骨科手术机器人辅助与X线透视辅助下徒手皮质骨轨迹螺钉置入治疗单节段退行性腰椎疾病的临床对比研究.pdf

2023 年10 月 第 44 卷 第 5 期 首 都 医 科 大 学 学 报Journal of Capital Medical University Oct.2023Vol.44 No.5基金项目:北京市自然科学基金海淀原始创新联合基金项目(L212038,L202006,L222058),北京市医院管理中心创新梦工场项目(202107),北京市医院管理中心临床医学发展专项(YGLX202307),北京市临床重点专科项目。This study was supported by Natural Science Foundation of Beijing(L212038,L202006,L222058),Beijing Hospitals Authority Innovation Studio of Young Staff Funding Support(202107),Beijing Hospitals Authority Clinical Medicine Development of Special Funding(YGLX202307),Beijing Key Clinical Specialty Project.Corresponding author,E-mail:yong.hai 网络出版时间:2023-10-19 1537 网络出版地址:https:/ X 线透视辅助下徒手皮质骨轨迹螺钉置入治疗单节段退行性腰椎疾病的临床对比研究张希诺 刘玉增 李 越 苏庆军 李冬月 关 立 海 涌(首都医科大学附属北京朝阳医院骨科,北京 100020)【摘要】目的 对比骨科手术机器人辅助与徒手皮质骨螺钉置钉在脊柱内固定手术中的安全性与准确性。方法回顾分析2019 年 12 月至 2021 年 6 月于首都医科大学附属北京朝阳医院骨科接受皮质骨轨迹螺钉(cortical bone trajectory,CBT)治疗单节段退行性腰椎疾病的 71 例患者。将接受 X 线透视辅助徒手 CBT 螺钉置入的患者作为徒手组(n=35),接受机器人辅助 CBT 螺钉置入的作为机器人组(n=36)。螺钉置钉准确性和关节突侵犯情况通过术后电子计算机断层扫描(computed tomography,CT)三维重建评估。对比两组平均单枚螺钉的置钉时间、术中出血量及医务人员术中射线暴露情况。结果 71 例患者一共植入 284 枚 CBT 螺钉,其中140 枚由徒手组完成,144 枚由机器人组完成。机器人组的准确率显著高于徒手组(92.36%vs 82.86%,P=0.015)。机器人组关节突侵犯发生率显著低于徒手组(22.22%vs 40.00%,P=0.022)。但是,单颗螺钉置钉时间机器人组显著长于徒手组(501.9270.08)s vs(382.5463.21)s,P=0.000。术中医务人员辐射暴露时间徒手组明显高于机器人组(56.8116.09)s vs(34.4316.91)s,P=0.000。结论 机器人辅助植入CBT 螺钉可以有效提高螺钉置入准确性并减少了上关节突的侵犯率和医务人员的辐射暴露,但会增加螺钉的置钉时间与手术时间。本中心大约在12 台手术后获得了平稳的机器人辅助 CBT 技术学习曲线。【关键词】皮质骨轨迹螺钉;骨科手术机器人;徒手置钉;退行性腰椎疾病【中图分类号】R681.5+7 【文献标识码】AClinical comparative study of robot-assisted and fluoroscopy-assisted free-hand cortical bone trajectory screw placement in the treatment of single-level degenerative lumbar diseasesZhang Xinuo,Liu Yuzeng,Li Yue,Su Qingjun,Li Dongyue,Guan Li,Hai yong(Department of Orthopedics,Beijing Chaoyang Hospital,Capital Medical University,Beijing 100020,China)【Abstract】Objective To compare the safety and accuracy