引用本文： 田野, 張嘉男, 陳浩, 丁柯元, 劉團江, 黃大耿, 郝定均. 脊柱機器人與傳統透視輔助下微創經皮復位內固定術治療單節段無神經癥狀胸腰椎骨折對比研究. 中國修復重建外科雜志, 2020, 34(1): 69-75. doi: 10.7507/1002-1892.201905057 復制
胸腰椎骨折是脊柱骨折常見類型，常因交通事故或高能量暴力所致。對于單節段無神經癥狀的胸腰椎骨折，傳統短節段椎弓根螺釘內固定是一種安全、有效的治療方法，可以糾正脊柱后凸，恢復椎體高度及強度[1]；但該術式由于廣泛的椎旁肌剝離和長時間對椎旁軟組織的牽拉，易導致椎旁肌及脊神經后支損傷。而隨著經皮穿刺技術的成熟，透視輔助下經皮復位內固定術以其創傷小、出血少、疼痛少、手術時間短、感染率低等特點，在胸腰椎骨折中被廣泛應用。近年來隨著微創脊柱外科的快速發展，機器人和計算機輔助技術在脊柱外科的應用越來越多，使用脊柱機器人輔助經皮復位內固定術治療胸腰椎骨折，取得了較為滿意的臨床療效。現回顧分析 2016 年 12 月—2018 年 1 月我們采用脊柱機器人和透視輔助下經皮復位內固定術治療單節段無神經癥狀胸腰椎骨折患者的臨床資料，比較兩種手術方式的臨床療效和植釘精確性。報告如下。
1 臨床資料
1.1 患者選擇標準
納入標準：① 單節段胸腰椎骨折；② 骨折節段 T11～L2；③ 傷后 2 周內的新鮮骨折；④ 無脊髓和神經癥狀；⑤ 術后隨訪 12 個月以上，臨床資料完整。排除標準：① 病理性骨折或骨質疏松骨折；② 患者椎體后壁骨折塊移位侵占椎管 50% 以上，脊髓受壓明顯；③ 無法耐受麻醉及手術。2016 年 12 月—2018 年 1 月共 58 例患者符合選擇標準納入研究，根據手術方式不同分為 A 組（脊柱機器人輔助經皮復位內固定組，28 例）和 B 組（傳統透視輔助經皮復位內固定組，30 例）。
1.2 一般資料
A 組：男 18 例，女 10 例；年齡 22～60 歲，平均 41.6 歲。致傷原因：交通事故傷 10 例，高處墜落傷 12 例，摔傷 6 例。骨折節段：T11 2 例，T12 8 例，L1 12 例，L2 6 例。骨折根據 AO 分型：A1 型 12 例，A2 型 4 例，A3 型 12 例。受傷至手術時間 1～7 d，平均 3.2 d。
B 組：男 19 例，女 11 例；年齡 24～60 歲，平均 42.1 歲。致傷原因：交通事故傷 9 例，高處墜落傷 14 例，摔傷 7 例。骨折部位：T11 1 例，T12 10 例，L1 14 例，L2 5 例。骨折根據 AO 分型：A1 型 14 例，A2 型 3 例，A3 型 13 例。受傷至手術時間 2～8 d，平均 3.5 d。
兩組患者均無神經癥狀，不合并其他骨折和臟器損傷。兩組患者年齡、性別、骨折部位、骨折 AO 分型、受傷至手術時間及術前椎體前緣高度百分比、矢狀面 Cobb 角、疼痛視覺模擬評分（VAS）和 Oswestry 功能障礙指數（ODI）等一般資料比較差異均無統計學意義（P>0.05），具有可比性。見表 1。
表1
兩組患者椎體前緣高度百分比、矢狀面 Cobb 角、VAS 評分及 ODI 評分比較（
）
Table1.
