引用本文： 陳豪杰, 朱賢友, 董亮, 劉團江. 青少年特發性脊柱側彎矯形術中機器人輔助植釘的研究. 中國修復重建外科雜志, 2021, 35(11): 1457-1462. doi: 10.7507/1002-1892.202106072 復制
青少年特發性脊柱側彎（adolescent idiopathic scoliosis，AIS）是以脊柱某一個或多個節段向側方彎曲并伴椎體旋轉的復雜三維畸形，發病率為 1.05%～4%，隨著青少年生長發育，畸形會進行性加重[1-4]。AIS 不僅影響患者體型、心理健康，嚴重時可引起胸腰背部疼痛、心肺功能障礙以及壓迫神經。早期可行支具治療，對于支具治療無效且側彎呈進行性發展或 Cobb 角>40° 者需手術矯正[5-7]。
近年來，臨床 AIS 矯形常采用經后路椎弓根釘棒系統內固定術，能獲得較好療效[8-9]。但此類患者通常胸椎椎弓根細小、發育異常，同時伴椎體旋轉，術中徒手準確植釘有一定困難[9]。隨著計算機導航技術的發展，骨科機器人系統逐漸用于脊柱手術輔助植釘，提高了植釘準確性[10]。現回顧分析后路矯形植骨融合內固定術治療的 AIS 患者臨床資料，比較徒手與機器人輔助植釘的術中出血量、手術時間、植釘準確度及手術相關并發癥發生情況，以期進一步明確 AIS 矯形術中機器人輔助植釘是否存在優勢。報告如下。
1 臨床資料
1.1 患者選擇標準
納入標準：① 患者年齡 10～18 歲，其中女性患者需已初潮；② AIS 患者，脊柱全長冠狀位 X 線片測量主彎 Cobb 角>40°～50°；③ 經支具治療無效且側彎呈進行性發展；④ 行后路矯形植骨融合內固定術，且手術由參與機器人操作 10 次以上的高年資骨科醫師完成。
排除標準：① 伴半椎體；② 合并嚴重心肺功能、凝血功能障礙；③ 合并嚴重脊髓、神經損傷；④ 合并嚴重內科疾病，無法耐受手術者。
2018 年 6 月—2019 年 12 月，共 46 例患者符合選擇標準納入研究。其中 22 例術中采用機器人輔助植釘（機器人組），24 例采用徒手植釘（徒手組）。
1.2 一般資料
機器人組：男 4 例，女 18 例；年齡 11～18 歲，平均 13.9 歲。身體質量指數（18.92±1.01）kg/m2。Lenke 分型：1AN 型 7 例，1A+型 2 例，3CN 型2 例，1BN 型 2 例，4C+型 3 例，5CN 型 6 例。
徒手組：男 5 例，女 19 例；年齡 11～18 歲，平均 14.1 歲。身體質量指數（19.79±1.95）kg/m2。Lenke 分型：1AN 型 9 例，1A+型 2 例，3CN 型 3 例，1BN 型 2 例，5CN 型 6 例，2A?型 2 例。
兩組患者性別、年齡、身體質量指數、Lenke 分型以及術前主彎 Cobb 角、疼痛視覺模擬評分（VAS）、日本骨科協會（JOA）評分等一般資料比較，差異均無統計學意義（P>0.05），具有可比性。見表 1、2。
表1
兩組手術前后 VAS 及 JOA 評分比較（
）
Table1.
Comparison of VAS and JOA scores before and after operation in the two groups (
)
表2
兩組手術前后主彎 Cobb 角比較（
，°）
Table2.