of robotic-assisted and free-hand cortical screw placement in spinal internal fixation.Methods A total of 71 patients who underwent cortical bone trajectory screw(CBT)for single-level degenerative lumbar spine disease at our center from December 2019 to June 2021 were retrospectively analyzed.Patients receiving fluoroscopy-assisted free-hand CBT screw placement were assigned to the free-hand group(FG,n=35)and robot-assisted CBT screw placement was assigned to the robot-assisted group(RG,n=36).Screw placement accuracy and facet violation were assessed by three-dimensional reconstruction of postoperative computed tomography(CT).The average screw placement time,intraoperative blood loss,and intraoperative radiation exposure of medical staff were compared between the two groups.Results A total of 284 CBT screws were implanted in 71 patients,140 of which were completed by the FG and 144 screws by the RG.Robot-assisted nailing was significantly more accurate than free-hand nailing(92.36%vs 82.86%,P=0.015).The incidence of facet joint violation was significantly lower in the RG than in the FG(22.22%vs 40.00%,P=0.022).However,the single screw placement time was significantly longer in the RG than in the FG(501.9270.08)s vs(382.5463.21)s,P=0.000.The radiation exposure time of medical staff during surgery was significantly lower in the RG than in the FG(56.8116.09)s vs(34.4316.91)s,P=0.000.ConclusionsRobot-assisted CBT screw implantation can effectively improve the accuracy of screw placement and reduce the invasion rate of superior facet and radiation exposure 第 5 期张希诺等:骨科手术机器人辅助与 X 线透视辅助下徒手皮质骨轨迹螺钉置入治疗单节段退行性腰椎疾病的临床对比研究of medical staff,but it will increase the screw placement time and operation time of screws.Our center achieved a smooth learning curve after approximately 12 procedures.