引用本文: 袁偉, 孟小童, 劉欣春, 朱海濤, 叢琳, 朱悅. 機器人輔助經皮椎體后凸成形術治療單/雙節段骨質疏松性椎體壓縮骨折臨床療效. 中國修復重建外科雜志, 2021, 35(8): 1000-1006. doi: 10.7507/1002-1892.202103151 復制
骨質疏松性椎體壓縮骨折(osteoporotic vertebral compression fracture,OVCF)常導致患者疼痛、活動受限,甚至具有較高的致殘、致死率,成為影響老年人健康的重要社會問題[1]。經皮椎體后凸成形術(percutaneous kyphoplasty,PKP)作為一種微創手術技術,大大改善了 OVCF 患者生活質量,成為治療此疾病的主要方案[2-3]。但在 PKP 術中即使由經驗豐富的醫生操作,仍存在穿刺損傷、骨水泥滲漏等風險。隨后有學者探索將 3D 打印[4-5]、計算機導航[6-7]等技術應用到 PKP 手術中,以提高手術精準性。近年來,我國自主研發的“天璣”骨科機器人開始應用于脊柱外科手術,臨床結果顯示其顯著提高了椎弓根螺釘植釘準確率,使我國脊柱外科進一步向著微創、精準化方向發展[8]。目前“天璣”骨科機器人在 PKP 手術應用的報道較少[9-10],雖然在穿刺精準性方面具有優勢,但術中機器人操作需耗費較長時間。因此,對于機器人與傳統 C 臂 X 線機透視輔助 PKP 治療單/雙節段 OVCF 相比,在哪些方面更具優勢尚不清楚。基于此,本研究回顧性比較分析“天璣”骨科機器人輔助與 C 臂 X 線機透視輔助 PKP 治療單/雙節段 OVCF 的療效差異。報告如下。
1 臨床資料
1.1 患者選擇標準
納入標準:① 年齡≥55 歲;② 骨密度 T 值≤–2.5 SD;③ 影像學檢查顯示單節段或雙節段椎體骨折,無神經癥狀,骨折節段與臨床查體基本相符;④ 診斷為 OVCF,經保守治療疼痛緩解不明顯,影響患者日常活動;⑤ 采用 PKP 手術治療。排除標準:① 椎體腫瘤;② 身體狀態差,不能耐受手術者;③ 陳舊性椎體骨折已愈合。
1.2 一般資料
2018 年 5 月—2019 年 10 月,共 108 例患者符合選擇標準納入研究。單節段骨折 65 例,其中 38 例接受“天璣”骨科機器人輔助 PKP 手術(機器人組)、27 例接受 C 臂 X 線機透視輔助 PKP 手術(C 臂組);雙節段骨折 43 例,其中機器人組 21 例、C 臂組 22 例。所有患者僅有輕微外傷或無明顯外傷史,術前均行 X 線片、CT、MRI 及骨密度檢查。單/雙節段骨折患者機器人組及 C 臂組間性別、年齡、骨密度 T 值、骨折節段分布、受傷至手術時間以及術前疼痛視覺模擬評分(VAS)、椎體后凸角(vertebral kyphosis angle,VKA)、傷椎椎體高度(height of fractured vertebra,HFV)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 1~4。





1.3 手術方法
患者于全麻后取俯臥位。① 機器人組:將示蹤器用膠紙固定于臀部,無菌保護套隔離手術機器人機械臂。將光學跟蹤器擺放于患者尾端位置,調整機械臂末端定位標尺至 C 臂 X 線機透視視野中央,三維掃描重建后,規劃單側穿刺路線。機械臂運動到達規劃位置后放置工作套筒,工作套筒前端位置由早期骨面接觸改良為無需皮膚切開的皮外接觸。以電鉆鉆入克氏針,C 臂 X 線機正側位透視驗證克氏針位置滿意后,建立 PKP 工作通道。② C 臂組:C 臂 X 線機透視定位傷椎椎弓根,并標記體表投影及穿刺點,采用單側穿刺路線,在 C 臂 X 線機正側位監測下調整穿刺針角度及深度,建立 PKP 工作通道。兩組于 C 臂 X 線機透視下球囊逐步擴張后,適時、間隔、低壓地將拉絲期骨水泥緩慢注入椎體,使骨水泥在椎體內彌散,骨水泥彌散接近椎體后緣時停止注入。待骨水泥凝固后,依次旋轉拔出骨水泥推桿和工作通道,切口消毒包扎。
