机器人辅助椎弓根螺钉置钉的准确性观察

机器人辅助椎弓根螺钉置钉的准确性观察

张在田张绪华卫志华施傅森杨冬辉杨建丁

怀化市中医医院脊柱外科湖南怀化418000

摘要：目的：分析机器人辅助椎弓根螺钉置钉的准确性。方法：收集怀化市中医医院脊柱外科2016年12月～2017年3月行钉棒系统内固定手术的11例患者临床资料作为研究对象，其中6例机器人辅助置钉，共32枚椎弓根螺钉，设为观察组；5例医师徒手置钉，共30枚椎弓根螺钉，设为对照组。分析临床资料进行回顾性研究，通过Gertzbein-Robbins标准评价机器人置钉的准确性，并统计分析两组患者术后并发症情况。结果：由机器人成功辅助置入椎弓根螺钉31枚（观察组其中有1枚螺钉在手术中由于患者示踪器移动而改为徒手置钉，归为对照组），根据Gertzbein-Robbins标准，观察组最终结果：A级28枚，B级2枚，C级1枚，置钉准确率为96.77%，明显优于对照组（A级18枚，B级7枚，C级6枚，置钉准确率80.65%，P＜0.05）；观察组并发症的总发生率为3.23%，同样明显低于对照组22.58%，两组相比较，差异有统计学意义。结论：机器人辅助椎弓根螺钉置钉具有较高的准确性，同时减少了置钉所带来的并发症，提高了临床治疗效果。

关键词：机器人辅助；椎弓根螺钉；Gertzbein-Robbins标准

[Abstract]Objective：Analysisoftheaccuracyofrobot-assistedpediclescrewfixation.Methods：DepartmentofSpinalSurgery，HuaihuaChineseMedicineHospitalfromDecember2016toMarch2017，theclinicaldataof11patientswithinternalfixationoperationwerecollectedasthesubjects，6casesofroboticauxiliarynail，atotalof32pediclescrew，setfortheobservationgroup；5casesofdoctorsonhandnail，atotalof30pediclescrew，setasthecontrolgroup.Theclinicaldatawereanalyzedretrospectively.TheaccuracyoftherobotwasevaluatedbyGertzbein-Robbinsstandard，andthepostoperativecomplicationswereanalyzedstatistically.Results：Bytherobotsuccessfullyassistedtheplacementofpediclescrew31（observationgroupwhichhasascrewintheoperationduetothemovementofthepatienttracertobenailed，intothecontrolgroup）.AccordingtotheGertzbein-Robbinsstandard，thefinalresultsoftheobservationgroup：Agrade28，Bgrade2，Cgrade1，setnailaccuracyrateof96.77%，significantlybetterthanthecontrolgroup（Agrade18，Bgrade7，Cgrade6，pinningaccuracyrateof80.65%，P<0.05）.Theoverallincidenceofcomplicationsintheobservationgroupwas3.23%，whichwassignificantlylowerthanthatinthecontrolgroup（22.58%）.Therewasasignificantdifferencebetweenthetwogroups.Conclusion：Robot-assistedpediclescrewfixationhasahighaccuracy，whilereducingthecomplicationscausedbynail，improvingtheclinicaltreatment.

[KeyWords]：Robotsupport；Pediclescrew；Gertzbein-Robbinsstandard

椎弓根螺钉固定技术是于1963年由国外Roy-Camille所提出并报道的，其目前被广泛应用于脊柱骨折、脊柱退行性病变、脊柱结核等疾病的临床治疗中，并发挥出了较好的临床治疗效果。临床研究发现，椎弓根附近拥有较多的神经组织，且毗邻着血管以及脊髓等，因此使椎弓根螺钉的置入存在一定的风险[1]。随着近年来科学技术水平的不断提高，研究学者发现在机器人的辅助作用下，将有效提高椎弓根螺钉的置钉准确率，为临床治疗工作的开展做出了积极的贡献[2]。基于此，本研究选取了2016年12月～2017年3月行机器人辅助椎弓根螺钉置钉的11例患者作为研究对象，针对其临床资料进行了回顾性分析，现报道如下。