【Key words】cortical bone trajectory;orthopedic surgical robot;freehand screw placement;degenerative lumbar disease 自 2009 年被首次报道1以来,皮质骨轨迹螺钉(cortical bone trajectory,CBT)技术在退行性脊柱疾病的内固定治疗中的应用逐渐增多。2 级和 3 级临床研究2-3已证实,相较于传统椎弓根螺钉技术,使用 CBT技术可以获得相同的临床和影像学结局,同时围手术期并发症发生率更低。理想的 CBT 螺钉轨迹可以同时接触到四处骨皮质,提供更强的螺钉抗拔出力和生物力学稳定性4。因此 CBT 螺钉的准确置入是提高其力学稳定性的关键。然而作为一项新技术,CBT 技术存在一定的学习曲线5。同时 CBT 技术的手术切口较小,由内向外、由下向上的特殊螺钉轨迹导致置钉过程中钉尾与棘突之间存在阻挡,这些因素均增加了CBT 螺钉置入的困难。不当的置钉会导致神经损伤、椎弓根骨折、邻近节段退变等并发症,严重影响患者预后6-8。骨科机器人辅助手术已开展多年,用于椎弓根螺钉置入手术已经积累了大量的临床经验。已有研究9-10表明,使用机器人辅助椎弓根螺钉的置入相较于徒手置钉可以显著提高螺钉的置钉准确性。目前已有相关评估机器人辅助 CBT 螺钉置入准确性的研究,然而既往研究11评估 CBT 技术置钉准确性采用适用于椎弓根螺钉的 Gertzbein 分级。由于 CBT 螺钉轨迹的特殊性,该分级无法体现 CBT 螺钉对椎弓根上壁与下壁、椎体前壁与外壁甚至是终板的侵犯情况。鉴于此,Ding 等4提出了适用于 CBT 螺钉置钉准确性分级的分级方法来评估机器人辅助 CBT 螺钉置入的准确性。因此,本研究对 2019 年 12 月至 2021 年 6 月于首都医科大学附属北京朝阳医院骨科接受 CBT 螺钉置入治疗单节段退行性腰椎疾病的患者进行回顾。根据使用天玑骨科手术机器人(北京天智航医疗科技股份有限公司)辅助和 X 线透视辅助徒手螺钉置入进行 CBT 手术分为机器人组和徒手组。从 3 个方面评价了机器人组与徒手组螺钉置入的准确性和安全性:螺钉置入准确性、上关节突侵犯和医务人员术中辐射暴露。1 对象与方法1.1 研究对象回顾分析2019 年12 月至2021 年6 月期间因退行性腰椎疾病接受 CBT 手术的 71 例患者,其中男性 29例,女性 42 例;腰椎间盘突出症 44 例,腰椎管狭窄症21 例,腰椎滑脱6 例;年龄4281(65.179.95)岁。由于本研究为回顾性研究,因而免除了患者知情同意,并获得首都医科大学附属北京朝阳医院伦理委员会批准(批准文号:2022-科-350)。纳入标准:年龄80 岁;至少保守治疗 3 个月后效果不佳的退行性腰椎疾病的患者;需要 CBT 技术内固定且接受骨科手术机器人辅助的腰椎手术;有完整的术前和术后影像学资料。排除标准:腰椎严重侧凸畸形者;伴有严重神经症状(不全瘫、马尾综合征等)者;感染、外伤、肿瘤、严重精神疾病患者;有手术禁忌的合并症(如:帕金森病、精神类疾病和全身状况无法耐受手术的患者等)者;不接受骨科手术机器人辅助完成腰椎手术者。手术均由具有一定 CBT 手术经验但未接触过机器人辅助手术的同一组医师完成。1.2 观察指标1.2.1 患者及手术基本情况收集患者的年龄、性别、随访时间、体质量指数(body mass index,BMI)、手术时间(切开皮肤至切口缝合结束)、术中出血量、术中医务人员辐射暴露时间、术后住院时间以及术后并发症。使用术中 C 型臂(江苏一影医疗设备有限公司)记录的总透视时间衡量医务人员的辐射暴露时间,机器人组行术中电子计算机断层扫描(computed tomography,CT)的时间不记录在术中辐射暴露时间内。术后并发症包括神经并发症、伤口感染等。1.2.2 螺钉置入参数螺钉置入相关参数包括平均单颗螺钉置入时间以及螺钉置钉准确性分级。徒手组单颗螺钉置入时间定义为从置入定位针到 CBT 螺钉满意置入的总时间除以本台手术置入螺钉总数。机器人组单颗螺钉置入时间定义为从完成螺钉轨迹规划、机器臂辅助导针置入及调整螺钉轨迹至满意的总时间除以本台手术置入螺钉总数。机器人组病例按照手术时间排列序号,等分为 A、B、C 组,组间进行单颗螺钉置钉时间的比较。单颗螺钉置钉时间的测量与记录由独立于术者的同一人完成。螺钉置钉的准确性采用术后 CT 三维重建进行738首 都 医 科 大 学 学 报第 44 卷评估。使用 Ding 等4提出的评分来评估螺钉放置精度。