1.4 術后處理及療效評價指標
術后臥床休息,6 h 內密切監測生命體征,臥床時進行雙下肢功能鍛煉。術后 1 d 佩戴支具下床活動,并復查正側位 X 線片。圍術期及出院后行系統抗骨質疏松藥物治療。
記錄并比較單/雙節段兩組手術時間、醫患術中透視次數、醫患透視暴露時間、C 臂 X 線機輻射劑量;術前、術后 1 d 及 6 個月的 VAS 評分、VKA(側位 X 線片上骨折椎體上、下終板的夾角)、HFV(側位 X 線片上骨折椎體壓縮最明顯處的椎體高度)及并發癥發生情況(主要包括骨水泥滲漏、感染、神經血管損傷、相鄰節段骨折等)。
1.5 統計學方法
采用 SPSS20.0 統計軟件進行分析。計量資料以均數±標準差表示,組間比較采用獨立樣本t檢驗;組內各時間點間比較采用重復測量方差分析,兩兩比較采用 SNK 檢驗。計數資料以率表示,組間比較采用χ2檢驗。檢驗水準α=0.05。
2 結果



所有患者手術均順利完成。單節段機器人組手術時間明顯長于 C 臂組,差異有統計學意義(t=5.514,P=0.000);雙節段機器人組手術時間與 C 臂組比較差異無統計學意義(t=1.892,P=0.205)。單/雙節段機器人組需進行三維掃描,患者接受的透視次數、透視暴露時間及 C 臂 X 線機輻射劑量均顯著高于 C 臂組,醫生接受的透視次數、透視暴露時間顯著少于 C 臂組,差異均有統計學意義(P<0.05)。所有患者均無感染、肺栓塞、脊髓或神經損傷、相鄰節段骨折等嚴重并發癥發生。單/雙節段機器人組骨水泥滲漏率顯著低于 C 臂組,差異有統計學意義(P<0.05);術中發生的骨水泥滲漏均為椎管外滲漏。單/雙節段機器人組和 C 臂組術后 1 d 及 6 個月的 VAS 評分、VKA 和 HFV 均較術前明顯改善,差異有統計學意義(P<0.05);其中術后 6 個月 VAS 評分較術后 1 d 進一步改善(P<0.05)。術后 1 d 及 6 個月,單/雙節段機器人組和 C 臂組間除 VAS 評分比較差異無統計學意義(P>0.05)外,機器人組 VKA 和 HFV 均明顯優于 C 臂組,差異有統計學意義(P<0.05)。見表 3、4。
3 討論
脊柱手術機器人最大優勢是能夠按照醫生規劃實現內固定的精準植入。目前國內外研究比較成熟的脊柱手術機器人主要有以色列的“Mazor”、法國的“Rosa”以及我國的“天璣”骨科機器人。已有較多研究顯示這幾種機器人均能精準植入椎弓根螺釘,“Mazor”手術機器人植釘準確率達 98.3%[11],“Rosa”為 97.3%[12],“天璣”為 95.3%[13],均顯著高于 C 臂 X 線機輔助徒手植釘的準確率。基于脊柱手術機器人的精準性和安全性,也為進一步解決 PKP 手術穿刺困難、骨水泥滲漏風險高等問題,已有少數研究初步嘗試機器人輔助 PKP,但結果尚不明確。我們前期關于機器人輔助 PKP 的學習曲線研究發現,機器人穿刺準確率為 95.8%,且穿刺準確率未隨手術次數增加而改變[14]。本研究中,我們進一步比較了機器人與 C 臂 X 線機輔助 PKP 治療單/雙節段 OVCF,結果發現機器人輔助 PKP 在恢復椎體后凸及高度、降低骨水泥滲漏率等方面更有優勢。
