脊柱機器人輔助下皮質骨軌跡螺釘技術在脊柱外科手術中的應用

王巖 郭建偉 許德榮 張豪 周傳利 馬學曉

(青島大學附屬醫(yī)院脊柱外科，山東 青島 266100)

椎弓根螺釘內固定技術是脊柱外科最常用的固定方式之一，然而在骨質疏松的患者中往往存在螺釘松動、拔出等問題，致椎弓根螺釘固定強度不足，進一步致內固定失敗；另外，在進行鄰近節(jié)段退變性疾病等的翻修手術時，往往需要廣泛地剝離軟組織和取出內固定物，因此該技術在臨床應用中存在一定的局限性[1]。SANTONI等[2]于2009年提出了皮質骨軌跡(CBT)螺釘技術，該技術適用于骨質疏松、脊柱畸形、脊柱感染等疾病的手術治療以及脊柱內固定失敗的翻修手術。CBT螺釘技術通過增加螺釘與皮質骨的接觸面來提高固定強度，而且操作上更加微創(chuàng)化。但CBT螺釘在置釘過程中需多次透視，同時手術操作技術難度大，學習曲線長，特別是在椎弓根和椎體解剖關系異常時，或者二次置入CBT螺釘時，置釘技術難度大幅度增加。如何提高螺釘置入的精準性是CBT螺釘應用中迫切需要解決的技術難題[1,3-4]。近年來，隨著脊柱機器人手術在脊柱外科領域的廣泛應用，其學習曲線短、置釘精準性高、射線暴露時間短的優(yōu)點凸顯[5-7]。鑒于此，本研究對我院脊柱外科以脊柱機器人輔助下采用CBT螺釘技術治療的25例患者的臨床資料進行分析，以評估該技術的治療效果。

1 對象與方法

1.1

2017年7月—2021年2月我院脊柱外科擬行脊柱機器人輔助下CBT螺釘固定手術的患者25例，其中男14例，女11例；年齡59～77歲，平均68.6歲；腰椎術后鄰近節(jié)段退變性疾病患者5例，腰椎管狹窄癥患者8例，胸腰椎壓縮性骨折繼發(fā)性椎管狹窄患者10例，腰椎椎間隙感染患者2例。

1.2

患者術前均行手術部位的薄層CT掃描(層厚0.625 mm)，將CT原始數(shù)據(Dicom格式)導入脊柱機器人(Mazor Renaissance，以色列)行術前設計，在手術節(jié)段對應的CT矢狀面、冠狀面、橫斷面圖像上設定CBT螺釘?shù)睦硐腴L度、直徑、進釘點和置釘角度，在三維圖像中整體確定CBT螺釘?shù)奈恢谩?/p>

1.3

患者全麻成功后俯臥位于手術臺上，安裝棘突固定針和多功能床邊軌平臺，確保框架穩(wěn)定后，安裝 3D定位裝置?！癈型”臂下進行正斜位X線透視，將透視數(shù)據導入脊柱機器人的Renaissance系統(tǒng)，使之與術前CT數(shù)據按照單椎體配準的方式進行匹配注冊，然后進行誤差評定，微調個別釘?shù)牢恢谩８鶕怪鶛C器人工作臺指示將機器人安置于固定支架軌道的合適位置。工作站根據導入的術前計劃將機器人精確引導到預定位置，隨后放置相應機械臂及套管組件。電鉆鉆孔后放置導絲，鉆孔過程中注意由淺入深緩慢推進，避免穿透弓根皮質。正側位透視確認導絲位置無誤后進行攻絲。后進行相應責任節(jié)段的減壓操作，減壓完成后按照常規(guī)步驟進行釘?shù)捞讲楹吐葆斨萌搿Ｔ俅瓮敢曈^察內固定物的位置是否準確，止血、沖洗、放置引流后關閉切口。術中觀察記錄有無螺釘把持力不足、椎弓根或峽部劈裂及置釘操作致周圍的神經、硬膜囊、血管損傷等情況。

1.4

患者，男，65歲，因腰腿痛2年，加重20 d入院，既往有腰椎融合手術病史。?？撇轶w顯示雙膝關節(jié)以下感覺減退，雙下肢伸膝和足背伸肌力Ⅳ級，雙膝腱反射以及跟腱反射均為(-)，雙BABINSKI征為(-)。術前X線檢查示腰椎融合、L4～S1椎弓根螺釘內固定術后(圖1A)。MRI檢查示L2/3、L3/4椎管狹窄(圖1B～D)。診斷為腰椎術后鄰近節(jié)段退變性疾病(L3/4)、腰椎管狹窄癥(L2/3)、腰椎融合術后(L4～S1)。術前應用Mazor脊柱機器人系統(tǒng)設計CBT螺釘冠狀位釘?shù)?圖2A)和矢狀位釘?shù)?圖2B)。術中透視下分別于正位和斜位行圖像注冊匹配(圖3A～B)，機器人引導下放置相應機械臂及套管組件，電鉆根據套管引導鉆孔，完成L2～L4雙側CBT螺釘釘?shù)乐苽洹Ｐg中經“C型”臂透視確認釘?shù)牢恢脺蚀_(圖3C～D)，保留L2/3雙側部分關節(jié)突關節(jié)，應用超聲骨刀進行L2～L3椎板切除以及椎管和神經根管減壓，完成L3/4椎間融合和L2/3關節(jié)突關節(jié)融合。減壓及融合步驟完成后置入CBT螺釘，“C型”臂透視下確認螺釘位置是否準確(圖3E～F)。術后3～5 d 行X線和CT檢查顯示CBT螺釘位置準確滿意(圖4A～D)，末次隨訪影像學檢查顯示CBT螺釘位置滿意(圖4E～F)。