Ding 的方法包括以下等级:0 级,CT 轴位和矢状位图像中皮质骨螺钉完全通过椎弓根皮质内壁,或皮质螺钉侵犯椎弓根内侧或外侧皮质导致微小裂口(侵犯程度螺钉直径的 1/2)。2 级,包括椎弓根内侧皮质骨穿孔、外侧皮质骨穿孔、前皮质骨穿孔、终板穿孔和椎间孔穿孔。腰椎内固定术后 CT 的轴位图像中螺钉完全穿透椎弓根内侧或外侧皮质,螺钉尖端完全穿透椎体前皮质。CT 的矢状位图像,皮质骨螺钉侵犯椎间孔或螺钉尖端穿透上终板进入椎间盘。本研究中 0级被认为置钉准确。1.2.3 小关节突侵犯的评估邻近节段小关节侵犯(facet joint violation,FJV)的评估包括所有固定节段相邻的头端关节突关节情况,其中分别在 CT 三维重建矢状位和轴位评估 CBT螺钉的头仰角与外展角。根据 Yson 等12和 Moshirfar等13描述的分类评估小关节侵犯。通过螺钉在轴位、矢状位和冠状位CT 图像将邻近节段FJV 程度分为02 级 3 个等级。其中 0 级:近端小关节未受侵犯;1 级:螺钉尾帽、螺钉体或螺钉连接棒在距上关节面 1 mm内,但未进入关节突关节面;2 级:螺钉尾帽、螺钉体或螺钉连接棒明显侵犯关节突关节面。1.3 手术方法1.3.1 X 线透视辅助下徒手置钉患者采取全身麻醉方式,取俯卧位在 O 形胸腹垫上,透视确定手术部位,常规消毒铺巾。取背部中线皮肤 5 cm 左右长切口。分别切开皮肤、浅筋膜、脂肪、深筋膜,棘突两侧沿骨面剥离椎旁肌,暴露椎板及外侧的峡部。皮质骨螺钉轨迹遵循由内向外和由下向上的路径。入点位于上小关节突中点与横突下缘下 1 mm 的交界处14。使用直径 1.7 mm 钻头沿皮质骨轨迹从入口点钻出完整路径,即外展约 10,头仰角约 30,钻入深度为 2025 mm。再使用探针探测椎弓根壁的完整性,置入定位针,正侧位透视确认位置良好。因置入皮质骨螺钉后会影响减压,所以取出定位针,骨蜡止血后先开始椎管减压及植入椎间融合器。减压过程所花费的时间不记录在置钉时间内。完成减压后用 3.0 mm 丝锥扩展钉道,再次探针探查椎弓根壁完整后将 CBT 螺钉系统(美敦力 CD Solera 4.75 脊柱系统)固定于椎体内。最后进行术中透视确定螺钉位置的准确性,对螺钉准确性欠佳的螺钉进行调整至满意。1.3.2 机器人辅助置钉天玑机器人由手术计划、光学跟踪单元和控制工作站以及手术机械臂组成。机械臂具有 6 个自由度,以实现准确稳定的定位。患者俯卧在机器人手术系统专用的碳钢手术台上,天玑机器人辅助置钉手术的麻醉、消毒及椎旁肌软组织显露与徒手置钉一致,将示踪器钳夹于手术节段头侧邻近椎体的棘突上(图 1)。机械臂末端固定带有 5 个显影点的校准装置放置在尽可能靠近手术切口的部位。使用术中 C 臂扫描仪(西门子医疗系统,德国)获取手术区域的脊柱三维图像(图 2)。通过校准设备的自动识别进行人图 1 机器人辅助 CBT 螺钉置入的显露与定位Fig.1 Exposure and positioning for robot-assisted CBT screw placementA:positioning with infrared;B:The screw is placed under the assistance of ro-botic arm,according to the pre-planned path;CBT:cortical bone trajectory.图 2 机器人辅助 CBT 螺钉置入的术中规划Fig.2 Intraoperative planning for robot-assisted CBT screw placementA:three-dimensional reconstruction;B:transverse image;C:sagittal im-age;D:coronal image;CBT:cortical bone trajectory.838第 5 期张希诺等:骨科手术机器人辅助与 X 线透视辅助下徒手皮质骨轨迹螺钉置入治疗单节段退行性腰椎疾病的临床对比研究体-机器臂之间配准。外科医生使用天玑骨科手术机器人系统规划螺钉轨迹。然后在计划的置钉点,使用实时导航监控进行钻孔,沿着计划的路径进行定位针放置。与徒手螺钉置入相同,取出定位针进行减压操作,在减压操作完成后完成螺钉放置。最后进行术中透视确定螺钉位置的准确性,对螺钉准确性欠佳的螺钉进行调整至满意。1.4 术后处理患者术后卧床休息,24 h 引流量50 mL 时拔除引流管。