大量研究已證實,PKP 通過擴張的球囊可以實現較好的椎體后凸矯正[15-16]。本研究也發現,所有患者 PKP 術后椎體后凸及高度均得到顯著改善,機器人組較 C 臂組改善更明顯。目前,關于導航技術輔助 PKP 是否更易于改善骨折椎體后凸及高度的研究較少,且結果不一。Alsalmi 等[17]應用“Rosa”手術機器人輔助 PKP,結果也發現機器人組椎體后凸及高度改善率優于 C 臂組,其中機器人組椎體殘余后凸角為 4.7°、椎體高度復位率 63.6%,而 C 臂組分別為 8.4° 和 30%,但作者未解釋這種機器人更具優勢的原因。Zhang 等[18]將接受 O 臂 X 線機術中圖像導航輔助 PKP 和透視輔助 PKP 的 OVCF 患者進行了比較,發現兩組技術對于骨折椎體的復位效果并不存在差異。本研究所有患者均采用單側入路穿刺,C 臂組術中主要依靠解剖標志來調整穿刺外展角度,不同節段的穿刺外展角度在水平面上變化范圍為 20°~40°[19]。C 臂組穿刺外展角度難以精準控制,尤其合并脊柱側彎或椎體滑脫等情況,球囊難以置于理想位置。然而穿刺外展角度過小則會使球囊偏向椎體一側;而機器人組則能將球囊精準置入椎體正中或骨折塌陷最重部位,更好地實現椎體骨折復位。
PKP 術后疼痛即刻緩解的機制尚不明確,主要包括熱壞死,對骨內疼痛受體產生的化學毒性、神經毒性以及椎體的穩定性重建[20-21]。本研究中,所有患者術后疼痛即迅速減輕,VAS 評分改善顯著。PKP 術后疼痛遠期緩解情況還與椎體后凸矯正相關[22],雖然本研究發現機器人組比 C 臂組可以更好地矯正椎體后凸,但術后 1 d 及 6 個月時兩組間 VAS 評分并無顯著差異,我們認為是由于本研究隨訪時間較短,兩組術后后凸矯正的差異并未能在 VAS 評分上體現出來。
術中輻射暴露是骨科醫生應考慮的一個重要問題,Mastrangelo 等[23]發現由于輻射暴露的原因,骨科醫生具有較高的腫瘤發生率。脊柱手術中常常需反復 X 線透視來確定安全的內植物植入路徑,無疑增加了醫生輻射暴露風險,脊柱手術機器人的應用有望降低這種風險。已有報道顯示“Mazor”及“Rosa”手術機器人輔助手術能降低術中醫生和患者的輻射暴露[24-26]。“天璣”骨科機器人在脊柱手術中減少了醫生的輻射暴露,但可能增加了患者的輻射暴露[13]。本研究也發現“天璣”機器人組的患者透視次數顯著高于 C 臂組,醫生由于可以在 C 臂三維掃描期間遠離輻射區,實際接受的透視次數則顯著少于 C 臂組。“Mazor”及“Rosa”手術機器人均需患者術前三維 CT 圖像上傳至機器人,術中再行正側位/斜位透視進行定位配準[27],而“天璣”骨科機器人需術中 C 臂三維掃描進行配準,我們認為不同機器人配準設計的差異決定了術中醫生及患者輻射暴露的差異。為了減少術中輻射量,需要進一步改進“天璣”骨科機器人軟件,使其具有無需術中三維掃描就可以進行導航的功能;此外,手術時可考慮對患者進行腺體輻射防護。
手術時間作為手術創傷的指征之一,越來越受到關注。關于脊柱手術機器人輔助的手術時間報道,因疾病種類差異各不相同。Han 等[8]報道“天璣”骨科機器人輔助胸腰椎內固定手術時間為(149.5±50.8)min,略長于 C 臂 X 線機輔助手術時間(138.0±48.60)min,兩者差異無統計學意義。然而,Alsalmi 等[17]報道應用“Rosa”手術機器人輔助椎體成形手術時間為(52±11)min,顯著長于 C 臂 X 線機輔助的手術時間(30±11)min。本研究所有患者 PKP 手術均通過單側穿刺操作完成,單節段機器人組手術時間明顯長于 C 臂組,這是由于手術機器人需要額外的準備時間,我們前期研究發現“天璣”骨科機器人準備時間需 20 min 左右[9]。對于雙節段骨折,C 臂 X 線機輔助穿刺時,當其中一節段穿刺位置不合適,可能需要反復調整,增加了手術時間;而機器人輔助則可以一次掃描完成雙節段定位穿刺,因此兩組手術時間并無明顯差異。所以我們認為“天璣”骨科機器人輔助 PKP 治療多節段骨折時在手術時間上更具優勢。