A：X線檢查結果，B～D：MRI檢查結果

A:冠狀位CBT螺釘釘?shù)涝O計，B:矢狀位CBT螺釘釘?shù)涝O計

A～B:正位和斜位透視下行圖像注冊，C～D:正位和側位透視圖像示CBT螺釘釘?shù)牢恢茫珽～F:正位和側位透視圖像示CBT螺釘位置

A～D：術后X線和CT檢查示CBT螺釘位置滿意，E～F：末次隨訪X線檢查示CBT螺釘位置滿意

1.5

術后3～5 d 行X線、CT、MRI檢查評估CBT螺釘位置置入的準確性及手術減壓效果，并按照Gertzbein-Robbins分類標準，通過CBT螺釘與椎弓根頭尾側、內外側皮質的位置關系對CBT螺釘置入的準確性進行評估[5]。分別于術后3個月、6個月及末次隨訪時行X線檢查評估螺釘位置，觀察并記錄螺釘松動、斷裂、穿透椎弓根皮質、椎間融合器移位、椎間隙高度丟失等不良事件。分別于術前和末次隨訪時應用日本骨科學會(JOA)腰背痛手術評分標準和視覺模模擬評分法(VAS)評估患者癥狀恢復情況。

1.6

采用統(tǒng)計學軟件SPSS 18.0進行數(shù)據分析處理，以配對t驗比較手術前后各項評分，以P<0.05為差異有統(tǒng)計學意義。

2 結 果

25例患者隨訪時間為3～46個月，平均隨訪24.85個月。25例患者共置入CBT螺釘116枚，其中腰椎98枚，胸椎18枚。手術置釘過程中均未出現(xiàn)螺釘把持力不足、椎弓根或峽部劈裂情況，也未出現(xiàn)置釘導致的神經、硬膜囊、血管損傷情況?；颊咝g中透視6～11次，平均8.85次。術后3～5 d CT檢查結果顯示，A類螺釘114枚，B類螺釘2枚，CBT螺釘置入準確率為98.28%。所有患者術后3～5 d MRI檢查均示減壓效果滿意。術后3～5 d、術后3個月、6個月及末次隨訪中未見螺釘松動、斷裂、穿透椎弓根皮質、椎間融合器移位、椎間隙高度丟失等不良事件。 25例患者術前腰痛VAS評分為(5.8±1.6)分，腿痛VAS評分為(6.8±1.0)分，JOA腰背痛手術評分為(11.3±8.4)分；末次隨訪時患者腰痛VAS評分為(2.4±0.5)分，腿痛VAS評分為(2.1±0.3)分，JOA腰背痛手術評分為(24.9±5.4)分，上述所有指標術后較術前均有明顯的差異(t=8.94～12.84，P<0.05)。

3 討 論

近年來，機器人輔助下的外科手術應用廣泛，并取得了良好的手術效果[5-7]。脊柱機器人輔助下的脊柱外科手術具有置釘精準、醫(yī)患射線暴露少、手術創(chuàng)傷小、學習曲線短等優(yōu)點，在脊柱外科的復雜手術中，如脊柱畸形矯正、經皮椎弓根螺釘固定手術、椎板關節(jié)突螺釘置釘手術的操作過程中更能體現(xiàn)出脊柱機器人“精準”的優(yōu)勢[6-7]。CBT螺釘技術也是近年來應用比較廣泛的一項技術，與傳統(tǒng)的椎弓根螺釘置釘技術相比，置釘方向在矢狀面上由下向上，冠狀面上由內向外，依次通過峽部的背側、椎弓根后內側、椎弓根前外側以及椎體側壁的四個部位的皮質骨，皮質骨對螺釘?shù)陌殉至^高，因此CBT螺釘?shù)目拱纬隽涂古まD力高于常規(guī)椎弓根螺釘[2，8-10]；同時CBT螺釘技術需暴露的軟組織更少，可減少鄰近節(jié)段退變的發(fā)生[11]，更加“微創(chuàng)”[1-2，12-13]。CBT螺釘技術在骨質疏松癥、翻修手術、鄰椎病、脊柱感染、脊柱畸形、腰椎后路融合等手術中均得到了廣泛應用，并療效顯著[1，14-18]。但CBT螺釘技術具有一定的學習曲線，尤其是患者存在椎弓根解剖變異的情況下或者翻修手術時，對CBT螺釘置入的精準性要求更高，從而限制了該技術在脊柱外科中的應用。

