机器人辅助椎弓根置钉进针精准度分析

椎弓根螺钉内固定是脊柱外科最常用的手术方法之一，对患者术后脊柱生物力学的恢复起着极大的作用。脊椎椎弓根形态复杂，并具有一定的变异性，亚洲人群脊柱椎弓根平均宽度约为8mm，这对椎弓根螺钉的精准植入造成很大困扰。在无导引置钉的情况下，往往容易造成一系列的并发症，比如神经及血管损伤、内脏损伤及椎体稳定性下降等。那么如何提高椎弓根置钉的精准度呢？

来自于台湾高雄医科大学的学者，在本文中回顾性分析了在2013年1月至2015年1月期间，126位在高雄医科大学医院接受以色列Renaissance机器人辅助导引完成椎弓根螺钉内固定以纠正退行性腰椎病或脊柱滑脱的患者。其中在手术机器人的导引操控下完成了662次椎弓根螺钉的植入和49次克氏针的进针。手术机器人辅助完成手术的适应症是在保守治疗失败的情况下，持续性的神经压迫、顽固背痛以及脊柱畸形的演变。

入选标准是诊断为退行性腰病，且年龄都大于20岁，在保守治疗至少6个月的情况下依然无好转，由手术机器人辅助完成椎弓根置入螺钉，术后随访12个月。

图1术中克氏针定位进针流程及效果展示

其中定义偏差超过3mm便为不良，术后99%的进针定位都是较好的。

表1术中出血、手术时间和

术中X光照射次数等数据展示

手术机器人的操作步骤主要分以下四个步骤

1、术前计划:对患者的脊柱进行断层 (CT) 扫描，并重建脊柱的三维平面，选择最佳的置钉进针定位策略。

2、安装:将机器人的部件安装在患者的骨性结构上，并保证术中其机器系统得以稳定。其引导系统的机械臂也固定在脊柱骨结构上，以保持其手术指导功能。

3、校准:手术机器人的引导系统，将通过比较两张术中片子(一张正位图和斜位图)，自动地将术前的影像校准为当前手术图像。

4、钻孔进针:手术机器人被安装在一个机械臂上，通过移动调整至术前计划中选择的进针位置。在机器人开始钻孔后，机械臂将导管导引进入椎弓根。此时，手术机器人先会进行克氏针进针。

术后分析

出现不准确的克氏针进针的原因主要分为5类:术前计划、安装、校准、钻孔和机器人的装配。

• 术前规划的误差则主要可能是因为外展角不足的问题。

• 安装错误则可能是因为机器人相对于椎体的过度移动。

• 校准错误被定义为当校准误差超过1mm时的偏差。

• 钻孔偏差主要是由于来自于周壁软组织所带来的压力，而造成的角度偏差。

• 机器人装配误差则是定义为设备组装的正常标准误差。

术后结果

表2概括术中克氏针进针精准度

表3图2克氏针进针可能

产生偏差的可能性分析及比率

表4术后ODI和VAS评分

图3示例术前规划误差造成的克氏针进针点不佳

图4打孔过程中可能发生的误差偏移情况

比如软组织挤压、骨性组织表面的水平滑移或垂直移位等

图5套管在骨性斜坡面侧向滑移

到椎间关节面中的案例

图6两种规避钻孔产生偏差的技巧

• 一种是标准方式，钻孔前，将钻头收入套管内。

• 一种是反滑移的方式，通过套管的左右偏移减缓周围软组织的挤压力。

本文清晰的展现了手术机器人在进针和椎弓根置钉方面的精准性，但也提出了五种可能造成进针偏差的主要因素，并就以各种情况作了详尽分析。当然，本文还有一个遗憾在于，未能考虑所有的非机械因素，如骨质疏松、肥胖及先前可能做过的其他脊柱手术的影响。这些都需要进一步的研究来综合分析，在病例数量上也需要有所提高。在这个过程中，不得不承认的是，手术医生的手术技能、经验和技术的差异度都将影响到最终的进针精准度。