PKP 術后骨水泥滲漏仍是目前尚未完全解決的問題,據報道發生率為 4.8%~39%[28],嚴重者可以導致脊髓神經損傷、血管栓塞,甚至具有潛在的致命后果。已有多種改良骨水泥注射技術在降低滲漏率中起到重要作用,包括骨水泥二次注射、球囊二次擴張、明膠海綿預填塞等[29-30],在這些預防策略中,實現椎體內精準穿刺或許是最基本、最重要的策略。在我們前期研究中,機器人組穿刺成功率為 95.8%,明顯高于 C 臂組的 63.2%[14]。脊柱手術機器人可以精準實現椎體穿刺,將椎弓根破壞風險降至最低,同時將球囊置入椎體正中或骨折塌陷最重部位,形成骨水泥灌注空腔并使骨折裂隙致密化,降低骨水泥滲漏風險。本研究中我們觀察到,與 C 臂 X 線機輔助 PKP 相比,單/雙節段骨折機器人輔助 PKP 均能顯著降低椎體骨水泥滲漏發生風險。
本研究仍存在不足:① 隨訪時間較短,未能觀察到兩組術后長期并發癥的區別,比如再發骨折、鄰椎骨折等;② 樣本量較小,結果可能存在一定偏倚;③ 為單中心回顧性研究,需多中心前瞻性隨機對照研究來進一步驗證本研究結果。
綜上述,對于單/雙節段 OVCF,“天璣”骨科機器人與 C 臂 X 線機輔助 PKP 均能有效改善疼痛與矯正椎體后凸,且機器人在降低骨水泥滲漏率、矯正椎體后凸、降低醫生術中輻射暴露方面更具優勢,但增加了患者術中輻射暴露。在手術時間方面,C 臂 X 線機輔助治療單節段骨折更具優勢,而雙節段骨折機器人組與 C 臂組無明顯差異。因此,我們推薦采用“天璣”骨科機器人輔助 PKP 手術治療 OVCF,尤其是多節段 OVCF。
作者貢獻:袁偉參與實驗設計及實施、起草文章;孟小童、叢琳參與實驗實施、數據收集;劉欣春、朱海濤參與數據整理與分析;朱悅負責實驗設計、文章審閱與修改。
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。項目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:研究方案經中國醫科大學附屬第一醫院醫學倫理委員會批準(2018-254-2)。患者均簽署知情同意書。
骨質疏松性椎體壓縮骨折(osteoporotic vertebral compression fracture,OVCF)常導致患者疼痛、活動受限,甚至具有較高的致殘、致死率,成為影響老年人健康的重要社會問題[1]。經皮椎體后凸成形術(percutaneous kyphoplasty,PKP)作為一種微創手術技術,大大改善了 OVCF 患者生活質量,成為治療此疾病的主要方案[2-3]。但在 PKP 術中即使由經驗豐富的醫生操作,仍存在穿刺損傷、骨水泥滲漏等風險。隨后有學者探索將 3D 打印[4-5]、計算機導航[6-7]等技術應用到 PKP 手術中,以提高手術精準性。近年來,我國自主研發的“天璣”骨科機器人開始應用于脊柱外科手術,臨床結果顯示其顯著提高了椎弓根螺釘植釘準確率,使我國脊柱外科進一步向著微創、精準化方向發展[8]。目前“天璣”骨科機器人在 PKP 手術應用的報道較少[9-10],雖然在穿刺精準性方面具有優勢,但術中機器人操作需耗費較長時間。因此,對于機器人與傳統 C 臂 X 線機透視輔助 PKP 治療單/雙節段 OVCF 相比,在哪些方面更具優勢尚不清楚。基于此,本研究回顧性比較分析“天璣”骨科機器人輔助與 C 臂 X 線機透視輔助 PKP 治療單/雙節段 OVCF 的療效差異。報告如下。
1 臨床資料
1.1 患者選擇標準
納入標準:① 年齡≥55 歲;② 骨密度 T 值≤–2.5 SD;③ 影像學檢查顯示單節段或雙節段椎體骨折,無神經癥狀,骨折節段與臨床查體基本相符;④ 診斷為 OVCF,經保守治療疼痛緩解不明顯,影響患者日常活動;⑤ 采用 PKP 手術治療。排除標準:① 椎體腫瘤;② 身體狀態差,不能耐受手術者;③ 陳舊性椎體骨折已愈合。