目前臨床上所應用的脊柱機器人主要的有以色列Mazor公司的Renaissance機器人、美國Globus Medical公司的Excelsius GPS機器人、法國Med-tech公司的ROSA Spine機器人和我國的天璣骨科手術機器人[3，6-7]。脊柱機器人與常規(guī)術中X線透視和術中導航相比，優(yōu)勢主要有手術安全性和準確性更高，螺釘尺寸的選擇和術前計劃更加精準，注冊簡便，縮短了射線暴露的時間，抗疲勞和重復性強等[3]。目前脊柱機器人中Mazor脊柱機器人的應用最為廣泛，其主要應用于常規(guī)椎弓根螺釘和CBT螺釘?shù)闹萌?，按照Genzbein-Robbins分類標準，其置釘準確率可達95%～99%。本研究中CBT螺釘置入準確率為98.28%，與相關研究結果一致[3，7]。脊柱機器人輔助下CBT螺釘置入安全性和有效性的相關研究較少，AGYEI等[19]報道了1例腰椎間盤突出癥行Mazor脊柱機器人輔助下CBT螺釘固定和椎間孔椎間融合治療的病例，指出通過機器人輔助可提高CBT螺釘置入的準確性。VER等[20]對經椎間孔腰椎椎間融合(TLIF)、后路正中腰椎椎間融合(MIDLIF)以及Mazor脊柱機器人輔助下MIDLIF的手術效果進行比較，顯示Mazor脊柱機器人輔助下MIDLIF具有術中出血量少、患者住院時間短、手術時間短的優(yōu)勢。LE等[4]對常規(guī)CBT螺釘技術和天璣骨科手術機器人輔助下CBT螺釘技術在脊柱外科手術中的治療效果進行比較，發(fā)現(xiàn)天璣骨科手術機器人輔助下CBT螺釘技術能夠減少鄰近節(jié)段關節(jié)突關節(jié)損傷的發(fā)生率。BUZA等[3]對Mazor脊柱機器人輔助下CBT螺釘技術的手術技巧進行了總結，在驗證脊柱機器人輔助CBT螺釘技術安全性與有效性的同時，指出該技術也存在一定的誤差，其中系統(tǒng)誤差的產生與患者體位變動、圖像配準等環(huán)節(jié)有關；同時因術者經驗的差異及學習曲線等問題，術者在制備釘?shù)肋^程中會出現(xiàn)釘?shù)澜嵌群臀恢玫钠?，因此置釘過程除脊柱機器人輔助外，同常規(guī)的椎弓根釘置釘技術一樣，也需進行釘?shù)赖奶讲橐约靶g中結合透視結果對CBT螺釘置入的準確性進行判斷，以確保CBT螺釘技術的安全性。

本研究將脊柱機器人技術與CBT螺釘技術聯(lián)合應用，將脊柱機器人手術的“精準”同CBT螺釘技術的“微創(chuàng)”相融合，25例患者的手術均取得了良好的效果，術中平均透視次數(shù)僅需8.85次；手術置釘過程中均未出現(xiàn)螺釘把持力不足、椎弓根或峽部劈裂情況，同時也未因置釘操作導致神經、硬膜囊、血管等的損傷；術后影像學隨訪均沒有出現(xiàn)螺釘松動、斷裂、椎間融合器移位、椎間隙高度丟失等不良事件；末次隨訪25例患者JOA腰背痛手術評分、腰痛和腿痛VAS評分均較術前有明顯差異。本研究經驗體會主要有：因CBT螺釘存在一定的外展角度，使用Renaissance機器人平臺中的多功能床邊軌平臺，能滿足較大范圍的置釘角度；因置入CBT螺釘時棘突遮擋部分系統(tǒng)不納入計算，所以手術過程中制備釘?shù)狼靶枰コ糠旨徽趽醪糠?。在CBT釘?shù)乐苽溥^程中若系統(tǒng)顯示機械臂(Arm)部分為紅色標注，提示CBT螺釘?shù)尼數(shù)牢捕说姆较蚱驅龋钦BT螺釘?shù)闹冕敺较?。在鄰椎病或其他情況需要同時置入椎弓根螺釘和CBT螺釘時，椎弓根螺釘?shù)尼數(shù)榔馄虏拍軌驗镃BT螺釘預留足夠的置釘空間，同時提供最佳的置釘角度。

綜上所述，在脊柱外科手術中應用脊柱機器人輔助下CBT螺釘技術安全有效，能夠替代和補充傳統(tǒng)椎弓根螺釘固定技術。但本研究樣本量較少、隨訪時間短，尚需要大樣本的長時間隨訪以驗證該技術的遠期效果。微創(chuàng)和精準是脊柱外科手術發(fā)展的必然趨勢，脊柱外科機器人輔助下CBT螺釘技術是對脊柱外科傳統(tǒng)手術技術的有效補充，尤其是在脊柱復雜手術中具有重要的價值和巨大的潛能。