1资料与方法

1.1一般资料

选取怀化市中医医院脊柱外科2016年12月～2017年3月行机器人辅助椎弓根螺钉置钉的6例患者（观察组，共31枚椎弓根螺钉）及开放手术医师徒手置钉患者5例（对照组，共31枚椎弓根螺钉，含观察组机器人置钉失败改为徒手置钉的1枚）作为研究对象。其中，男性患者7例，女性患者4例，其年龄范围在42岁～67岁，平均年龄（53.24±10.85）岁。所有患者中，包括双节段腰椎间盘突出症1例（6枚椎弓根螺钉）、单节段椎间盘突出症4例（4枚/例，共16枚）、双节段椎体骨折2例（6枚/例，共12枚）、单节段椎体骨折1例（4枚）、腰椎结核3例（8枚/例，共24枚）。

1.2方法

对照组：传统开放手术由同一高年资主任医师徒手置入椎弓根螺钉，共5例，椎弓根螺钉31枚。

观察组：运用机器人对患者进行椎弓根螺钉置入，共6例，椎弓根螺钉31枚。运用“天玑”（TINAVITirobot）机器人导航系统，对患者进行椎弓根螺钉置入。此系统是由北京天智航医疗科技股份有限公司所研发的6个自由度机械臂，其中有一个平面C型臂和外科操作系统所成立的自动化双平面透视对机器人进行引导的系统。

1.3观察指标

所有患者术后常规行X线及CT三维重建复查，并术后7d内观察患者是否出现了由于置钉所引发的神经根、脊髓以及血管损伤等并发症。同时，针对患者的置钉情况进行分级，采用Gertzbein-Robbins分级标准，具体分级方法如下：（1）A级：椎弓根螺钉位于椎弓根内；（2）B级：椎弓根螺钉穿破椎弓根皮质≤2mm；（3）C级：椎弓根螺钉穿破椎弓根皮质＞2mm且≤4mm；（4）D级：椎弓根螺钉穿破椎弓根皮质＞4mm且≤6mm；（5）E级：椎弓根螺钉穿破椎弓根皮质＞6mm。其中，A级与B级被视为准确置钉。

1.4统计学方法

采用SPSS22.0统计软件进行数据分析，计数资料以频数表示，大样本构成比比较采用卡方χ2检验，四格表资料采用Fshier卡方（Fshierχ2）检验，小样本等级资料采用非参数秩和检验进行比较。P＜0.05为差异有统计学意义。

2结果

根据术后CT重建资料机器人辅助完成置钉的6例患者中，置钉数量为31枚，观察组其中有1枚螺钉在手术中由于患者示踪器移动而改为徒手置钉；徒手置钉的5例患者中，置钉数量为30枚，加上观察组机器人置钉失败1枚，共计31枚。所有患者置钉结束后，均未出现由于置钉所引发的神经根、脊髓以及血管损伤等并发症。根据Gertzbein-Robbins标准对患者的置钉情况进行评价，结果发现对照组共包括A级18枚，B级7枚，C级6枚，置钉准确率为80.65%；观察组共包括A级28枚，B级2枚，C级1枚，置钉准确率为96.77%。观察组并发症的总发生率为3.23%，低于对照组22.58%。

2.1对比两组患者的置钉的准确率

观察组患者的置钉准确率相比较，观察组优于对照组，差异有统计学意义（P=0.044<0.05）。详见表1

3讨论

随着椎弓根螺钉内固定在腰椎退行性病变、不稳定的胸腰椎骨折、脊柱骨病等疾病手术中的成功应用以来，为推动脊柱外科的发展奠定了良好的基础[3]。然而由于受到局部解剖结构变异以及退变等诸多因素的影响，从而导致椎弓根螺钉的置钉精准性受到了阻碍，这也使针对椎弓根螺钉置钉准确率提升的研究日益成为了研究学者所重点关注的问题。部分临床经验表明，人工操作椎弓根螺钉置钉的椎弓根穿破率达到了20%，而置钉后所引发患者出现的并发症发生率也达到了10%以上[4]，螺钉置入位置的不佳不仅会引发内固定系统的强度下降，甚至将会导致患者的神经根损伤，硬膜囊撕裂以及脊髓损伤等，严重威胁到了患者的生命健康。因此，临床治疗中急需一种解决方案，可以有效减少椎弓根螺钉置钉的失误率。