1.2 一般資料
2018 年 5 月—2019 年 10 月,共 108 例患者符合選擇標準納入研究。單節段骨折 65 例,其中 38 例接受“天璣”骨科機器人輔助 PKP 手術(機器人組)、27 例接受 C 臂 X 線機透視輔助 PKP 手術(C 臂組);雙節段骨折 43 例,其中機器人組 21 例、C 臂組 22 例。所有患者僅有輕微外傷或無明顯外傷史,術前均行 X 線片、CT、MRI 及骨密度檢查。單/雙節段骨折患者機器人組及 C 臂組間性別、年齡、骨密度 T 值、骨折節段分布、受傷至手術時間以及術前疼痛視覺模擬評分(VAS)、椎體后凸角(vertebral kyphosis angle,VKA)、傷椎椎體高度(height of fractured vertebra,HFV)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 1~4。





1.3 手術方法
患者于全麻后取俯臥位。① 機器人組:將示蹤器用膠紙固定于臀部,無菌保護套隔離手術機器人機械臂。將光學跟蹤器擺放于患者尾端位置,調整機械臂末端定位標尺至 C 臂 X 線機透視視野中央,三維掃描重建后,規劃單側穿刺路線。機械臂運動到達規劃位置后放置工作套筒,工作套筒前端位置由早期骨面接觸改良為無需皮膚切開的皮外接觸。以電鉆鉆入克氏針,C 臂 X 線機正側位透視驗證克氏針位置滿意后,建立 PKP 工作通道。② C 臂組:C 臂 X 線機透視定位傷椎椎弓根,并標記體表投影及穿刺點,采用單側穿刺路線,在 C 臂 X 線機正側位監測下調整穿刺針角度及深度,建立 PKP 工作通道。兩組于 C 臂 X 線機透視下球囊逐步擴張后,適時、間隔、低壓地將拉絲期骨水泥緩慢注入椎體,使骨水泥在椎體內彌散,骨水泥彌散接近椎體后緣時停止注入。待骨水泥凝固后,依次旋轉拔出骨水泥推桿和工作通道,切口消毒包扎。
1.4 術后處理及療效評價指標
術后臥床休息,6 h 內密切監測生命體征,臥床時進行雙下肢功能鍛煉。術后 1 d 佩戴支具下床活動,并復查正側位 X 線片。圍術期及出院后行系統抗骨質疏松藥物治療。
記錄并比較單/雙節段兩組手術時間、醫患術中透視次數、醫患透視暴露時間、C 臂 X 線機輻射劑量;術前、術后 1 d 及 6 個月的 VAS 評分、VKA(側位 X 線片上骨折椎體上、下終板的夾角)、HFV(側位 X 線片上骨折椎體壓縮最明顯處的椎體高度)及并發癥發生情況(主要包括骨水泥滲漏、感染、神經血管損傷、相鄰節段骨折等)。
1.5 統計學方法
采用 SPSS20.0 統計軟件進行分析。計量資料以均數±標準差表示,組間比較采用獨立樣本t檢驗;組內各時間點間比較采用重復測量方差分析,兩兩比較采用 SNK 檢驗。計數資料以率表示,組間比較采用χ2檢驗。檢驗水準α=0.05。
2 結果



所有患者手術均順利完成。單節段機器人組手術時間明顯長于 C 臂組,差異有統計學意義(t=5.514,P=0.000);雙節段機器人組手術時間與 C 臂組比較差異無統計學意義(t=1.892,P=0.205)。單/雙節段機器人組需進行三維掃描,患者接受的透視次數、透視暴露時間及 C 臂 X 線機輻射劑量均顯著高于 C 臂組,醫生接受的透視次數、透視暴露時間顯著少于 C 臂組,差異均有統計學意義(P<0.05)。所有患者均無感染、肺栓塞、脊髓或神經損傷、相鄰節段骨折等嚴重并發癥發生。單/雙節段機器人組骨水泥滲漏率顯著低于 C 臂組,差異有統計學意義(P<0.05);術中發生的骨水泥滲漏均為椎管外滲漏。單/雙節段機器人組和 C 臂組術后 1 d 及 6 個月的 VAS 評分、VKA 和 HFV 均較術前明顯改善,差異有統計學意義(P<0.05);其中術后 6 個月 VAS 評分較術后 1 d 進一步改善(P<0.05)。術后 1 d 及 6 個月,單/雙節段機器人組和 C 臂組間除 VAS 評分比較差異無統計學意義(P>0.05)外,機器人組 VKA 和 HFV 均明顯優于 C 臂組,差異有統計學意義(P<0.05)。見表 3、4。
