術(shù)中失血量，縮短病人住院時(shí)間，病人術(shù)后可早期下床活動(dòng)，術(shù)后并發(fā)癥少，髖關(guān)節(jié)功能恢復(fù)較傳統(tǒng)手術(shù)更好。骨科手術(shù)機(jī)器人在中青年股骨頸骨折病人空心螺釘內(nèi)固定手術(shù)中的應(yīng)用是成功的。但是本研究也有其局限性，由于本研究是單中心研究且樣本量偏少，缺乏多中心對(duì)照研究，需要更進(jìn)一步的多中心對(duì)照研究證據(jù)，且隨訪時(shí)間較短，缺乏遠(yuǎn)期并發(fā)癥相關(guān)數(shù)據(jù)，需要進(jìn)一步隨訪觀察。