Comparison of the vertebral anterior height ratio, sagittal Cobb angle, VAS score, and ODI score between the two groups (
)
1.3 手術方法
所有手術均由經驗豐富的高年資脊柱外科醫生完成。
1.3.1 A 組
術前將患者 CT 數據輸入 Renaissance 工作站（Mazor Robotics 公司，以色列）進行術前設計：設計 CT 的方向、選定手術節段，分割每一個椎體，規劃內固定或穿刺路徑。患者于全麻下取俯臥位，連接 C 臂 X 線機與工作站，放置體位標記，將初始校準圖像發至 Renaissance 工作站；然后選擇合適的平臺，在髂后上棘和 T6 棘突放置 3 枚固定針，安放多功能橋；C 臂 X 線機行正、斜位透視，并將獲取的 X 線圖像傳輸給主機，與術前 CT 圖像進行匹配，對每個椎體進行配準，并對部分螺釘軌跡進行微調。機器人根據螺釘預定軌跡自動調整到滿意位置后，在機械臂引導下按照設定的釘道軌跡依次確定皮膚切口，置放套管，檢查鉆頭后用電鉆鉆取骨性通道并植入導絲，植入椎弓根螺釘，最后安裝連接棒。透視下見內固定物位置良好、骨折復位滿意后鎖緊螺帽，生理鹽水沖洗切口，逐層縫合深筋膜、淺筋膜和皮膚，放置引流條。
1.3.2 B 組
患者于全麻下取俯臥位，腹部懸空，于 C 臂 X 線機透視下用金屬標準方格網標記骨折椎上下椎體椎弓根體表投影。沿 6 個標記處行縱向小切口，將穿刺針穿刺皮膚，使其到達椎弓根投影皮質外下緣（左側 9～10 點、右側 2～3 點處），骨剝輕微敲擊穿刺針使其穿入椎弓根，向內傾斜 10～15° 平行終板向椎體內穿刺。在側位透視穿刺針到達椎體后緣時，正位透視確定穿刺針尖端在椎弓根投影內未突破內側皮質；繼續穿刺至椎體后緣前方 1.0 cm，取出穿刺針內芯，置入導絲；確認導絲位置良好后，在導絲相應皮膚切開約 1.5 cm 縱切口，在導絲引導下用空心套管逐級撐開軟組織；保留最外層套管和導絲，移除其余空心套管，在最大徑套管保護下攻絲；去除絲攻后在導絲引導下擰入合適的椎弓根螺釘，透視下確認螺釘位置良好后，測量連接棒長度并選取適當長度的連接棒，在置棒器輔助下將連接棒依次穿過螺釘釘尾，依次擰入固定螺帽，適當體外撐開復位傷椎。透視下見骨折復位滿意后鎖緊螺帽，不植骨。生理鹽水沖洗切口，逐層縫合深筋膜、淺筋膜和皮膚，并放置引流條。
1.4 術后處理
術后 24 h 拔出引流條，兩組患者術后均常規使用頭孢呋辛鈉抗感染，不超過 48 h。術后 3 d 復查胸腰段正側位 X 線片及 CT，確認骨折復位情況及螺釘位置是否滿意，并囑患者佩戴支具適當下地活動。出院后繼續佩戴支具 3 個月，術后 2 個月可適當行腰背部肌肉鍛煉，定期門診復查。
1.5 療效評價
1.5.1 臨床療效評估
記錄并比較兩組患者植釘時間、手術時間、術中出血量、術中透視次數、住院時間、手術費用、術后并發癥，以及術前、術后 3 d、術后 6 個月及末次隨訪時的 VAS 評分和 ODI 評分。
1.5.2 影像學評估
① 比較兩組患者術前、術后 3 d、術后 6 個月及末次隨訪時的椎體前緣高度百分比、矢狀面 Cobb 角。椎體前緣高度百分比=傷椎前緣高度/（傷椎上位椎體前緣高度+傷椎下位椎體前緣高度）/2×100%；矢狀面 Cobb 角：側位 X 線片傷椎上位椎體上終板線和傷椎下位椎體下終板線的垂直線的夾角。② 所有患者術后 3 d 均行骨折節段 CT 平掃，層厚 1 mm，觀察螺釘植入的準確性。參考 Neo 等[2]的評估方法，通過觀察椎弓根螺釘在 CT 橫斷面和矢狀面的位置評估螺釘植入的準確性，分為 4 級：0 級，螺釘完全位于椎弓根內；1 級，螺釘穿破皮質<2 mm 或小于螺釘直徑的 50%；2 級，螺釘穿破骨皮質 2～4 mm 或大于螺釘直徑的 50%；3 級，螺釘完全穿破骨皮質。其中 0 級定義為精確植釘，1 級為可接受植釘，2、3 級為不良植釘，術中發生神經損傷的植釘直接定義為不良植釘，計算精確植釘（0 級）百分率。
1.6 統計學方法
采用 SPSS19.0 統計軟件進行分析。計量資料以均數±標準差表示，手術前后各時間點間比較采用單因素方差分析，兩兩比較采用 LSD 檢驗，兩組間比較采用獨立樣本 t 檢驗；計數資料組間比較采用 χ2檢驗；檢驗水準 α=0.05。
2 結果
A 組植釘時間、手術時間、術中透視次數均顯著少于 B 組，手術費用高于 B 組，差異有統計學意義（P<0.05）；但兩組術中出血量、住院時間比較差異無統計學意義（P>0.05）。見表 2。兩組患者均獲隨訪，隨訪時間 12～18 個月，平均 15.2 個月。A 組共植入 160 枚螺釘，術后植釘準確性評級為 0 級 150 枚，1 級 10 枚，精確植釘百分率為 93.75%；B 組共植入 170 枚螺釘，術后植釘準確性評級為 0 級 144 枚，1 級 26 枚，精確植釘百分率為 84.71%；兩組比較差異有統計學意義（χ2=5.820，P=0.008）。除 A 組發生術后切口淺部感染 1 例，經換藥后切口愈合外，兩組均未出現神經血管損傷、螺釘松動斷裂等并發癥，兩組并發癥發生率比較差異無統計學意義（χ2=0.625，P=0.547）。兩組術后各時間點椎體前緣高度百分比、矢狀面 Cobb 角、VAS 評分、ODI 評分均較術前顯著改善，差異有統計學意義（P<0.05）；術后各時間點兩組間比較差異均無統計學意義（P>0.05）。見表 1、圖 1。
表2
兩組患者圍術期情況比較（
）
Table2.