Comparison of Cobb angle of main curve before and after operation in the two groups (
, °)
1.3 手術方法
1.3.1 機器人組
本組采用“天璣”骨科機器人（北京天智航醫療科技股份有限公司）輔助手術。全麻下，患者取俯臥位。C 臂 X 線機攝脊柱正側位片，確定遠、近端固定椎后，沿固定節段相應水平脊柱后正中線切開皮膚，逐層切開皮下、腰背筋膜，骨膜下剝離椎旁肌，顯露固定節段椎體棘突、椎板及關節突關節，在棘突上安裝示蹤器。
采用 C 臂 X 線機依次掃描需固定節段（每次掃描不超過 4 個椎體）；將掃描數據傳送至機器人操作工作站，在機器人操作臺對每個節段逐一辨識、標記、分割，調整椎弓根掃描層面，設定螺釘進釘點、螺釘尺寸及植入方向，從三維圖像的冠狀面、矢狀面、橫斷面仔細檢查螺釘位置，確定無誤后將機械臂末端標定尺替換成導向器，運行機器人。
機械臂被指示移動至選定軌跡相應位置后，使用電鉆在導向器輔助下依次植入導針，然后在導針引導下攻絲并擰入螺釘。每植入 4 個椎體的螺釘需行正側位透視，檢查螺釘位置；如螺釘位置明顯不當，需在機器人操作臺調整規劃后重新植入。確定螺釘位置無誤后，選取適當長度連接棒，預彎后通過旋棒技術矯正脊柱畸形。透視下明確畸形矯正滿意、內固定物位置良好后，依次擰緊螺帽，安裝橫連。處理植骨床，將切取的棘突、椎板骨質修剪成顆粒狀，混合人工骨（山西奧瑞生物材料有限公司）后，行固定節段植骨融合。徹底止血并觀察無活動性出血，反復沖洗切口，術區置引流管 1 根，逐層縫合關閉切口，無菌敷料包扎。見圖 1。
圖1
機器人輔助植釘示意圖
a. 安裝示蹤器及合適的導向器；b. 在機器人操作臺進行規劃；c. 在機器人導向器引導下植入導針；d. 在導針引導下對釘道進行攻絲；e. 在導針引導下植入螺釘
Figure1. Schematic diagram of robot-assisted pedicle screw implantationa. Installing tracer and suitable guide; b. Planning on the robot operating platform; c. Implanting the guide needle under the guidance of the robot guide; d. Expanding of the pedicle screw path under the guidance of the guide needle; e. Implanting screws under the guidance of the guide needle
1.3.2 徒手組
根據影像學檢查結果確定截骨節段、螺釘進釘點以及螺釘尺寸。全麻下，患者取俯臥位，C 臂 X 線機攝脊柱正側位片，確定遠、近端固定椎，沿固定節段相應水平脊柱后中線切開皮膚，逐層切開皮下、腰背筋膜，骨膜下剝離椎旁肌，顯露固定節段椎體棘突、椎板及關節突關節，通過大致解剖位置判斷進釘點，依次植入螺釘。透視下明確螺釘位置無誤后擰緊螺帽，安裝橫連。植骨及切口處理同機器人組。
1.4 術后處理
兩組患者術后處理方法一致。常規給予預防感染、多模式鎮痛、消腫以及補充血容量、電解質、營養支持等治療。待引流量約為 50 mL/d 時拔除引流管，囑患者開始佩戴支具下地活動。術后定期門診復查。
1.5 療效評價指標
記錄術中出血量、植釘時間、術中調釘次數以及末次隨訪時 VAS 評分、JOA 評分。其中，植釘時間=每例患者全部螺釘植入所需時間/該例患者總螺釘數，全部螺釘植入所需時間為開始作切口至全部螺釘植入完成的時間。
手術前后攝脊柱全長正側位以及凸側側屈位 X 線片，測量主彎 Cobb 角，按以下公式計算脊柱矯正率，（術前主彎 Cobb 角–術后主彎 Cobb 角）/術前主彎 Cobb 角×100%。Cobb 角由 2 名脊柱外科醫生測量，取均值。
拔除引流管后對固定節段行 CT 掃描，層厚 1.25 mm，在 PACS 系統上通過 PacsClient 軟件按照 Gertzbein 等[11]的分級法評估每枚螺釘位置，共分為 5 級。A 級，椎弓根骨皮質完整；B~E級，螺釘穿透椎弓根骨皮質，穿透厚度分別<2 mm、2～4 mm、4～6 mm、≥6 mm。其中，A、B 級為植釘準確，C、D、E 級為植釘錯誤，計算植釘準確率。
1.6 統計學方法
采用 SPSS23.0 統計軟件進行分析。計量資料均符合正態分布，以均數±標準差表示，組間比較采用獨立樣本 t 檢驗，組內比較采用配對 t 檢驗；計數資料以率表示，組間比較采用 χ2 檢驗或 Fisher 確切概率法；等級資料組間比較采用秩和檢驗；檢驗水準 α=0.05。
2 結果
兩組手術均順利完成；機器人組術中出血量、植釘時間以及術中調釘次數均少于徒手組，差異有統計學意義（P<0.05）。見表 3。機器人組 1 例切口愈合不良，徒手組 2 例輕度神經根損傷、2 例切口愈合不良，兩組并發癥發生率分別為4.5%及16.7%，組間比較差異無統計學意義（P=0.667）。對于切口愈合不良患者，經積極清潔換藥、補充營養后，切口愈合；對于神經根損傷患者，給予脫水、營養神經等治療，2 個月后殘留神經癥狀消失。
表3
兩組術中出血量、植釘時間及調釘次數比較（
）
Table3.
