骨科手术机器人辅助技术在颈椎手术中的应用进展_孙文熙.pdf

实用医学杂志2023年第39卷第9期The Journal of Practical Medicine2023 Vol.39 No.9骨科手术机器人辅助技术在颈椎手术中的应用进展孙文熙1杨一帆2林锐2赵帅2刘秉新1王洪伸2李永津2陈博来21广州中医药大学第二临床医学院（广州 510405）；2广东省中医院脊柱微创中心（广州 510120）【摘要】与其他外科领域相比，手术机器人对脊柱手术相对较新。随着颈椎手术技术的发展，微创技术因创伤小、恢复快等优势被越来越多的采用，但同时带来更多的射线暴露。骨科手术机器人可以实现术中导航及辅助置钉等功能，减少术者的射线暴露，提高置钉准确率及安全性。近年来，骨科手术机器人的接受度逐渐提高，临床应用逐渐增多。本文综述骨科手术机器人在颈椎手术中的应用进展，分析现有骨科手术机器人辅助颈椎手术的研究，总结机器人技术的应用术式与疗效，并探讨未来的发展方向。【关键词】骨科手术机器人；导航；颈椎手术；微创【中图分类号】R6Application progress of orthopedic robotic assistance in cervical surgerySUN Wenxi*，YANG Yifan#，LINRui，ZHAO Shuai，LIU Bingxin，WANG Hongshen，LI Yongjin，CHEN Bolai.*Second Clinical Medical College ofGuangzhou University of Chinese Medicine，Guangzhou 510405，China；#Spinal Minimally Invasive Center，Guangdong Hospital of Traditional Chinese Medicine，Guangzhou 510120，ChinaCorresponding author：CHEN BolaiEmail：【Abstract】Compared with other surgical fields，surgical robotics is relatively new to spine surgery.Withthe development of cervical spine surgery techniques，minimally invasive techniques are being increasingly adoptedfor their advantages of less trauma and faster recovery，but at the same time bring more exposure to radiation.Theorthopaedic surgical robot allows for intraoperative navigation and assisted nail placement，reducing operator exposure to radiation and improving nail placement accuracy and safety.In recent years，the acceptance of orthopaedicsurgical robots has increased and their clinical use has grown.This article reviews the progress of orthopaedic surgical robots in cervical spine surgery，analyses existing research on orthopaedic surgical roboticassisted cervicalspine surgery，summarises the application and efficacy of robotic technology，and discusses the future direction ofdevelopment.【Key words】orthopedic robot；navigation；cervical surgery；minimally invasive综 述在过去的十年间，脊柱外科取得了重大发展，使脊柱外科更微创、更精准和更安全，并有助于减少并发症和改善患者预后。这主要得益于手术技术与理念等方面的创新，其中很重要的一项技术是骨科手术机器人。自 1985 年 PUMA 机器人参与完成了历史上第一台机器人辅助手术以来，已有 20 余款脊柱领域的机器人出现1-2。近年来，骨科手术机器人不断应用于颈椎手术中，目前常用于椎弓根螺钉置入，以提升置钉的准确性，避免损伤邻近的脊髓、神经根和椎动脉3。当今最受到关注的骨科手术机器人包括ROSA One Spine、Excelsius GPS、Mazor X、Cirq机器人和天玑骨科手术机器人等。多数骨科手术机器人的临床应用节段在胸腰椎，发挥术中导航和辅助置钉等作用，脊柱领域主流骨科手术机器人的详细信息见表 14-5。骨科手术机器人在颈椎手术中的应用尚未得到广泛探索。