静脉滴注抗生素,术后 3 d 更换口服抗生素,复查感染指标正常即停药。术后进行抗血栓、预防骨质疏松以及抗炎镇痛营养神经等治疗。术后拔除引流管后复查腰椎 X 线片和 CT 三维成像并在硬质腰围保护下短时下床活动。术后 1、3、6、12 个月随访,此后每年随访。1.5 统计学方法采用 SPSS 21.0 进行数据分析。所有的正态分布连续变量采用均数标准差(xs)描述,组间比较采用独立样本 t 检验。分类变量以例数(%)描述,组间比较采用2检验或 Fishers 精确检验;采用 ln 曲线回归分析方法评价机器人辅助 CBT 螺钉内固定技术的学习曲线,拟合方程 y=aln(x)+b(x 为手术例数,y 为单颗螺钉置钉时间),反映单颗螺钉置钉时间随手术例数变化的趋势,以 P 0.05),详见表 1。图 3 典型病例置钉术后腰椎 X 线片与 CT 三维成像Fig.3 Postoperative X-ray and lumbar CT three dimensional reconstruction of typical case66-year-old female patient with confirmed lumbar spinal stenosis and lumbar disc herniation refractory to conservative treatment for 3 months.The patient underwent robot-assisted spinal canal decompression and CBT screw placement at a single L4/5 level with no postoperative complications,and the wound drainage was removed 3 days after surgery.Complete postoperative x-ray and lumbar CT three dimensional reconstruction reexamination showed good screw posi-tion.The symptoms of numbness and intermittent claudication of lower limbs were significantly relieved during 1-year follow-up after operation;A:x-ray anteroposterior view;B:x-ray lateral view;C:CT transverse view;D:CT sagittal view;CT:computed tomography.938首 都 医 科 大 学 学 报第 44 卷表 1 患者一般资料Tab.1 Patient characteristics xs,n(%)CharacteristicsTotal(n=71)FG(n=35)RG(n=36)t/2PAge/a65.179.9565.809.7564.5610.230.5240.602Male29(40.85)13(37.14)16(44.44)0.3920.531Follow-up time/month15.825.2115.385.4714.524.160.4360.790Body mass index/(kgm-2)26.204.0725.564.2326.823.88-1.3130.194Time for single screw placement/s443.0788.85382.5463.21501.9270.08-7.6310.000Intraoperative bleeding/mL334.44139.54375.43119.02294.58147.882.5330.014Operative time/min169.8030.43158.4337.20150.8615.89-3.2880.002Medical team radiation exposure time/s45.4619.5156.8116.0934.4316.915.8800.000Length of stay/d12.272.1212.971.6211.582.342.9190.005Neurologic