Comparison of intraoperative blood loss, pedicle screw implantation time, and intraoperative pedicle screw adjustment times between the two groups (
)
兩組患者術后均獲隨訪，隨訪時間 3～9 個月，平均 6.4 個月。兩組末次隨訪時 VAS 評分、JOA 評分均優于術前，差異有統計學意義（P<0.05）；VAS 評分、JOA 評分手術前后差值組間比較，差異均無統計學意義（P>0.05）。見表 1。
術中機器人組共植入 343 枚螺釘，螺釘位置分級達 A 級 259 枚、B 級 48 枚、C 級 19 枚、D 級 10 枚、E 級 7 枚，植釘準確率為 89.5%；徒手組植入 374 枚螺釘，其中 A 級 235 枚、B 級 61 枚、C 級 37 枚、D 級 24 枚、E 級 17 枚，植釘準確率為 79.1%。兩組植釘位置分級及植釘準確率比較，差異均有統計學意義（Z=?3.964，P=0.000；χ2=14.361，P=0.000）。
影像學復查顯示兩組患者脊柱側彎畸形均獲得良好矯形，末次隨訪時主彎 Cobb 角均較術前減小，差異有統計學意義（P<0.05）；手術前后差值組間比較差異無統計學意義（t=0.999，P=0.323）。見表2。機器人組脊柱矯正率為 79.82%±5.33%，徒手組為 79.62%±5.58%，差異無統計學意義（t=0.120，P=0.905）。見圖 2、3。
圖2
機器人組患者，女，15 歲，AIS（Lenke 1AN 型）脊柱全長正側位 X 線片
a. 術前；b. 術后 3 個月
Figure2. Spinal full-length anteroposterior and lateral X-ray films of a 15-year-old female patient with AIS (Lenke classification of type 1AN) in the robot groupa. Before operation; b. At 3 months after operation
圖3
徒手組患者，男，16 歲，AIS（Lenke 5CN 型）脊柱全長正側位 X 線片
a. 術前；b. 術后 3 個月
Figure3. Spinal full-length anteroposterior and lateral X-ray films of a 16-year-old male patient with AIS (Lenke classification of type 5CN) in the control groupa. Before operation; b. At 3 months after operation
3 討論
3.1 徒手及機器人輔助植釘療效比較
