機器人與傳統(tǒng)經(jīng)皮骶髂螺釘固定骨盆后環(huán)損傷△

聶濤，王卓，于小龍，戴閩

（南昌大學(xué)第一附屬醫(yī)院骨科醫(yī)院，江西南昌 330000）

骨盆骨折約占全身骨折的3%，其中約40%因骨折累及后環(huán)而不穩(wěn)定。骨盆后環(huán)骨折多由高能量損傷造成，常發(fā)生復(fù)位不良和畸形愈合［1～3］，經(jīng)皮骶髂空心螺釘內(nèi)固定生物力學(xué)穩(wěn)定性高，是治療骨盆后環(huán)骨折的可靠手術(shù)方式［4～6］。傳統(tǒng)的手術(shù)方式通過透視和CT 等成像技術(shù)輔助經(jīng)皮骶髂螺釘插入，無法獲得術(shù)中手術(shù)部位的實時三維結(jié)構(gòu)，常需進(jìn)行多個方位反復(fù)透視成像判斷內(nèi)固定裝置的準(zhǔn)確位置，術(shù)中反復(fù)調(diào)整釘?shù)?，置釘錯位風(fēng)險大［7］。隨著微創(chuàng)手術(shù)技術(shù)不斷發(fā)展，機器人輔助系統(tǒng)已逐漸應(yīng)用在外科手術(shù)。

天璣骨科手術(shù)機器人是我國的第三代骨科機器人系統(tǒng)，該機器人系統(tǒng)能在外科手術(shù)中突破性的提供3D 透視導(dǎo)航，可以幫助實現(xiàn)精準(zhǔn)的手術(shù)路徑定位，定位精度0.6～0.8 mm，使得術(shù)者能準(zhǔn)確、安全地完成空心螺釘?shù)姆胖?。本院?019年6月引進(jìn)天璣骨科機器人系統(tǒng)用于治療骨盆后環(huán)損傷患者32 例，取得較好療效，報告如下。

1 資料與方法

1.1 納入與排除標(biāo)準(zhǔn)

納入標(biāo)準(zhǔn)：（1）新鮮Tile B 型或C 型骨盆骨折；（2）單側(cè)骶髂損傷；（3）經(jīng)皮骶髂空心螺釘內(nèi)固定術(shù)固定骨盆后環(huán)（S1/2）；（4）骨折端無開放性損傷；（5）隨訪時間＞12 個月

排除標(biāo)準(zhǔn)：（1）資料不全等影響觀察者；（2）髂骨進(jìn)釘點區(qū)域骨折；（3）骶骨明顯變異。

1.2 一般資料

回顧性分析2019年3月—2021年3月應(yīng)用經(jīng)皮骶髂螺釘內(nèi)固定術(shù)治療骨盆后環(huán)骨折損傷的患者，共74 例符合上述標(biāo)準(zhǔn)，納入本研究。依據(jù)術(shù)前醫(yī)患溝通結(jié)果，將行傳統(tǒng)經(jīng)皮骶髂螺釘固定手術(shù)患者歸為傳統(tǒng)組；將2019年3月—2020年3月行天璣骨科機器人輔助經(jīng)皮骶髂空心螺釘內(nèi)固定術(shù)的患者定為機器初期組；2020年3月—2021年3月期行天璣骨科機器人輔助經(jīng)皮骶髂空心螺釘內(nèi)固定術(shù)的患者定為機器后期組。術(shù)前一般資料見表1，兩組年齡、性別、體質(zhì)指數(shù)（body mass index,BMI）、損傷至手術(shù)時間、側(cè)別和骨折類型的差異均無統(tǒng)計學(xué)意義（P＞0.05）。本研究經(jīng)醫(yī)院倫理委員會審批，所有患者均知情同意。

表1 兩組患者術(shù)前一般資料比較Table 1 Comparison of preoperative general data between the two groups