随着近年来临床技术水平的不断提高，机器人日益成为了辅助临床治疗工作开展的重要力量，其不仅可以有效的帮助外科医生治疗病人，提高临床治疗的效率和质量，同时也将减少其他不利因素对患者生命所带来的危险，有效防止了目前开放手术中出现的住院时间长以及并发症发生率高等问题。机器人辅助椎弓根螺钉固定技术是近几年所提出的新型治疗方式，部分研究表明，在机器人的辅助作用下，椎弓根螺钉的置钉准确率得到了显著的提升，而置钉后患者的并发症发生率也得到了显著的降低，为临床治疗工作的顺利开展做出了积极的贡献[5]。相比于传统辅助置钉模式，机器人辅助置钉具有多种优点，首先是设备的布局较为简单，其不会对手术室原有的设备布局产生影响，但应当考虑设备是否存在遮挡问题；其次是操作的简单化，仅需要采集C型臂X线机所拍摄的3D图像，并根据机器人软件系统的提示进行操作，并完成实施路径的规划即可；再次是定位的准确性，在手术过程中，仅需要根据程序的要求进行操作，就可以实现对椎弓根螺钉的有效定位，同时还可以确保定位的精准（平均误差在0.5以内）；最后，机器人辅助还具有纠偏功能，若在手术过程中出现了定位偏差的问题，通过软件的微调功能可以及时对机械臂的角度进行调节，进一步提高了手术的安全性[6]。除此之外，部分研究学者发现机器人辅助下置钉还具有微创性、安全性、高效性等基本特点，同时由于螺钉所设置的置入路径规划依然需要根据临床医生凭经验进行设计和操作，因此也容易出现主观性的误差[7]。由此可见，机器人辅助作为目前临床中广泛应用于椎弓根螺钉置钉手术中的辅助性技术，在手术的过程中，应当充分利用机器人辅助的优势，同时加强对设备使用相关知识的学习，确保椎弓根螺钉置钉准确性的提升[8]。

本研究结果显示，机器人辅助椎弓根螺钉置钉成功共6例，其中有31枚螺钉由机器人成功辅助置入，置钉准确率为96.77%，明显优于对照组80.65%。观察组并发症的总发生率为3.23%，同样明显低于对照组22.58%，两组相比较，差异有统计学意义。

综上所述，机器人辅助椎弓根螺钉置钉具有较高的精准性，从而减少了置钉过程中及术后相关并发症，宜广泛于临床手术治疗中应用和推广。

参考文献：

[1]翟骁，陈自强，杨明园，等.国内首次机器人辅助椎弓根螺钉置入脊柱侧凸矫形手术（附14例报告）[J].第二军医大学学报，2015，36（11）：1161-1166.

[2]田伟，范明星，韩晓光，等.机器人辅助与传统透视辅助脊柱椎弓根螺钉内固定的临床对比研究[J].骨科临床与研究杂志，2016，01（01）：142.

[3]赵保辉，张韶辉，崔青，等.3D快速成型置钉导向器辅助颈椎后路椎弓根螺钉固定治疗寰枢椎骨折、脱位的临床观察[J].当代医学，2015，36（08）：19-20.

[4]DevitoDP，KaplanL，DietlR，etal．ClinicalacceptanceandaccuracyassessmentofspinalimplantsguidedwithSpineAssistsurgicalrobot：retrospectivestudy［J］．Spine，2010，35（24）：2109-2115.

[5]管俊杰.数字化导航辅助颈椎椎弓根螺钉置入提高置钉准确率及安全性：随机对照临床试验方案[J].中国组织工程研究，2016，20（39）：5898-5903.

[6]KimMJ，HaY．Robot-assistedanteriorlumbarinterbodyfusion（ALIF）usingretroperitonealapproach［J］．ActaNeurochir，2010，152：675－679.

[7]王亚明，张剑宁，田增民.无框架立体定向机器人引导颈椎弓根螺钉植入的实验研究[J].转化医学杂志，2012，01（01）：1-5.

[8]Weber－SpickschenTS，OszwaldM，WestphalR，etal.Developmentofafixationdeviceforrobotassistedfracturereductionoffemoralshaftfractures：abiomechanicalstudy［J］.TechnolHealthCare，2010，3：207－21.