AIS 矯形術中成功、安全植入椎弓根螺釘是一項具有挑戰性的技術，徒手植釘難度較大，尤其伴側彎、椎體旋轉、椎弓根過細、脊髓偏移時，極易發生螺釘誤植[12]。研究報道 AIS 術中徒手植釘引起的骨皮質穿破率為 1.25%～14%，AIS 翻修患者中 20% 存在螺釘穿破骨皮質[11, 13-17]。Kwan 等[18]研究發現脊柱側彎手術中，腰椎椎弓根螺釘誤植率達 5%～41%、胸椎達 3%～51%。植釘錯誤可引起神經、脊髓及主動脈損傷，是 AIS 翻修的主要原因之一。本研究徒手組術后出現 2 例輕度神經根損傷，患者單側下肢放射性疼痛，CT 復查見相應節段螺釘突破椎弓根骨皮質，經營養神經、脫水治療后癥狀消失。
隨著數字骨科技術不斷發展，骨科機器人也逐漸應用于 AIS 矯形手術中。翟功偉等[19]的對比研究顯示機器人輔助 AIS 手術可提高椎弓根植釘準確性、降低輻射量、減少術中出血，縮短患者術后住院時間，有利于患者恢復。Devito 等[20]在 80 例 AIS 手術中采用機器人輔助植釘，其中 A 級植釘率達 95%，術后無植釘相關并發癥發生。
“天璣”骨科機器人系統是我國第一臺具有完全自主知識產權的骨科手術機器人，可輔助脊柱及創傷骨科內固定定位，具有微創、精準、操作安全便捷等優點。本研究機器人組即在該機器人輔助下順利植釘，術后影像學評價顯示植釘分級及準確率均明顯高于徒手組。一項研究結果顯示與傳統植釘技術相比，計算機導航輔助植釘可以明顯縮短植釘時間[21]。本研究機器人組螺釘植入時間也較徒手組明顯縮短，術中調釘次數也減少，差異有統計學意義；分析原因為機器人組首先在操作臺上精準地模擬螺釘軌跡及其長度、直徑，降低了術中植釘失誤可能性以及因螺釘尺寸不合適造成的二次植釘。此外，在調釘過程中存在的釘道出血不可忽視，由于機器人組調整植釘次數減少，故術中出血量也明顯少于徒手組。
3.2 機器人輔助植釘優缺點
優點：① 機器人可將脊柱圖像三維立體化輸出完成術前規劃，并且機械臂穩定性強，操作簡單及可重復性好，可以消除因醫師技術水平差異造成的手術效果差異；② 提前規劃螺釘直徑、長度及植釘角度，使植釘更精準、快捷，減少了因植釘失誤造成的血管、神經損傷，從而降低手術相關并發癥發生率；③ 提高了一次性植釘成功率，縮短植釘時間，避免了改道過程中釘道出血，有效減少術中出血。
缺點：① 術前螺釘位置規劃需術者在機器人軟件中完成，對術者機器人操作經驗要求高；② 機器人成本及設備相關維護費用較高；③ 缺乏實時跟蹤系統，患者體位發生微動就會影響植釘準確性，尤其是 AIS 患者椎旁肌肉松解后部分椎體可能發生移動，與提前規劃的螺釘位置有一定偏差，此時需重新調整規劃；③ AIS 患者脊柱畸形復雜多樣，無論是冠狀面、矢狀面、橫斷面都存在一定旋轉畸形且固定節段長，因此術中需采用機器人三維模式采集固定脊柱節段三維影像數據至少 2 次及以上，增加了輻射暴露。
3.3 機器人輔助植釘注意事項
① 機械臂位置鎖定后，C 臂 X 線機攝片時注意避免碰撞機械臂；② 為了降低機器人輔助植釘錯誤率，每次 CT 椎體數據采集不應超過 4 個節段；③ 定位套筒緊貼骨面，避免肌肉牽拉導致套筒滑移影響導針植入準確性；④ 對于嚴重旋轉椎體，在機器人輔助植入導針后應攝正側位 X 線片，以及時驗正螺釘位置；⑤ 患者體位始終保持不變，避免因體位改變導致與螺釘規劃位置產生偏差，影響植釘準確度。
綜上述，AIS 患者后路矯形術中機器人輔助植釘不僅更精準、微創，而且安全、節約手術時間。但本研究病例數有限，隨訪時間較短，結論需要大樣本前瞻性隨機對照研究進一步驗證。
作者貢獻：陳豪杰、董亮負責研究設計及實施、數據收集整理及統計分析、論文撰寫；劉團江負責研究實施，論文修改；朱賢友負責文章審核。