1.3 手術(shù)方法

機器人組：全身麻醉，仰臥位，手術(shù)床高度調(diào)整至適當(dāng)，確保機械臂導(dǎo)向器有足夠操作空間。機器人機械臂罩上無菌套，放在手術(shù)床旁，保證其工作區(qū)間能覆蓋手術(shù)區(qū)域。光學(xué)跟蹤系統(tǒng)置于床尾無菌區(qū)外。C 形臂X 線機透視機放在醫(yī)生對面，健側(cè)髂前上棘安裝示蹤器，獲取含機器人定位標(biāo)記點的術(shù)中透視影像，并傳輸至主機工作站。根據(jù)骨性標(biāo)志標(biāo)識點，在主控系統(tǒng)規(guī)劃軟件上規(guī)劃手術(shù)螺釘路徑，并模擬機械臂的運行姿態(tài)（圖1a,1b）。將機械臂定位到合適位置，由主控系統(tǒng)軟件控制其沿規(guī)劃路徑操作。在機械臂末端安裝導(dǎo)向套筒，入釘點處行1～2 cm 小切口，分離皮下組織，套筒尖端抵至入釘點骨皮質(zhì)，防止滑動。在主控工作站上確認(rèn)入釘點和虛擬探針方向與規(guī)劃相符，如有偏差，對路徑進(jìn)行微調(diào)，確認(rèn)路徑無誤后，透視監(jiān)控下通過套筒將導(dǎo)針鉆入骨性通道。確認(rèn)導(dǎo)針位置良好后，沿導(dǎo)針擰入空心螺釘，然后取出導(dǎo)針。最后透視確認(rèn)空心螺釘位置良好（圖1c,1d），沖洗切口透視縫合。

圖1 患者，女，60 歲，行TiRobot 機器人輔助經(jīng)皮骶髂空心螺釘內(nèi)固定骶髂關(guān)節(jié)分離。1a:骨盆正位下在系統(tǒng)規(guī)劃軟件上進(jìn)行手術(shù)螺釘路徑規(guī)劃；1b:骨盆入口位下確認(rèn)手術(shù)螺釘路徑規(guī)劃正確；1c:骨盆正位透視見空心螺釘位置良好；1d:骨盆入口位確認(rèn)空心螺釘位置良好。Figure 1.A 60 year-old female underwent TiRobot-assisted percutaneous cannulated screw internal fixation for sacroiliac joint separation.1a:Screw path planning performed on the robitic system planning software in pelvic anteroposterior view.1b:Confirmation of accurate screw path planning in pelvic inlet view.1c:Good positioning of the cannulated screw observed under pelvic anteroposterior fluoroscopy.1d:Confirmation of good positioning of the cannulated screw in pelvic inlet view of fluoroscopy.

傳統(tǒng)組：全身麻醉，仰臥位，手術(shù)床高度調(diào)整至適當(dāng)。C 形臂X 線機透視機透視確定進(jìn)針點，于該點處做長1～2 cm 的切口，鈍性分離至髂骨。插入套筒，透視下鉆入導(dǎo)針，經(jīng)過髂骨、骶髂關(guān)節(jié)置入S1椎體。術(shù)中拍攝骨盆入口位、出口位和側(cè)位圖像，確保導(dǎo)針正確地經(jīng)過S1椎弓根，進(jìn)入S1骶骨體，針尖應(yīng)達(dá)到骶骨體中線（圖2a,2b）。測量深度后，通過導(dǎo)針插入適當(dāng)長度的空心拉力螺釘，取出導(dǎo)針。對于后環(huán)損傷嚴(yán)重的患者，可以考慮置入2 枚空心釘以增強固定力度。手術(shù)過程中應(yīng)避免損傷L5神經(jīng)、髂血管、S1和S2神經(jīng)根。最后透視確認(rèn)空心螺釘位置良好（圖2c,2d），清洗并縫合切口。

圖2 患者，男，65 歲，行傳統(tǒng)經(jīng)皮空心螺釘內(nèi)固定骶髂關(guān)節(jié)分離。2a:骨盆正位下在透視監(jiān)控下鉆入的導(dǎo)針；2b:骨盆入口位下確認(rèn)導(dǎo)針位置良好；2c:骨盆正位透視見空心螺釘位置良好；2d:骨盆入口位確認(rèn)空心螺釘位置良好。Figure 2.A 65 year-old male recieved traditional percutaneous cannulated screw internal fixation for sacroiliac joint separation.2a:Guide pin drilled under fluoroscopic monitoring in pelvic anteroposterior view.2b:Confirmation of good positioning of the guide pin in pelvic inlet view.2c:Good positioning of the cannulated screw observed under pelvic anteroposterior fluoroscopy.2d:Confirmation of good positioning of the cannulated screw in pelvic inlet view of intraoperative fluoroscopy.