Comparison of perioperative conditions between the two groups (
)
圖1
A 組患者，男，34 歲，交通事故傷致 T12 椎體壓縮骨折
a、b 術前正側位 X 線片；c. 術前 CT；d. 機器人術前規劃；e. 機器人術中操作；f. 術后 3 d CT 示 0 級植釘（箭頭）；g、h. 術后 3 d 正側位 X 線片
Figure1. A 34-year-old male patient with T12 vertebral compression fracture caused by traffic accidenta, b. Anteroposterior and lateral X-ray films before operation; c. Preoperative CT; d. Preoperative planning of robot; e. Robot in operation; f. CT reexamination at 3 days after operation showed that the screw placement grade was 0 (arrow); g, h. Anteroposterior and lateral X-ray films at 3 days after operation
3 討論
胸腰椎骨折是脊柱骨折中最常見的損傷，因為胸腰段是胸椎向腰椎的移行區，此處是生物力學的薄弱點。傳統的后路切開復位椎弓根螺釘內固定術是治療胸腰椎骨折的主要方法，術后臨床效果顯著。但傳統手術由于廣泛的肌肉剝離，不僅會導致椎旁肌肉萎縮和去神經化，還會由于熱效應和局部缺血造成額外損傷[3]。此外，術中出血量的增加、手術時間的延長及暴露范圍的擴大，會導致傷口深部和淺部感染率增高，而肌肉萎縮和瘢痕形成會導致長期的腰背部疼痛和肌肉功能活動受限。近年來，透視輔助下經皮復位內固定術已大量應用于胸腰椎骨折中，相比于傳統開放入路其優勢顯著。Vanek 等[1]通過一項隨訪超過 2 年的前瞻性對比研究認為，短節段經皮椎弓根螺釘內固定技術是治療胸腰椎骨折一種可行的選擇。Sun 等[4]研究也認為微創經皮椎弓根螺釘內固定，可作為傳統開放手術治療胸腰椎骨折的一種替代選擇，其對椎旁肌肉損傷小，術中出血量少。大量研究[5-7]以肌酸激酶作為肌肉損傷的指標，術后測量肌酸激酶水平，發現經皮入路明顯低于開放入路。從而進一步證實了經皮內固定手術創傷小，對椎旁肌肉的損傷小。
我們認為無神經功能損傷的胸腰椎骨折一般不需要減壓，而治療重點是恢復骨折椎體高度和脊柱的穩定性，避免脊髓損傷和臥床時間過長引起的并發癥。因此，對于不需要減壓的無神經癥狀的單節段胸腰椎骨折，需要一種創傷更小、更方便有效的手術方法，透視下經皮復位內固定術則是一種合適的選擇。機器人及計算機輔助技術的快速發展，為微創脊柱手術的精確實施創造了良好條件，脊柱機器人輔助下經皮復位內固定術治療胸腰椎骨折也獲得了較為滿意的臨床效果[8-9]。但目前并無文獻對脊柱機器人與傳統透視輔助下治療胸腰椎骨折的臨床療效及植釘準確性進行直接對比。
本研究回顧性比較了脊柱機器人和透視輔助下經皮復位內固定術治療單節段無神經癥狀胸腰椎骨折的臨床療效和植釘準確性。結果顯示兩組術中出血量、住院時間、術后并發癥發生率比較差異無統計學意義（P>0.05），說明兩種手術方式均創傷較小，安全性較高，有助于患者早期下地進行功能鍛煉。A 組雖然手術費用高于 B 組，但術中植釘時間、手術時間、透視次數明顯少于 B 組（P<0.05）。Kantelhardt 等[8]和 Johnson[10]研究表明脊柱機器人輔助植釘可減少術中透視時間；同時，Yang 等[11]和 Sun 等[4]研究證實，傳統透視輔助下經皮植釘治療胸腰椎骨折術中透視時間將明顯增加。我們的研究結果與文獻報道一致。我們發現脊柱機器人可通過術前影像學資料在工作臺上進行術前規劃，在術中提供引導，并根據不同的椎弓根大小和位置，確定最佳的螺釘進釘點、螺釘軌道，選擇合適的螺釘長度和直徑，外科醫師可沿著預定的軌跡進行操作。相反，傳統經皮復位術中則需要多次透視，尋找椎弓根邊界，以確定合適的進釘點位置、穿刺方向及穿刺針深度，尤其對于穿刺位置不合適的可能需要反復透視。因此我們認為，機器人輔助植釘相比于透視下植釘可顯著提高植釘效率，減少植釘時間和透視次數。此外，兩組患者術后 3 d、術后 6 個月及末次隨訪時椎體前緣高度百分比、矢狀面 Cobb 角、VAS 評分和 ODI 評分與術前比較差異均有統計學意義（P<0.05），而組間比較差異無統計學意義（P>0.05），說明脊柱機器人與透視下經皮復位內固定術后均可提供堅強的內固定強度，有效恢復傷椎高度，促進骨折愈合，使患者獲得較為滿意的臨床療效。