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。
機構倫理問題：研究方案經西安交通大學附屬紅會醫院倫理委員會批準（202103060）。
青少年特發性脊柱側彎（adolescent idiopathic scoliosis，AIS）是以脊柱某一個或多個節段向側方彎曲并伴椎體旋轉的復雜三維畸形，發病率為 1.05%～4%，隨著青少年生長發育，畸形會進行性加重[1-4]。AIS 不僅影響患者體型、心理健康，嚴重時可引起胸腰背部疼痛、心肺功能障礙以及壓迫神經。早期可行支具治療，對于支具治療無效且側彎呈進行性發展或 Cobb 角>40° 者需手術矯正[5-7]。
近年來，臨床 AIS 矯形常采用經后路椎弓根釘棒系統內固定術，能獲得較好療效[8-9]。但此類患者通常胸椎椎弓根細小、發育異常，同時伴椎體旋轉，術中徒手準確植釘有一定困難[9]。隨著計算機導航技術的發展，骨科機器人系統逐漸用于脊柱手術輔助植釘，提高了植釘準確性[10]。現回顧分析后路矯形植骨融合內固定術治療的 AIS 患者臨床資料，比較徒手與機器人輔助植釘的術中出血量、手術時間、植釘準確度及手術相關并發癥發生情況，以期進一步明確 AIS 矯形術中機器人輔助植釘是否存在優勢。報告如下。
1 臨床資料
1.1 患者選擇標準
納入標準：① 患者年齡 10～18 歲，其中女性患者需已初潮；② AIS 患者，脊柱全長冠狀位 X 線片測量主彎 Cobb 角>40°～50°；③ 經支具治療無效且側彎呈進行性發展；④ 行后路矯形植骨融合內固定術，且手術由參與機器人操作 10 次以上的高年資骨科醫師完成。
排除標準：① 伴半椎體；② 合并嚴重心肺功能、凝血功能障礙；③ 合并嚴重脊髓、神經損傷；④ 合并嚴重內科疾病，無法耐受手術者。
2018 年 6 月—2019 年 12 月，共 46 例患者符合選擇標準納入研究。其中 22 例術中采用機器人輔助植釘（機器人組），24 例采用徒手植釘（徒手組）。
1.2 一般資料
機器人組：男 4 例，女 18 例；年齡 11～18 歲，平均 13.9 歲。身體質量指數（18.92±1.01）kg/m2。Lenke 分型：1AN 型 7 例，1A+型 2 例，3CN 型2 例，1BN 型 2 例，4C+型 3 例，5CN 型 6 例。
徒手組：男 5 例，女 19 例；年齡 11～18 歲，平均 14.1 歲。身體質量指數（19.79±1.95）kg/m2。Lenke 分型：1AN 型 9 例，1A+型 2 例，3CN 型 3 例，1BN 型 2 例，5CN 型 6 例，2A?型 2 例。
兩組患者性別、年齡、身體質量指數、Lenke 分型以及術前主彎 Cobb 角、疼痛視覺模擬評分（VAS）、日本骨科協會（JOA）評分等一般資料比較，差異均無統計學意義（P>0.05），具有可比性。見表 1、2。
表1
兩組手術前后 VAS 及 JOA 評分比較（）
Table1.
Comparison of VAS and JOA scores before and after operation in the two groups ()
表2
兩組手術前后主彎 Cobb 角比較（，°）
Table2.