complications6(8.45)5(14.29)1(2.78)1.7320.188Wound infection8(11.27)5(14.29)3(8.33)0.1740.676Revision2(2.82)2(5.71)0Fisher0.239 P0.05.FG:free-hand group;RG:robot-assisted group.2.2 2 组患者螺钉置入参数比较机器人组单颗螺钉置入时间明显长于徒手组(501.92 70.08)s vs(382.54 63.21)s,P=0.000;徒 手 组 手 术 时 长 明 显 长 于 机 器 人 组(158.4337.20)min vs(150.8615.89)min,P=0.002,术中出血量明显多于机器人组(375.43119.02)mL vs(294.58147.88)mL,P=0.014,医务人员辐射暴露时间长于机器人组(56.8116.09)s vs(34.4316.91)s,P=0.000,以上差异均有统计学意义,详见表 1。2.3 2 组患者术后并发症比较徒手组神经相关并发症有 5 例(14.29%)多于机器人组的 1 例(2.78%),2 组差异无统计学意义(P=0.188)。机器人组神经并发症均为术后短暂遗留患肢麻木症状;徒手组的并发症其中 3 例为短暂遗留患肢麻木症状,2 例为神经根疼痛。2 组患者中短暂遗留患肢麻木症状者经保守治疗后缓解,神经根性疼痛经复查后被认为因螺钉误置引起,行翻修手术后缓解。徒手组伤口感染有 5 例(14.29%),多于机器人组的 3例(8.33%),2 组差异无统计学意义(P=0.676)。徒手组有 2 例患者(2.82%)因螺钉误置导致神经根症状接受翻修手术,术后症状缓解。机器人组无翻修患者,差异无统计学意义(P=0.239),详见表 1。2.4 2 组皮质骨螺钉植入准确性比较徒手组有 116 颗螺钉(82.86%)达到 0 级准确度,明显少于机器人组的 133 颗螺钉(92.36%),差异有统计学意义(P=0.015)。徒手组达到 1 级准确度的有 13 颗 螺 钉(9.29%),而 机 器 人 组 有 6 颗(4.17%),差异无统计学意义(P=0.084)。徒手组达到 2 级准确度的有 11 颗螺钉(7.86%),而机器人组有 5 颗(3.47%),差异有统计学意义(P=0.019),详见表 2。表 2 螺钉置钉准确性Tab.2 Screw placement accuracy n(%)GradeFG(n=140)RG(n=144)t/2P0116(82.86)133(92.36)5.9340.015113(9.29)6(4.17)2.9800.084211(7.86)5(3.47)2.5670.019 P0.05.FG:free-hand group;RG:robot-assisted group.2.5 临近端小关节突关节侵犯比较徒手组临近端小关节突关节侵犯达到 0 级的螺钉有 42 颗(60.00%),机器人组为 56 颗(77.78%),差异具有统计学意义(P=0.022)。徒手组达到 1 级的螺 钉 有 19 颗(27.14%),机 器 人 组 为 11 颗(15.28%),差异无统计学意义(P=0.083)。徒手组达到 2 级的螺钉有 9 颗(12.86%),机器人组为 5 颗(6.94%),差异无统计学意义(P=0.237),详见表 3。表 3 临近端小关节突关节侵犯率Tab.3 Adjacent facet joint violate rate n(%)GradeFG(n=70)RG(n=72)t/2P042(60.00)56(77.78)5.2460.022119(27.14)11(15.28)2.9990.08329(12.86)5(6.94)1.3960.237 P0.05.FG:free-hand group;RG:robot-assisted group.2.6 机器人组置钉学习曲线研究此外,将机器人组单颗螺钉置钉时间绘制散点图,并拟合出趋势线 y=-73.45ln(x)+697.2,R2=0.862 9(图4)。