椎弓根螺釘的準確放置不僅可以提供最佳的機械強度，也可避免神經、血管損傷，是治療單節段無神經癥狀胸腰椎骨折的關鍵。大量研究[9, 12-13]表明脊柱機器人輔助經皮植釘可顯著提高螺釘植入的準確性和安全性。特別在嚴重畸形患者中，尤其是椎弓根畸形的情況下，由于解剖位置不清楚，傳統植釘風險很大，而脊柱機器人系統往往更有助于準確放置螺釘[14]。本研究中雖然兩組均無植釘相關的神經血管并發癥，但兩組 0 級精確植釘百分率分別為 93.75% 和 84.71%，差異有統計學意義（P<0.05），說明與透視下經皮植釘相比，脊柱機器人輔助經皮植釘更為準確，與以往研究結果一致。其中 B 組共有 1 級螺釘 26 枚，我們分析術中切口位置選擇不佳、軟組織阻礙、釘道多次調整是螺釘偏移的主要原因。由于傳統經皮植釘無法直接看到解剖標志，螺釘的定位完全依賴于透視，在透視下定位椎弓根邊界，而術中切口的選擇主要依靠臨床醫生的經驗，切口選擇不當，穿刺針可能由于軟組織的阻礙使得穿刺角度有偏差，尤其對于一些關節突關節增生較重的患者，術中通過以往的穿刺經驗可能無法準確找到合適的進針點，因此術中可能反復穿刺，從而導致穿刺困難、關節囊破壞，甚至影響螺釘的準確植入。Babu 等[15]通過對比研究發現，經皮植入椎弓根螺釘容易侵犯關節突，破壞關節囊。Jones-Quaidoo 等[16]研究也表明，使用經皮方法植入椎弓根螺釘導致關節突關節破壞的發生率在統計學上顯著升高。而當植釘位置不滿意時，釘道的調整會進一步增加螺釘植入的難度，同時螺釘穿破皮質、術后內固定物松動的風險也大大增加。而 A 組僅有 10 枚 1 級螺釘，明顯低于 B 組。我們發現脊柱機器人經皮植釘的優勢在于，脊柱機器人系統是基于 CT 基礎上的 3D 計劃軟件，不依賴于解剖結構，也不受限于手術視野不清，而是根據術前手術規劃，自動分割 X 線圖像上所標記的椎體，并與術前 CT 圖像進行匹配完成注冊，多角度評估椎體和椎弓根，設計出最佳的進釘點和螺釘軌跡；并且機械臂可引導術者進行精準操作，不需要依據經驗選擇切口位置和螺釘角度，極大增加了螺釘植入的準確性，降低了因螺釘位置不當導致的神經血管損傷等并發癥的發生。Yang 等[17]研究表明與傳統透視下經皮植釘相比，脊柱機器人輔助經皮植釘具有準確度高、安全性高、螺釘外展角度大的優點，與我們的研究結果一致。而我們分析 A 組發生螺釘偏移的主要原因可能是由于螺釘植入時開口器對進釘骨面處理不夠，導致磨鉆打滑引起的。此外我們發現由于術中無需多次穿刺，脊柱機器人輔助植釘的關節突關節侵犯率明顯低于透視引導下的關節突關節侵犯率[18]。
傳統透視下經皮植釘學習曲線較長，需要外科醫生經驗的積累，對于年輕臨床醫生來講，熟練掌握經皮穿刺的技巧需要一個較長的學習過程。相反，脊柱機器人經皮植釘學習曲線相對較短，對術者技術要求較低，只要熟悉脊柱機器人的工作原理，了解并掌握其基本操作后，便可使用脊柱機器人進行經皮植釘，從而顯著提升植釘的準確性。脊柱機器人輔助技術是以 CT 等醫學影像數據為基礎，通過對數據成像而無需切開顯露，即可對局部結構進行結構化、立體化地重建，并使其可視化[19]，不僅簡化了手術操作，提升了手術安全性，也給外科醫生和患者帶來了極大的好處。我們總結了使用脊柱機器人經皮植釘的一些注意事項：① 體位擺放正確，患者俯臥位，手盡可能放在靠近頭部的位置；② 術中必須牢固地將橋軌固定于脊柱上，并確保橋軌與準備手術的脊柱節段平行；③ 注冊成功后應仔細檢查 CT 圖像與 X 線圖像是否完全匹配；④ 開口器對進釘骨面適當處理，防止磨鉆鉆孔時打滑；⑤ 插入鉆導時，確保套管不與骨頭接觸，防止打滑；⑥ 鉆孔時，應使用空閑的手托住鉆導上端。
綜上述，脊柱機器人和傳統透視輔助下經皮復位內固定術治療單節段無神經癥狀胸腰椎骨折均可獲得滿意的臨床療效，但前者植釘準確性更高，可顯著降低手術難度、減少植釘時間及術中透視次數，且對術者技術要求較低。雖然手術費用較高，但在未來，應用脊柱機器人輔助經皮復位內固定術治療胸腰椎骨折將成為一種常規，而且脊柱機器人將會廣泛應用于其他脊柱手術中。但本研究為單中心回顧性研究，樣本量較少，還需要更多大樣本、多中心的研究進一步驗證結果。