Comparison of Cobb angle of main curve before and after operation in the two groups (, °)
1.3 手術方法
1.3.1 機器人組
本組采用“天璣”骨科機器人（北京天智航醫療科技股份有限公司）輔助手術。全麻下，患者取俯臥位。C 臂 X 線機攝脊柱正側位片，確定遠、近端固定椎后，沿固定節段相應水平脊柱后正中線切開皮膚，逐層切開皮下、腰背筋膜，骨膜下剝離椎旁肌，顯露固定節段椎體棘突、椎板及關節突關節，在棘突上安裝示蹤器。
采用 C 臂 X 線機依次掃描需固定節段（每次掃描不超過 4 個椎體）；將掃描數據傳送至機器人操作工作站，在機器人操作臺對每個節段逐一辨識、標記、分割，調整椎弓根掃描層面，設定螺釘進釘點、螺釘尺寸及植入方向，從三維圖像的冠狀面、矢狀面、橫斷面仔細檢查螺釘位置，確定無誤后將機械臂末端標定尺替換成導向器，運行機器人。
機械臂被指示移動至選定軌跡相應位置后，使用電鉆在導向器輔助下依次植入導針，然后在導針引導下攻絲并擰入螺釘。每植入 4 個椎體的螺釘需行正側位透視，檢查螺釘位置；如螺釘位置明顯不當，需在機器人操作臺調整規劃后重新植入。確定螺釘位置無誤后，選取適當長度連接棒，預彎后通過旋棒技術矯正脊柱畸形。透視下明確畸形矯正滿意、內固定物位置良好后，依次擰緊螺帽，安裝橫連。處理植骨床，將切取的棘突、椎板骨質修剪成顆粒狀，混合人工骨（山西奧瑞生物材料有限公司）后，行固定節段植骨融合。徹底止血并觀察無活動性出血，反復沖洗切口，術區置引流管 1 根，逐層縫合關閉切口，無菌敷料包扎。見圖 1。
圖1
機器人輔助植釘示意圖
a. 安裝示蹤器及合適的導向器；b. 在機器人操作臺進行規劃；c. 在機器人導向器引導下植入導針；d. 在導針引導下對釘道進行攻絲；e. 在導針引導下植入螺釘
Figure1. Schematic diagram of robot-assisted pedicle screw implantationa. Installing tracer and suitable guide; b. Planning on the robot operating platform; c. Implanting the guide needle under the guidance of the robot guide; d. Expanding of the pedicle screw path under the guidance of the guide needle; e. Implanting screws under the guidance of the guide needle
1.3.2 徒手組
根據影像學檢查結果確定截骨節段、螺釘進釘點以及螺釘尺寸。全麻下，患者取俯臥位，C 臂 X 線機攝脊柱正側位片，確定遠、近端固定椎，沿固定節段相應水平脊柱后中線切開皮膚，逐層切開皮下、腰背筋膜，骨膜下剝離椎旁肌，顯露固定節段椎體棘突、椎板及關節突關節，通過大致解剖位置判斷進釘點，依次植入螺釘。透視下明確螺釘位置無誤后擰緊螺帽，安裝橫連。植骨及切口處理同機器人組。
1.4 術后處理
兩組患者術后處理方法一致。常規給予預防感染、多模式鎮痛、消腫以及補充血容量、電解質、營養支持等治療。待引流量約為 50 mL/d 時拔除引流管，囑患者開始佩戴支具下地活動。術后定期門診復查。
1.5 療效評價指標
記錄術中出血量、植釘時間、術中調釘次數以及末次隨訪時 VAS 評分、JOA 評分。其中，植釘時間=每例患者全部螺釘植入所需時間/該例患者總螺釘數，全部螺釘植入所需時間為開始作切口至全部螺釘植入完成的時間。
手術前后攝脊柱全長正側位以及凸側側屈位 X 線片，測量主彎 Cobb 角，按以下公式計算脊柱矯正率，（術前主彎 Cobb 角–術后主彎 Cobb 角）/術前主彎 Cobb 角×100%。Cobb 角由 2 名脊柱外科醫生測量，取均值。
拔除引流管后對固定節段行 CT 掃描，層厚 1.25 mm，在 PACS 系統上通過 PacsClient 軟件按照 Gertzbein 等[11]的分級法評估每枚螺釘位置，共分為 5 級。A 級，椎弓根骨皮質完整；B~E級，螺釘穿透椎弓根骨皮質，穿透厚度分別<2 mm、2～4 mm、4～6 mm、≥6 mm。其中，A、B 級為植釘準確，C、D、E 級為植釘錯誤，計算植釘準確率。
1.6 統計學方法
采用 SPSS23.0 統計軟件進行分析。計量資料均符合正態分布，以均數±標準差表示，組間比較采用獨立樣本 t 檢驗，組內比較采用配對 t 檢驗；計數資料以率表示，組間比較采用 χ2 檢驗或 Fisher 確切概率法；等級資料組間比較采用秩和檢驗；檢驗水準 α=0.05。
2 結果
兩組手術均順利完成；機器人組術中出血量、植釘時間以及術中調釘次數均少于徒手組，差異有統計學意義（P<0.05）。見表 3。機器人組 1 例切口愈合不良，徒手組 2 例輕度神經根損傷、2 例切口愈合不良，兩組并發癥發生率分別為4.5%及16.7%，組間比較差異無統計學意義（P=0.667）。對于切口愈合不良患者，經積極清潔換藥、補充營養后，切口愈合；對于神經根損傷患者，給予脫水、營養神經等治療，2 個月后殘留神經癥狀消失。
表3
兩組術中出血量、植釘時間及調釘次數比較（）
Table3.