1.4 評價指標(biāo)

記錄圍手術(shù)期情況。手術(shù)時間、術(shù)中透視次數(shù)、術(shù)中失血量、置釘調(diào)整次數(shù)、置釘時間、下地行走時間、住院時間、醫(yī)療費用、切口愈合、早期并發(fā)癥。采用完全負(fù)重活動時間、疼痛視覺模擬評分（visual analogue scale,VAS），Majeed 評分評價臨床效果［8］。行影像檢查，評估置釘準(zhǔn)確性［9］，優(yōu)為螺釘完全在通道內(nèi)；良為螺釘部分接觸骶骨皮質(zhì)骨但無穿出；差為螺釘穿出皮質(zhì)骨，進(jìn)入關(guān)節(jié)腔、椎管或骶孔內(nèi)。骨折復(fù)位質(zhì)量采用Matta 影像學(xué)評分系統(tǒng)［10］.

1.5 統(tǒng)計學(xué)方法

2 結(jié)果

2.1 圍手術(shù)期情況

所有患者均順利完成手術(shù)，無大出血、死亡等嚴(yán)重并發(fā)癥。圍手術(shù)期數(shù)據(jù)見表2。與傳統(tǒng)組相比，機器初期組置釘時間和手術(shù)時間稍長，但機器后期組置釘時間和手術(shù)時間均明顯縮短，組間差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.05）；機器初期組與機器后期組術(shù)中出血量、術(shù)中透視次數(shù)和置釘調(diào)整次數(shù)均顯著優(yōu)于傳統(tǒng)組（P＜0.05）；機器初期組、機器后期組及傳統(tǒng)組切口愈合、下地行走時間及住院時間無明顯差異（P＞0.05）；機器初期組與機器后期組住院費用顯著多于傳統(tǒng)組（P＜0.05）。

表2 3 組患者圍手術(shù)期資料比較Table 2 Comparison of perioperative documents among the three groups

機器初期組與機器后期組未出現(xiàn)引發(fā)不良后果的早期并發(fā)癥。傳統(tǒng)組出現(xiàn)1 例術(shù)后神經(jīng)損傷，訴患肢足底麻木，復(fù)查CT 示空心釘置入骶孔，二次手術(shù)更改空心釘位置后癥狀逐步緩解，術(shù)后1年隨訪患者恢復(fù)良好。

2.2 隨訪結(jié)果

所有患者均獲隨訪12 個月以上，隨訪資料見表3。機器初期組與機器后期組恢復(fù)完全負(fù)重活動時間顯著早于傳統(tǒng)組（P＜0.05）。術(shù)后3 個月時，機器初期組與機器后期組Majeed 評分明顯高于傳統(tǒng)組（P＜0.05），但機器初期組與機器后期組較傳統(tǒng)組VAS 評分無明顯差異（P＞0.05）。末次隨訪時，機器初期組與機器后期組較傳統(tǒng)組Majeed 評分和VAS 評分無明顯差異（P＞0.05）。

表3 兩組患者隨訪資料與比較Table 3 Comparison of follow-up documents among the three groups

隨訪過程中，機器初期組與機器后期組患者疼痛程度及骨盆功能評分均逐漸改善；傳統(tǒng)組1 例患者于初次術(shù)后3 個月隨訪時仍訴疼痛明顯，VAS 評分5分，Majeed 評分27，復(fù)查CT 仍可見骨折線，螺釘位置可，囑患者臥床至術(shù)后6 個月，術(shù)后6 個月復(fù)查患者疼痛明顯改善，VAS 評分2，Majeed 評分75，復(fù)查CT 提示骨折已愈合，術(shù)后1年隨訪患者恢復(fù)良好，VAS 評分0，Majeed 評分80。

2.3 影像評估

影像評估結(jié)果見表4。機器初期組與機器后期組置釘評級明顯優(yōu)于傳統(tǒng)組（P＜0.05）。機器初期組、機器后期組與傳統(tǒng)組在Matta 評級差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P＞0.05）；所有患者骨折均愈合，未發(fā)生內(nèi)固定斷裂。

表4 兩組患者影像資料比較Table 4 Comparison of imaging documents among the three groups

3 討論

骨盆后環(huán)損傷可導(dǎo)致骨盆旋轉(zhuǎn)不穩(wěn)定及垂直不穩(wěn)定，常發(fā)生畸形愈合、疼痛、跛行、肢體長度差異及神經(jīng)損傷等并發(fā)癥［2，3，11］。骶髂螺釘固定骨盆后環(huán)損傷生物力學(xué)較好，已成為治療骨盆后環(huán)損傷最常用方法［4，12，13］。據(jù)文獻(xiàn)報道傳統(tǒng)的手術(shù)方式螺釘錯位率為0.1%～2.6%［7］。骨盆后環(huán)特殊的復(fù)雜解剖結(jié)構(gòu)，傳統(tǒng)手術(shù)二維X 線透視顯像信息有限，術(shù)中需反復(fù)透視和調(diào)整螺釘位置，增加醫(yī)患輻射量，延長手術(shù)時間，有骶管及神經(jīng)損傷風(fēng)險［14］。另外，患者體型差異、骶骨解剖變異等因素使得術(shù)者難以準(zhǔn)確判斷X線片上的影像學(xué)標(biāo)記，也會影響骶髂螺釘置入的安全性和穩(wěn)定性［15］。解決上述問題一直是骨科骨盆微創(chuàng)技術(shù)發(fā)展方向。