作者貢獻：田野負責研究設計，數據收集整理，論文撰寫；張嘉男負責數據收集、統計分析；陳浩、丁柯元負責患者隨訪；劉團江、黃大耿負責研究實施，論文修改；郝定均負責研究設計，文章審核。
利益沖突：所有作者聲明，在課題研究和文章撰寫過程中不存在利益沖突。課題經費支持沒有影響文章觀點和對研究數據客觀結果的統計分析及其報道。
機構倫理問題：研究方案經西安交通大學醫學院附屬紅會醫院醫學倫理委員會批準（20190410）。
胸腰椎骨折是脊柱骨折常見類型，常因交通事故或高能量暴力所致。對于單節段無神經癥狀的胸腰椎骨折，傳統短節段椎弓根螺釘內固定是一種安全、有效的治療方法，可以糾正脊柱后凸，恢復椎體高度及強度[1]；但該術式由于廣泛的椎旁肌剝離和長時間對椎旁軟組織的牽拉，易導致椎旁肌及脊神經后支損傷。而隨著經皮穿刺技術的成熟，透視輔助下經皮復位內固定術以其創傷小、出血少、疼痛少、手術時間短、感染率低等特點，在胸腰椎骨折中被廣泛應用。近年來隨著微創脊柱外科的快速發展，機器人和計算機輔助技術在脊柱外科的應用越來越多，使用脊柱機器人輔助經皮復位內固定術治療胸腰椎骨折，取得了較為滿意的臨床療效。現回顧分析 2016 年 12 月—2018 年 1 月我們采用脊柱機器人和透視輔助下經皮復位內固定術治療單節段無神經癥狀胸腰椎骨折患者的臨床資料，比較兩種手術方式的臨床療效和植釘精確性。報告如下。
1 臨床資料
1.1 患者選擇標準
納入標準：① 單節段胸腰椎骨折；② 骨折節段 T11～L2；③ 傷后 2 周內的新鮮骨折；④ 無脊髓和神經癥狀；⑤ 術后隨訪 12 個月以上，臨床資料完整。排除標準：① 病理性骨折或骨質疏松骨折；② 患者椎體后壁骨折塊移位侵占椎管 50% 以上，脊髓受壓明顯；③ 無法耐受麻醉及手術。2016 年 12 月—2018 年 1 月共 58 例患者符合選擇標準納入研究，根據手術方式不同分為 A 組（脊柱機器人輔助經皮復位內固定組，28 例）和 B 組（傳統透視輔助經皮復位內固定組，30 例）。
1.2 一般資料
A 組：男 18 例，女 10 例；年齡 22～60 歲，平均 41.6 歲。致傷原因：交通事故傷 10 例，高處墜落傷 12 例，摔傷 6 例。骨折節段：T11 2 例，T12 8 例，L1 12 例，L2 6 例。骨折根據 AO 分型：A1 型 12 例，A2 型 4 例，A3 型 12 例。受傷至手術時間 1～7 d，平均 3.2 d。
B 組：男 19 例，女 11 例；年齡 24～60 歲，平均 42.1 歲。致傷原因：交通事故傷 9 例，高處墜落傷 14 例，摔傷 7 例。骨折部位：T11 1 例，T12 10 例，L1 14 例，L2 5 例。骨折根據 AO 分型：A1 型 14 例，A2 型 3 例，A3 型 13 例。受傷至手術時間 2～8 d，平均 3.5 d。
兩組患者均無神經癥狀，不合并其他骨折和臟器損傷。兩組患者年齡、性別、骨折部位、骨折 AO 分型、受傷至手術時間及術前椎體前緣高度百分比、矢狀面 Cobb 角、疼痛視覺模擬評分（VAS）和 Oswestry 功能障礙指數（ODI）等一般資料比較差異均無統計學意義（P>0.05），具有可比性。見表 1。
表1
兩組患者椎體前緣高度百分比、矢狀面 Cobb 角、VAS 評分及 ODI 評分比較（）
Table1.
Comparison of the vertebral anterior height ratio, sagittal Cobb angle, VAS score, and ODI score between the two groups ()
1.3 手術方法
所有手術均由經驗豐富的高年資脊柱外科醫生完成。
1.3.1 A 組
術前將患者 CT 數據輸入 Renaissance 工作站（Mazor Robotics 公司，以色列）進行術前設計：設計 CT 的方向、選定手術節段，分割每一個椎體，規劃內固定或穿刺路徑。患者于全麻下取俯臥位，連接 C 臂 X 線機與工作站，放置體位標記，將初始校準圖像發至 Renaissance 工作站；然后選擇合適的平臺，在髂后上棘和 T6 棘突放置 3 枚固定針，安放多功能橋；C 臂 X 線機行正、斜位透視，并將獲取的 X 線圖像傳輸給主機，與術前 CT 圖像進行匹配，對每個椎體進行配準，并對部分螺釘軌跡進行微調。機器人根據螺釘預定軌跡自動調整到滿意位置后，在機械臂引導下按照設定的釘道軌跡依次確定皮膚切口，置放套管，檢查鉆頭后用電鉆鉆取骨性通道并植入導絲，植入椎弓根螺釘，最后安裝連接棒。透視下見內固定物位置良好、骨折復位滿意后鎖緊螺帽，生理鹽水沖洗切口，逐層縫合深筋膜、淺筋膜和皮膚，放置引流條。