Comparison of intraoperative blood loss, pedicle screw implantation time, and intraoperative pedicle screw adjustment times between the two groups ()
兩組患者術后均獲隨訪，隨訪時間 3～9 個月，平均 6.4 個月。兩組末次隨訪時 VAS 評分、JOA 評分均優于術前，差異有統計學意義（P<0.05）；VAS 評分、JOA 評分手術前后差值組間比較，差異均無統計學意義（P>0.05）。見表 1。
術中機器人組共植入 343 枚螺釘，螺釘位置分級達 A 級 259 枚、B 級 48 枚、C 級 19 枚、D 級 10 枚、E 級 7 枚，植釘準確率為 89.5%；徒手組植入 374 枚螺釘，其中 A 級 235 枚、B 級 61 枚、C 級 37 枚、D 級 24 枚、E 級 17 枚，植釘準確率為 79.1%。兩組植釘位置分級及植釘準確率比較，差異均有統計學意義（Z=?3.964，P=0.000；χ2=14.361，P=0.000）。
影像學復查顯示兩組患者脊柱側彎畸形均獲得良好矯形，末次隨訪時主彎 Cobb 角均較術前減小，差異有統計學意義（P<0.05）；手術前后差值組間比較差異無統計學意義（t=0.999，P=0.323）。見表2。機器人組脊柱矯正率為 79.82%±5.33%，徒手組為 79.62%±5.58%，差異無統計學意義（t=0.120，P=0.905）。見圖 2、3。
圖2
機器人組患者，女，15 歲，AIS（Lenke 1AN 型）脊柱全長正側位 X 線片
a. 術前；b. 術后 3 個月
Figure2. Spinal full-length anteroposterior and lateral X-ray films of a 15-year-old female patient with AIS (Lenke classification of type 1AN) in the robot groupa. Before operation; b. At 3 months after operation
圖3
徒手組患者，男，16 歲，AIS（Lenke 5CN 型）脊柱全長正側位 X 線片
a. 術前；b. 術后 3 個月
Figure3. Spinal full-length anteroposterior and lateral X-ray films of a 16-year-old male patient with AIS (Lenke classification of type 5CN) in the control groupa. Before operation; b. At 3 months after operation
3 討論
3.1 徒手及機器人輔助植釘療效比較
AIS 矯形術中成功、安全植入椎弓根螺釘是一項具有挑戰性的技術，徒手植釘難度較大，尤其伴側彎、椎體旋轉、椎弓根過細、脊髓偏移時，極易發生螺釘誤植[12]。研究報道 AIS 術中徒手植釘引起的骨皮質穿破率為 1.25%～14%，AIS 翻修患者中 20% 存在螺釘穿破骨皮質[11, 13-17]。Kwan 等[18]研究發現脊柱側彎手術中，腰椎椎弓根螺釘誤植率達 5%～41%、胸椎達 3%～51%。植釘錯誤可引起神經、脊髓及主動脈損傷，是 AIS 翻修的主要原因之一。本研究徒手組術后出現 2 例輕度神經根損傷，患者單側下肢放射性疼痛，CT 復查見相應節段螺釘突破椎弓根骨皮質，經營養神經、脫水治療后癥狀消失。