天璣骨科手術(shù)機器人系統(tǒng)運用雙平面的定位算法實現(xiàn)精確的空間定位和路徑導(dǎo)航，輔助醫(yī)生精確定位置入物，并通過與自動機械臂結(jié)合進(jìn)行精確的操作，且具備實時校正路徑偏移的能力，其臨床精度可達(dá)1 mm 以內(nèi)，現(xiàn)已廣泛用于脊柱和創(chuàng)傷內(nèi)固定手術(shù)，如輔助骶髂螺釘置入、椎弓根螺釘置入、經(jīng)皮股骨頸空心螺釘置入、經(jīng)皮椎體成形術(shù)等［16～21］。

與傳統(tǒng)手術(shù)方式對比，機器人系統(tǒng)的優(yōu)勢：（1）更加微創(chuàng)，相對于傳統(tǒng)手術(shù)，其術(shù)中透視次數(shù)、置釘調(diào)整次數(shù)及術(shù)中出血量均顯著少；（2）機器人輔助的置釘時間及手術(shù)時間初期較傳統(tǒng)手術(shù)延長，但后期較傳統(tǒng)手術(shù)明顯縮短。其原因可能是機器人輔助置釘有避免反復(fù)調(diào)整釘?shù)赖膬?yōu)勢，但其學(xué)習(xí)曲線長，初期使用技術(shù)不熟練導(dǎo)致手術(shù)時間延長；（3）置釘更準(zhǔn)確，機器組總體置釘優(yōu)良率100%，其中3 例患者出現(xiàn)實際螺釘置入釘?shù)琅c術(shù)前規(guī)劃路徑偏差，但術(shù)后評估螺釘位置均良好。其原因可能是導(dǎo)針鉆孔時在骨面打滑、導(dǎo)針受到軟組織張力后發(fā)生位移、導(dǎo)針軟易發(fā)生彎曲變道等因素導(dǎo)致釘?shù)婪较蚱疲?8］。此外，術(shù)前規(guī)劃不當(dāng)、操作不規(guī)范或手術(shù)者經(jīng)驗不足等因素也可能對手術(shù)效果產(chǎn)生影響。因此使用機器人輔助螺釘置入需總結(jié)手術(shù)經(jīng)驗避免上述因素；（4）更安全，機器人組無早期并發(fā)癥發(fā)生，而傳統(tǒng)手術(shù)組出現(xiàn)1 例神經(jīng)損傷病例。傳統(tǒng)手術(shù)使用二維透視輔助，術(shù)者需通過不同角度的透視情況判斷螺釘位置，加之骨盆結(jié)構(gòu)復(fù)雜，骶骨變異發(fā)生率高［22］，因透視圖像重疊導(dǎo)致螺釘位置誤判的可能性大，另外術(shù)者無法實時監(jiān)控置入螺釘過程中的位置偏差，存在盲目性；機器人系統(tǒng)能根據(jù)患者的影像學(xué)資料對釘?shù)肋M(jìn)行精確規(guī)劃，有效降低了因患者個體化差異所增加的手術(shù)風(fēng)險。機器人輔助經(jīng)皮骶髂螺釘通過三維定位導(dǎo)針及螺釘?shù)奈恢?，實時矯正骨內(nèi)螺釘位置偏差，并且機械臂穩(wěn)定性好，整個螺釘置入過程安全可控；（5）術(shù)后恢復(fù)功能及完全負(fù)重活動比較快，可能是因為機器人輔助置釘準(zhǔn)確高效，螺釘位置更佳，可有效避免反復(fù)調(diào)整釘?shù)赖亩螕p傷。

綜上所述，天璣機器人輔助經(jīng)皮骶髂空心螺釘內(nèi)固定術(shù)治療骨盆后環(huán)損傷具有準(zhǔn)確性高、安全、微創(chuàng)等優(yōu)點，手術(shù)時間短，術(shù)后恢復(fù)快。