1.3.2 B 組
患者于全麻下取俯臥位，腹部懸空，于 C 臂 X 線機透視下用金屬標準方格網標記骨折椎上下椎體椎弓根體表投影。沿 6 個標記處行縱向小切口，將穿刺針穿刺皮膚，使其到達椎弓根投影皮質外下緣（左側 9～10 點、右側 2～3 點處），骨剝輕微敲擊穿刺針使其穿入椎弓根，向內傾斜 10～15° 平行終板向椎體內穿刺。在側位透視穿刺針到達椎體后緣時，正位透視確定穿刺針尖端在椎弓根投影內未突破內側皮質；繼續穿刺至椎體后緣前方 1.0 cm，取出穿刺針內芯，置入導絲；確認導絲位置良好后，在導絲相應皮膚切開約 1.5 cm 縱切口，在導絲引導下用空心套管逐級撐開軟組織；保留最外層套管和導絲，移除其余空心套管，在最大徑套管保護下攻絲；去除絲攻后在導絲引導下擰入合適的椎弓根螺釘，透視下確認螺釘位置良好后，測量連接棒長度并選取適當長度的連接棒，在置棒器輔助下將連接棒依次穿過螺釘釘尾，依次擰入固定螺帽，適當體外撐開復位傷椎。透視下見骨折復位滿意后鎖緊螺帽，不植骨。生理鹽水沖洗切口，逐層縫合深筋膜、淺筋膜和皮膚，并放置引流條。
1.4 術后處理
術后 24 h 拔出引流條，兩組患者術后均常規使用頭孢呋辛鈉抗感染，不超過 48 h。術后 3 d 復查胸腰段正側位 X 線片及 CT，確認骨折復位情況及螺釘位置是否滿意，并囑患者佩戴支具適當下地活動。出院后繼續佩戴支具 3 個月，術后 2 個月可適當行腰背部肌肉鍛煉，定期門診復查。
1.5 療效評價
1.5.1 臨床療效評估
記錄并比較兩組患者植釘時間、手術時間、術中出血量、術中透視次數、住院時間、手術費用、術后并發癥，以及術前、術后 3 d、術后 6 個月及末次隨訪時的 VAS 評分和 ODI 評分。
1.5.2 影像學評估
① 比較兩組患者術前、術后 3 d、術后 6 個月及末次隨訪時的椎體前緣高度百分比、矢狀面 Cobb 角。椎體前緣高度百分比=傷椎前緣高度/（傷椎上位椎體前緣高度+傷椎下位椎體前緣高度）/2×100%；矢狀面 Cobb 角：側位 X 線片傷椎上位椎體上終板線和傷椎下位椎體下終板線的垂直線的夾角。② 所有患者術后 3 d 均行骨折節段 CT 平掃，層厚 1 mm，觀察螺釘植入的準確性。參考 Neo 等[2]的評估方法，通過觀察椎弓根螺釘在 CT 橫斷面和矢狀面的位置評估螺釘植入的準確性，分為 4 級：0 級，螺釘完全位于椎弓根內；1 級，螺釘穿破皮質<2 mm 或小于螺釘直徑的 50%；2 級，螺釘穿破骨皮質 2～4 mm 或大于螺釘直徑的 50%；3 級，螺釘完全穿破骨皮質。其中 0 級定義為精確植釘，1 級為可接受植釘，2、3 級為不良植釘，術中發生神經損傷的植釘直接定義為不良植釘，計算精確植釘（0 級）百分率。
1.6 統計學方法
采用 SPSS19.0 統計軟件進行分析。計量資料以均數±標準差表示，手術前后各時間點間比較采用單因素方差分析，兩兩比較采用 LSD 檢驗，兩組間比較采用獨立樣本 t 檢驗；計數資料組間比較采用 χ2檢驗；檢驗水準 α=0.05。
2 結果
A 組植釘時間、手術時間、術中透視次數均顯著少于 B 組，手術費用高于 B 組，差異有統計學意義（P<0.05）；但兩組術中出血量、住院時間比較差異無統計學意義（P>0.05）。見表 2。兩組患者均獲隨訪，隨訪時間 12～18 個月，平均 15.2 個月。A 組共植入 160 枚螺釘，術后植釘準確性評級為 0 級 150 枚，1 級 10 枚，精確植釘百分率為 93.75%；B 組共植入 170 枚螺釘，術后植釘準確性評級為 0 級 144 枚，1 級 26 枚，精確植釘百分率為 84.71%；兩組比較差異有統計學意義（χ2=5.820，P=0.008）。除 A 組發生術后切口淺部感染 1 例，經換藥后切口愈合外，兩組均未出現神經血管損傷、螺釘松動斷裂等并發癥，兩組并發癥發生率比較差異無統計學意義（χ2=0.625，P=0.547）。兩組術后各時間點椎體前緣高度百分比、矢狀面 Cobb 角、VAS 評分、ODI 評分均較術前顯著改善，差異有統計學意義（P<0.05）；術后各時間點兩組間比較差異均無統計學意義（P>0.05）。見表 1、圖 1。
表2
兩組患者圍術期情況比較（）
Table2.