隨著數字骨科技術不斷發展，骨科機器人也逐漸應用于 AIS 矯形手術中。翟功偉等[19]的對比研究顯示機器人輔助 AIS 手術可提高椎弓根植釘準確性、降低輻射量、減少術中出血，縮短患者術后住院時間，有利于患者恢復。Devito 等[20]在 80 例 AIS 手術中采用機器人輔助植釘，其中 A 級植釘率達 95%，術后無植釘相關并發癥發生。
“天璣”骨科機器人系統是我國第一臺具有完全自主知識產權的骨科手術機器人，可輔助脊柱及創傷骨科內固定定位，具有微創、精準、操作安全便捷等優點。本研究機器人組即在該機器人輔助下順利植釘，術后影像學評價顯示植釘分級及準確率均明顯高于徒手組。一項研究結果顯示與傳統植釘技術相比，計算機導航輔助植釘可以明顯縮短植釘時間[21]。本研究機器人組螺釘植入時間也較徒手組明顯縮短，術中調釘次數也減少，差異有統計學意義；分析原因為機器人組首先在操作臺上精準地模擬螺釘軌跡及其長度、直徑，降低了術中植釘失誤可能性以及因螺釘尺寸不合適造成的二次植釘。此外，在調釘過程中存在的釘道出血不可忽視，由于機器人組調整植釘次數減少，故術中出血量也明顯少于徒手組。
3.2 機器人輔助植釘優缺點
優點：① 機器人可將脊柱圖像三維立體化輸出完成術前規劃，并且機械臂穩定性強，操作簡單及可重復性好，可以消除因醫師技術水平差異造成的手術效果差異；② 提前規劃螺釘直徑、長度及植釘角度，使植釘更精準、快捷，減少了因植釘失誤造成的血管、神經損傷，從而降低手術相關并發癥發生率；③ 提高了一次性植釘成功率，縮短植釘時間，避免了改道過程中釘道出血，有效減少術中出血。
缺點：① 術前螺釘位置規劃需術者在機器人軟件中完成，對術者機器人操作經驗要求高；② 機器人成本及設備相關維護費用較高；③ 缺乏實時跟蹤系統，患者體位發生微動就會影響植釘準確性，尤其是 AIS 患者椎旁肌肉松解后部分椎體可能發生移動，與提前規劃的螺釘位置有一定偏差，此時需重新調整規劃；③ AIS 患者脊柱畸形復雜多樣，無論是冠狀面、矢狀面、橫斷面都存在一定旋轉畸形且固定節段長，因此術中需采用機器人三維模式采集固定脊柱節段三維影像數據至少 2 次及以上，增加了輻射暴露。
3.3 機器人輔助植釘注意事項
① 機械臂位置鎖定后，C 臂 X 線機攝片時注意避免碰撞機械臂；② 為了降低機器人輔助植釘錯誤率，每次 CT 椎體數據采集不應超過 4 個節段；③ 定位套筒緊貼骨面，避免肌肉牽拉導致套筒滑移影響導針植入準確性；④ 對于嚴重旋轉椎體，在機器人輔助植入導針后應攝正側位 X 線片，以及時驗正螺釘位置；⑤ 患者體位始終保持不變，避免因體位改變導致與螺釘規劃位置產生偏差，影響植釘準確度。
綜上述，AIS 患者后路矯形術中機器人輔助植釘不僅更精準、微創，而且安全、節約手術時間。但本研究病例數有限，隨訪時間較短，結論需要大樣本前瞻性隨機對照研究進一步驗證。
作者貢獻：陳豪杰、董亮負責研究設計及實施、數據收集整理及統計分析、論文撰寫；劉團江負責研究實施，論文修改；朱賢友負責文章審核。
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。
機構倫理問題：研究方案經西安交通大學附屬紅會醫院倫理委員會批準（202103060）。