其中A 组的单颗螺钉时间为(581.2516.76)s,048第 5 期张希诺等:骨科手术机器人辅助与 X 线透视辅助下徒手皮质骨轨迹螺钉置入治疗单节段退行性腰椎疾病的临床对比研究图 4 机器人辅助 CBT 螺钉置入单颗螺钉置钉时间散点图Fig.4 Scatter plot of robot-assisted CBT screw placement time for single screw placementCBT:cortical bone trajectory.B 组加 C 组的单颗螺钉时间为(462.254.94)s,两者之间的差异有统计学意义(P0.001)。B 组的单颗螺钉时间为(469.9225.78)s,C 组的单颗螺钉时间为(454.5820.73)s,两者之间的差异无统计学意义(P=0.123)。3 讨论CBT 螺钉技术通过最大程度的增加螺钉的螺纹与椎弓根及椎体的皮质骨接触,提升了 CBT 螺钉的抗拔出力与生物力学稳定性15。如何精准的完成置钉,并通过接触尽可能多的皮质骨来提升生物力学稳定性成为 CBT 内固定成功与否的关键。既往研究16报道了在腰椎手术中使用 3D 打印引导模板可提高螺钉的置钉准确性,还有其他学者17报道,使用机器人辅助手术系统亦可提高螺钉放置的准确性和安全性。本研究从螺钉置入准确性、上关节突侵犯和术中辐射暴露 3 个方面评价了机器人辅助 CBT 螺钉置入与 X 线透视辅助徒手置钉相比的准确性和安全性。多项研究15,18-20表明,与传统的椎弓根螺钉技术相比,接受 CBT 技术患者的术后并发症和疼痛更少。由于螺钉的进钉点更靠近内侧,因此切口的长度和肌肉的分离更加微创18-19。生物力学研究15表明,与传统的椎弓根螺钉技术相比,皮质骨螺钉轨迹可以提高螺钉的拔出载荷和插入扭矩15。其出色的生物力学性能取决于螺钉钉道和多层皮质骨之间的接触4。螺钉误置可能会影响 CBT 螺钉的生物力学性能,甚至会导致神经损伤。螺钉误置与外科医生缺乏经验和解剖结构不明确导致螺钉进钉点选择不正确有关。Crawford 等的尸体研究20显示,即使小于10的方向偏差,都有导致椎弓根壁皮质骨破裂的可能。近年来,关于机器人辅助腰椎内固定植入的相关研究较多。Jiang 等21对 56 例在研究期间接受单节段或两节段椎弓根螺钉腰椎融合术的患者进行了队列研究,该研究中使用的机器人是 ExcelsiusGPS(Glo-bus Medical 公司,美国),术中的导航影像为使用 O臂获得的即时三维。最终证明接受机器人辅助手术的患者术中失血较少、住院时间较短,有相同的辐射暴露时间,以及与徒手置钉相当的短期手术效果。Le等22使用机器人完成了86 枚 CBT 螺钉置入,并将它们与徒手置钉进行了比较。其使用的机器人与本研究相同,均为天玑骨科手术机器人(北京天智航医疗科技股份有限公司)。结果表明,在机器人辅助下可148首 都 医 科 大 学 学 报第 44 卷以获得更令人满意的螺钉放置位置,同时机器人辅助可减少术中医务人员的辐射暴露。Zhang 等23对采用天玑骨科手术机器人辅助经皮螺钉置入与传统徒手置钉的前瞻性队列研究表明:与透视引导下的传统开放式椎弓根螺钉置入相比,机器人辅助经皮椎弓根螺钉置入的精度更高、近端小关节侵犯较少、小关节突关节间隙到螺钉的距离较远。在本中心的研究中,与传统 X 线透视辅助引导下的传统徒手置钉方法相比,使用机器人辅助技术放置螺钉的准确性更高、对临近节段关节突关节的侵犯更少、术中医务人员辐射暴露时间更短。Le 等22报道,与徒手置钉组相比,机器人辅助CBT 置钉组的手术时间明显更长,术中失血量稍大。这可能是因为术中准备阶段时间较长而导致手术时间更长。本中心机器人组手术用时明显长于徒手组,与既往研究相同。术中机器人在进行系统搭建时耗时较多,其中包括 C 臂脊柱三维扫描和光学空间配准等步骤。但不同的是,本研究中机器人组的术中出血量较少,主要因为机器人辅助置钉空间定位准确。与传统 X 线透视辅助置钉不同,机器人辅助置钉不依靠骨骼视觉形貌特征,所以对椎板外侧和峡部的软组织显露要求不高,术中剥离显露范围更小,同时由于皮质骨轨迹置钉位点更偏向中线,机器臂置钉与椎弓根螺钉相比皮肤牵拉力更小,综上所述,总体术中出血量较少。同时本研究中使用机器人辅助置钉手术中单颗螺钉的置钉时间更长,这是由于本研究在计算置钉时间时包含螺钉轨迹规划、机械臂位姿调整的时间。本研究中,徒手组的医务人员辐射暴露时间多于机器人组。由于使用机器人辅助置钉时需要进行术中 CT 扫描,这意味着术中 CT 可以提高螺钉轨迹的准确性,并且医务人员只需较少的术中透视即可获得理想的螺钉放置。这与现有研究24的结论一致。因为医务人员在术中 CT 时可以离开手术室,所以医务人员的辐射暴露只包括术中透视,但对于患者,使用术中机器人辅助螺钉放置需要进行术中 CT 扫描,其辐射剂量比单独使用术中透视要大。