Comparison of perioperative conditions between the two groups ()
圖1
A 組患者，男，34 歲，交通事故傷致 T12 椎體壓縮骨折
a、b 術前正側位 X 線片；c. 術前 CT；d. 機器人術前規劃；e. 機器人術中操作；f. 術后 3 d CT 示 0 級植釘（箭頭）；g、h. 術后 3 d 正側位 X 線片
Figure1. A 34-year-old male patient with T12 vertebral compression fracture caused by traffic accidenta, b. Anteroposterior and lateral X-ray films before operation; c. Preoperative CT; d. Preoperative planning of robot; e. Robot in operation; f. CT reexamination at 3 days after operation showed that the screw placement grade was 0 (arrow); g, h. Anteroposterior and lateral X-ray films at 3 days after operation
3 討論
胸腰椎骨折是脊柱骨折中最常見的損傷，因為胸腰段是胸椎向腰椎的移行區，此處是生物力學的薄弱點。傳統的后路切開復位椎弓根螺釘內固定術是治療胸腰椎骨折的主要方法，術后臨床效果顯著。但傳統手術由于廣泛的肌肉剝離，不僅會導致椎旁肌肉萎縮和去神經化，還會由于熱效應和局部缺血造成額外損傷[3]。此外，術中出血量的增加、手術時間的延長及暴露范圍的擴大，會導致傷口深部和淺部感染率增高，而肌肉萎縮和瘢痕形成會導致長期的腰背部疼痛和肌肉功能活動受限。近年來，透視輔助下經皮復位內固定術已大量應用于胸腰椎骨折中，相比于傳統開放入路其優勢顯著。Vanek 等[1]通過一項隨訪超過 2 年的前瞻性對比研究認為，短節段經皮椎弓根螺釘內固定技術是治療胸腰椎骨折一種可行的選擇。Sun 等[4]研究也認為微創經皮椎弓根螺釘內固定，可作為傳統開放手術治療胸腰椎骨折的一種替代選擇，其對椎旁肌肉損傷小，術中出血量少。大量研究[5-7]以肌酸激酶作為肌肉損傷的指標，術后測量肌酸激酶水平，發現經皮入路明顯低于開放入路。從而進一步證實了經皮內固定手術創傷小，對椎旁肌肉的損傷小。
我們認為無神經功能損傷的胸腰椎骨折一般不需要減壓，而治療重點是恢復骨折椎體高度和脊柱的穩定性，避免脊髓損傷和臥床時間過長引起的并發癥。因此，對于不需要減壓的無神經癥狀的單節段胸腰椎骨折，需要一種創傷更小、更方便有效的手術方法，透視下經皮復位內固定術則是一種合適的選擇。機器人及計算機輔助技術的快速發展，為微創脊柱手術的精確實施創造了良好條件，脊柱機器人輔助下經皮復位內固定術治療胸腰椎骨折也獲得了較為滿意的臨床效果[8-9]。但目前并無文獻對脊柱機器人與傳統透視輔助下治療胸腰椎骨折的臨床療效及植釘準確性進行直接對比。
本研究回顧性比較了脊柱機器人和透視輔助下經皮復位內固定術治療單節段無神經癥狀胸腰椎骨折的臨床療效和植釘準確性。結果顯示兩組術中出血量、住院時間、術后并發癥發生率比較差異無統計學意義（P>0.05），說明兩種手術方式均創傷較小，安全性較高，有助于患者早期下地進行功能鍛煉。A 組雖然手術費用高于 B 組，但術中植釘時間、手術時間、透視次數明顯少于 B 組（P<0.05）。Kantelhardt 等[8]和 Johnson[10]研究表明脊柱機器人輔助植釘可減少術中透視時間；同時，Yang 等[11]和 Sun 等[4]研究證實，傳統透視輔助下經皮植釘治療胸腰椎骨折術中透視時間將明顯增加。我們的研究結果與文獻報道一致。我們發現脊柱機器人可通過術前影像學資料在工作臺上進行術前規劃，在術中提供引導，并根據不同的椎弓根大小和位置，確定最佳的螺釘進釘點、螺釘軌道，選擇合適的螺釘長度和直徑，外科醫師可沿著預定的軌跡進行操作。相反，傳統經皮復位術中則需要多次透視，尋找椎弓根邊界，以確定合適的進釘點位置、穿刺方向及穿刺針深度，尤其對于穿刺位置不合適的可能需要反復透視。因此我們認為，機器人輔助植釘相比于透視下植釘可顯著提高植釘效率，減少植釘時間和透視次數。此外，兩組患者術后 3 d、術后 6 個月及末次隨訪時椎體前緣高度百分比、矢狀面 Cobb 角、VAS 評分和 ODI 評分與術前比較差異均有統計學意義（P<0.05），而組間比較差異無統計學意義（P>0.05），說明脊柱機器人與透視下經皮復位內固定術后均可提供堅強的內固定強度，有效恢復傷椎高度，促進骨折愈合，使患者獲得較為滿意的臨床療效。