3 討論
脊柱手術機器人最大優勢是能夠按照醫生規劃實現內固定的精準植入。目前國內外研究比較成熟的脊柱手術機器人主要有以色列的“Mazor”、法國的“Rosa”以及我國的“天璣”骨科機器人。已有較多研究顯示這幾種機器人均能精準植入椎弓根螺釘,“Mazor”手術機器人植釘準確率達 98.3%[11],“Rosa”為 97.3%[12],“天璣”為 95.3%[13],均顯著高于 C 臂 X 線機輔助徒手植釘的準確率。基于脊柱手術機器人的精準性和安全性,也為進一步解決 PKP 手術穿刺困難、骨水泥滲漏風險高等問題,已有少數研究初步嘗試機器人輔助 PKP,但結果尚不明確。我們前期關于機器人輔助 PKP 的學習曲線研究發現,機器人穿刺準確率為 95.8%,且穿刺準確率未隨手術次數增加而改變[14]。本研究中,我們進一步比較了機器人與 C 臂 X 線機輔助 PKP 治療單/雙節段 OVCF,結果發現機器人輔助 PKP 在恢復椎體后凸及高度、降低骨水泥滲漏率等方面更有優勢。
大量研究已證實,PKP 通過擴張的球囊可以實現較好的椎體后凸矯正[15-16]。本研究也發現,所有患者 PKP 術后椎體后凸及高度均得到顯著改善,機器人組較 C 臂組改善更明顯。目前,關于導航技術輔助 PKP 是否更易于改善骨折椎體后凸及高度的研究較少,且結果不一。Alsalmi 等[17]應用“Rosa”手術機器人輔助 PKP,結果也發現機器人組椎體后凸及高度改善率優于 C 臂組,其中機器人組椎體殘余后凸角為 4.7°、椎體高度復位率 63.6%,而 C 臂組分別為 8.4° 和 30%,但作者未解釋這種機器人更具優勢的原因。Zhang 等[18]將接受 O 臂 X 線機術中圖像導航輔助 PKP 和透視輔助 PKP 的 OVCF 患者進行了比較,發現兩組技術對于骨折椎體的復位效果并不存在差異。本研究所有患者均采用單側入路穿刺,C 臂組術中主要依靠解剖標志來調整穿刺外展角度,不同節段的穿刺外展角度在水平面上變化范圍為 20°~40°[19]。C 臂組穿刺外展角度難以精準控制,尤其合并脊柱側彎或椎體滑脫等情況,球囊難以置于理想位置。然而穿刺外展角度過小則會使球囊偏向椎體一側;而機器人組則能將球囊精準置入椎體正中或骨折塌陷最重部位,更好地實現椎體骨折復位。
PKP 術后疼痛即刻緩解的機制尚不明確,主要包括熱壞死,對骨內疼痛受體產生的化學毒性、神經毒性以及椎體的穩定性重建[20-21]。本研究中,所有患者術后疼痛即迅速減輕,VAS 評分改善顯著。PKP 術后疼痛遠期緩解情況還與椎體后凸矯正相關[22],雖然本研究發現機器人組比 C 臂組可以更好地矯正椎體后凸,但術后 1 d 及 6 個月時兩組間 VAS 評分并無顯著差異,我們認為是由于本研究隨訪時間較短,兩組術后后凸矯正的差異并未能在 VAS 評分上體現出來。
術中輻射暴露是骨科醫生應考慮的一個重要問題,Mastrangelo 等[23]發現由于輻射暴露的原因,骨科醫生具有較高的腫瘤發生率。脊柱手術中常常需反復 X 線透視來確定安全的內植物植入路徑,無疑增加了醫生輻射暴露風險,脊柱手術機器人的應用有望降低這種風險。已有報道顯示“Mazor”及“Rosa”手術機器人輔助手術能降低術中醫生和患者的輻射暴露[24-26]。“天璣”骨科機器人在脊柱手術中減少了醫生的輻射暴露,但可能增加了患者的輻射暴露[13]。本研究也發現“天璣”機器人組的患者透視次數顯著高于 C 臂組,醫生由于可以在 C 臂三維掃描期間遠離輻射區,實際接受的透視次數則顯著少于 C 臂組。“Mazor”及“Rosa”手術機器人均需患者術前三維 CT 圖像上傳至機器人,術中再行正側位/斜位透視進行定位配準[27],而“天璣”骨科機器人需術中 C 臂三維掃描進行配準,我們認為不同機器人配準設計的差異決定了術中醫生及患者輻射暴露的差異。為了減少術中輻射量,需要進一步改進“天璣”骨科機器人軟件,使其具有無需術中三維掃描就可以進行導航的功能;此外,手術時可考慮對患者進行腺體輻射防護。