因此,使用术中机器人辅助螺钉置入的患者的术中辐射暴露剂量大于使用透视辅助的患者。本研究的结果表明,机器人辅助 CBT 螺钉轨迹比 X 线透视辅助徒手螺钉轨迹更准确。CBT 方法生物力学强度依赖于基于置钉部位表面骨皮质、椎弓根后壁内侧皮质、椎弓根前壁外侧皮质和椎体终板及外壁四点定位的精确螺钉轨迹4,最大限度地与皮质骨接触提高把持力。因此,只有保证螺钉轨迹的准确性才能获得最佳的生物力学强度,如何评价螺钉轨迹的准确性就显得尤为重要。本研究采用了一种新的螺钉轨迹评估系统,更适合评估 CBT 螺钉轨迹的准确性。修改后的系统有助于减少皮质螺钉置入评估的个体差异,可作为 CBT 螺钉完美置入的参考,增加了少见的螺钉误置类型的评估可靠性。Le 等22使用 Gertzbein 量表评估了天玑骨科手术机器人辅助CBT 螺钉置入并得出结论:95.3%的螺钉达到了临床可接受的水平,高于传统徒手置钉方法的 86.9%(P=0.038)。本研究采用该方法评价螺钉轨迹,机器人辅助组 92.36%螺钉达到 0 级螺钉轨迹,而徒手置钉组仅为 82.86%,差异有统计学意义(P=0.015)。本研究中机器人辅助 CBT 螺钉置入的总体临床可接受准确率低于以往研究,这是因为本中心采用的是改良的 CBT 螺钉准确性评估,其中考虑了椎弓根上下缘情况和椎体外壁以及椎体终板情况。此外,本研究显示,使用机器人辅助螺钉置入的上关节突关节侵犯率较低,即关节突关节与螺钉之间的距离较大。小关节侵犯是后路腰椎融合术最常见的并发症之一,近年来受到越来越多的关注。据报道7,小关节侵犯会导致有症状的相邻节段疾病,并可能影响融合手术的融合率导致腰痛。本研究表明,使用机器人辅助螺钉置入可以显著降低(P0.05)上小关节的侵袭率,并且可以降低上小关节退变的发生概率。根据 Dayani 等25描述的与 CBT 相关的学习曲线,他们报告早期有 6%的内侧穿孔。早期体验组 11 例 52 颗螺钉的术后并发症与晚期体验组 11 例相比,术后并发症差异有统计学意义。Dabbous 等26发现 CBT 技术可以提供与传统椎弓根螺钉(pedicle screw,PS)技术相当的固定,但在新程序的学习曲线中,椎弓根骨折和螺钉错位是重大风险。在 Kam等27对 80 例连续置钉患者的回顾性研究中,机器人辅助椎弓根螺钉置入的学习曲线非常短(几乎没有)。Petrone 等14进行的大样本回顾性研究的结果表明,准确的术前基于 CT 扫描的计划和使用患者匹配的 3D 模板可以显著减少手术时间,同时提高螺钉准确性。他们进一步表示,使用这些措施可以减少 CBT 技术的学习曲线,使损伤较小的优势更加明显。248第 5 期张希诺等:骨科手术机器人辅助与 X 线透视辅助下徒手皮质骨轨迹螺钉置入治疗单节段退行性腰椎疾病的临床对比研究在本研究中,A 组的单颗螺钉置钉时间显著长于 B 组和 C 组;B 组与 C 组的单颗螺钉置钉时间差异无统计学意义。因此可以认为,本中心使用天玑骨科手术机器人辅助螺钉置入在进行 12 台手术后学习曲线趋于平稳。这与徐子航等28研究中认为的 15 台左右手术即可获得较为平稳的学习曲线相近。尽管有这些发现,但该研究仍存在一些局限性。首先,由于缺乏准确的辐射暴露剂量数据,无法准确评估使用机器人辅助或透视辅助螺钉置入的患者辐射剂量差异。其次,缺乏对小关节侵犯患者的长期随访。第三,许多因素会影响相邻退化,如固定节段的长度。最后,需要长期随访来确认机器人辅助螺钉放置是否确实降低了相邻小关节侵犯的发生率,从而降低相邻退变的发生率。利益冲突 所有作者均声明不存在利益冲突。作者贡献声明 张希诺、李越:撰写论文;刘玉增:研究命题的提出、研究设计;苏庆军、关立:研究过程的实施;李冬月:数据的获取、提供与分析;海涌:论文总体把关、审定。参考文献 1 Santoni B G Hynes R A McGilvray K C et al.Corti-cal bone trajectory for lumbar pedicle screws J.Spine J 2009 9 5 366-373.2 Cofano F Marengo N Ajello M et al.The era of corti-cal bone trajectory screws in spine surgery a qualitative review wit