椎弓根螺釘的準確放置不僅可以提供最佳的機械強度，也可避免神經、血管損傷，是治療單節段無神經癥狀胸腰椎骨折的關鍵。大量研究[9, 12-13]表明脊柱機器人輔助經皮植釘可顯著提高螺釘植入的準確性和安全性。特別在嚴重畸形患者中，尤其是椎弓根畸形的情況下，由于解剖位置不清楚，傳統植釘風險很大，而脊柱機器人系統往往更有助于準確放置螺釘[14]。本研究中雖然兩組均無植釘相關的神經血管并發癥，但兩組 0 級精確植釘百分率分別為 93.75% 和 84.71%，差異有統計學意義（P<0.05），說明與透視下經皮植釘相比，脊柱機器人輔助經皮植釘更為準確，與以往研究結果一致。其中 B 組共有 1 級螺釘 26 枚，我們分析術中切口位置選擇不佳、軟組織阻礙、釘道多次調整是螺釘偏移的主要原因。由于傳統經皮植釘無法直接看到解剖標志，螺釘的定位完全依賴于透視，在透視下定位椎弓根邊界，而術中切口的選擇主要依靠臨床醫生的經驗，切口選擇不當，穿刺針可能由于軟組織的阻礙使得穿刺角度有偏差，尤其對于一些關節突關節增生較重的患者，術中通過以往的穿刺經驗可能無法準確找到合適的進針點，因此術中可能反復穿刺，從而導致穿刺困難、關節囊破壞，甚至影響螺釘的準確植入。Babu 等[15]通過對比研究發現，經皮植入椎弓根螺釘容易侵犯關節突，破壞關節囊。Jones-Quaidoo 等[16]研究也表明，使用經皮方法植入椎弓根螺釘導致關節突關節破壞的發生率在統計學上顯著升高。而當植釘位置不滿意時，釘道的調整會進一步增加螺釘植入的難度，同時螺釘穿破皮質、術后內固定物松動的風險也大大增加。而 A 組僅有 10 枚 1 級螺釘，明顯低于 B 組。我們發現脊柱機器人經皮植釘的優勢在于，脊柱機器人系統是基于 CT 基礎上的 3D 計劃軟件，不依賴于解剖結構，也不受限于手術視野不清，而是根據術前手術規劃，自動分割 X 線圖像上所標記的椎體，并與術前 CT 圖像進行匹配完成注冊，多角度評估椎體和椎弓根，設計出最佳的進釘點和螺釘軌跡；并且機械臂可引導術者進行精準操作，不需要依據經驗選擇切口位置和螺釘角度，極大增加了螺釘植入的準確性，降低了因螺釘位置不當導致的神經血管損傷等并發癥的發生。Yang 等[17]研究表明與傳統透視下經皮植釘相比，脊柱機器人輔助經皮植釘具有準確度高、安全性高、螺釘外展角度大的優點，與我們的研究結果一致。而我們分析 A 組發生螺釘偏移的主要原因可能是由于螺釘植入時開口器對進釘骨面處理不夠，導致磨鉆打滑引起的。此外我們發現由于術中無需多次穿刺，脊柱機器人輔助植釘的關節突關節侵犯率明顯低于透視引導下的關節突關節侵犯率[18]。
傳統透視下經皮植釘學習曲線較長，需要外科醫生經驗的積累，對于年輕臨床醫生來講，熟練掌握經皮穿刺的技巧需要一個較長的學習過程。相反，脊柱機器人經皮植釘學習曲線相對較短，對術者技術要求較低，只要熟悉脊柱機器人的工作原理，了解并掌握其基本操作后，便可使用脊柱機器人進行經皮植釘，從而顯著提升植釘的準確性。脊柱機器人輔助技術是以 CT 等醫學影像數據為基礎，通過對數據成像而無需切開顯露，即可對局部結構進行結構化、立體化地重建，并使其可視化[19]，不僅簡化了手術操作，提升了手術安全性，也給外科醫生和患者帶來了極大的好處。我們總結了使用脊柱機器人經皮植釘的一些注意事項：① 體位擺放正確，患者俯臥位，手盡可能放在靠近頭部的位置；② 術中必須牢固地將橋軌固定于脊柱上，并確保橋軌與準備手術的脊柱節段平行；③ 注冊成功后應仔細檢查 CT 圖像與 X 線圖像是否完全匹配；④ 開口器對進釘骨面適當處理，防止磨鉆鉆孔時打滑；⑤ 插入鉆導時，確保套管不與骨頭接觸，防止打滑；⑥ 鉆孔時，應使用空閑的手托住鉆導上端。
綜上述，脊柱機器人和傳統透視輔助下經皮復位內固定術治療單節段無神經癥狀胸腰椎骨折均可獲得滿意的臨床療效，但前者植釘準確性更高，可顯著降低手術難度、減少植釘時間及術中透視次數，且對術者技術要求較低。雖然手術費用較高，但在未來，應用脊柱機器人輔助經皮復位內固定術治療胸腰椎骨折將成為一種常規，而且脊柱機器人將會廣泛應用于其他脊柱手術中。但本研究為單中心回顧性研究，樣本量較少，還需要更多大樣本、多中心的研究進一步驗證結果。
作者貢獻：田野負責研究設計，數據收集整理，論文撰寫；張嘉男負責數據收集、統計分析；陳浩、丁柯元負責患者隨訪；劉團江、黃大耿負責研究實施，論文修改；郝定均負責研究設計，文章審核。
利益沖突：所有作者聲明，在課題研究和文章撰寫過程中不存在利益沖突。課題經費支持沒有影響文章觀點和對研究數據客觀結果的統計分析及其報道。
機構倫理問題：研究方案經西安交通大學醫學院附屬紅會醫院醫學倫理委員會批準（20190410）。