手術時間作為手術創傷的指征之一,越來越受到關注。關于脊柱手術機器人輔助的手術時間報道,因疾病種類差異各不相同。Han 等[8]報道“天璣”骨科機器人輔助胸腰椎內固定手術時間為(149.5±50.8)min,略長于 C 臂 X 線機輔助手術時間(138.0±48.60)min,兩者差異無統計學意義。然而,Alsalmi 等[17]報道應用“Rosa”手術機器人輔助椎體成形手術時間為(52±11)min,顯著長于 C 臂 X 線機輔助的手術時間(30±11)min。本研究所有患者 PKP 手術均通過單側穿刺操作完成,單節段機器人組手術時間明顯長于 C 臂組,這是由于手術機器人需要額外的準備時間,我們前期研究發現“天璣”骨科機器人準備時間需 20 min 左右[9]。對于雙節段骨折,C 臂 X 線機輔助穿刺時,當其中一節段穿刺位置不合適,可能需要反復調整,增加了手術時間;而機器人輔助則可以一次掃描完成雙節段定位穿刺,因此兩組手術時間并無明顯差異。所以我們認為“天璣”骨科機器人輔助 PKP 治療多節段骨折時在手術時間上更具優勢。
PKP 術后骨水泥滲漏仍是目前尚未完全解決的問題,據報道發生率為 4.8%~39%[28],嚴重者可以導致脊髓神經損傷、血管栓塞,甚至具有潛在的致命后果。已有多種改良骨水泥注射技術在降低滲漏率中起到重要作用,包括骨水泥二次注射、球囊二次擴張、明膠海綿預填塞等[29-30],在這些預防策略中,實現椎體內精準穿刺或許是最基本、最重要的策略。在我們前期研究中,機器人組穿刺成功率為 95.8%,明顯高于 C 臂組的 63.2%[14]。脊柱手術機器人可以精準實現椎體穿刺,將椎弓根破壞風險降至最低,同時將球囊置入椎體正中或骨折塌陷最重部位,形成骨水泥灌注空腔并使骨折裂隙致密化,降低骨水泥滲漏風險。本研究中我們觀察到,與 C 臂 X 線機輔助 PKP 相比,單/雙節段骨折機器人輔助 PKP 均能顯著降低椎體骨水泥滲漏發生風險。
本研究仍存在不足:① 隨訪時間較短,未能觀察到兩組術后長期并發癥的區別,比如再發骨折、鄰椎骨折等;② 樣本量較小,結果可能存在一定偏倚;③ 為單中心回顧性研究,需多中心前瞻性隨機對照研究來進一步驗證本研究結果。
綜上述,對于單/雙節段 OVCF,“天璣”骨科機器人與 C 臂 X 線機輔助 PKP 均能有效改善疼痛與矯正椎體后凸,且機器人在降低骨水泥滲漏率、矯正椎體后凸、降低醫生術中輻射暴露方面更具優勢,但增加了患者術中輻射暴露。在手術時間方面,C 臂 X 線機輔助治療單節段骨折更具優勢,而雙節段骨折機器人組與 C 臂組無明顯差異。因此,我們推薦采用“天璣”骨科機器人輔助 PKP 手術治療 OVCF,尤其是多節段 OVCF。
作者貢獻:袁偉參與實驗設計及實施、起草文章;孟小童、叢琳參與實驗實施、數據收集;劉欣春、朱海濤參與數據整理與分析;朱悅負責實驗設計、文章審閱與修改。
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。項目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:研究方案經中國醫科大學附屬第一醫院醫學倫理委員會批準(2018-254-2)。患者均簽署知情同意書。