本文旨在分析现有骨科手术机器人辅助颈椎手术的研究，总结机器人技术的应用术式与疗效，并探讨未来发展方向。1在上颈椎手术中的应用骨科医生通常需要长时间的培养和经验积累才能够完成上颈椎螺钉内固定手术，上颈椎因解剖结构复杂、毗邻重要结构，需要极高的手术精度，而同时因骨折、先天畸形等使上颈椎解剖形态发生改变时，手术难度往往更大。寰椎钉道毗邻椎动脉、神经根和高位脊髓等重要解剖结构6。传统方法由于手术视野限制及解剖结构复杂，医doi：10.3969/j.issn.10065725.2023.09.021基金项目：国家自然科学基金（编号：82174396）；广州市科技计划项目（编号：202102010012）；广东省普通高校创新团队项目（编 号：2021KCXTD020）；广 东 省 中 医 药 局 科 研 项 目（编 号：20212068）通信作者：陈博来Email：孙文熙、杨一帆为本文共同第一作者1179实用医学杂志2023年第39卷第9期The Journal of Practical Medicine2023 Vol.39 No.9生在徒手置钉时螺钉易穿出骨皮质，导致螺钉错位或邻近组织损伤，因而对医生来说有极其陡峭的学习曲线。应用骨科手术机器人可显著提高置钉准确性，但目前仅有少量文献报道，仍缺少长期随访与进一步的临床试验验证。临床上对提高精确度的需求推动着置钉方法的不断进步，但仍无法避免椎动脉、神经根和高位脊髓损伤的风险7。应用传统方法即根据解剖标志盲打时由于不能实时看到开路器或螺钉的位置，置钉准确性无法保证。随着骨科手术机器人在上颈椎手术中的尝试应用与不断改进，目前取得了不错的成果。1.1齿状突螺钉置入术前路螺钉固定治疗齿状突骨折已被证明是有效的，适用于 AndersonDAlonzo型骨折，这种方法可保持寰枢关节的活动度，然而置钉的难度极高8。主要因螺钉的完美置入需要一个极为苛刻的角度，且深度也需严格把控。TIAN 等9在 2016 年首次报道了运用骨科手术机器人辅助实施前路齿状突螺钉固定。其运用天玑骨科手术机器人为1例61岁的Anderson 型骨折女性实施前路螺钉固定，螺钉置入的偏差为0.9 mm，没有发现术中并发症，患者在2周后的影像学结果满意。传统透视因体位因素可能需多次拍摄才能获得 C2 椎体或椎弓根轴视图10。空心钉在上颈椎椎弓根内走行通道狭窄，若初次置入的位置不理想，调整位置将变得非常困难。骨科手术机器人的应用提高了该术式的安全性和准确性。1.2机器人辅助寰枢椎螺钉内固定术后路寰枢椎内固定术通常认为是治疗寰枢椎不稳以及脱位的经典术式11。寰枢椎经关节螺钉植骨融合固定术（Magerl 技术）和 C1 侧块螺钉联合 C2 椎弓根螺钉固定术（Harms技术）是上颈椎后路内固定术中最常用的两种技术12。TIAN等7首次将骨科手术机器人应用于后路 C1C2 经关节螺钉内固定术13，其为1例43岁寰枢椎畸形的男性行骨科手术机器人辅助后路 C1C2 经关节螺钉内固定术，置钉偏差仅为0.879 8 mm，术中无并发症，术后CT未显示螺钉出现穿孔或松动。结果表明骨科手术机器人辅助置钉的准确性高。FARAH 等14首次报道使用Cirq机器人辅助经皮后路C1C2固定治疗枢椎骨折（Hangman骨折）LevineEdwardser II 型的经验，使用Cirq机器人进行后路经皮固定，术中放置了4颗螺钉，评级均为可接受，患者接受的辐射剂量为 4.13 mSv，术者接受的辐射剂量为 0mSv。机器人辅助可提高后路寰枢椎螺钉定位的准确性，并减少患者及术者的辐射暴露。AMANDA等15报道2例Excelsius GPS机器人辅助C1C2经关节螺钉内固定术，提示术中机器人辅助可提高C1C2经关节螺钉放置准确率并有助于避免损伤。夏海军等16为5例Hangman骨折在天玑骨科手术机器人辅助下经皮置入C2 椎弓根钉，其中1例 LevineEdwards I 型，4 例为 LevineEdwards 型。术中无并发症，术后复查颈椎 X 线片显示颈椎稳定性均良好，无骨折成角或移位。术后CT显示骨折均愈合，螺钉均未穿透椎弓侧壁或椎动脉孔，术后患者仅需戴颈托固定 1 个月。表明骨科手术机器人辅助可提高C2椎弓根置钉的准确性，减少并发症的发生。枢椎椎弓根内侧为颈髓，外侧及下方为椎动脉孔，一旦损伤将出现严重并发症。但传统的透视辅助方法极为依赖医生的经验和手感，难以满足寰枢椎术中的高精度和安全性要求17。骨科手术机器人可以在置钉过程中提供准确的引导，减少医患辐射暴露，降低并发症发生率。1.3机器人辅助内镜下高位颈脊髓减压术黄韧带骨化引起的颈椎管狭窄伴脊髓型颈椎病比较少见，手术通常是首选的治疗方式。以往的外科手术通常需要辅助内固定，但可能会出现一些如大创伤、术中出血、伤口感染和内固定失败等问题。表1脊柱领域主流骨科手术机器人详细信息表Tab.1Detailed information on mainstream orthopaedic surgery robots in the spine sector骨科手术机器人国家/制造商适应证范围定位精度规划模式注册许可证手术切口骨质要求天玑骨科手术机器人中国/天智航脊柱全节段 0.8 mm2D规划或3D规划无FDA2016.11 CFDA微创或开放无ROSA One Spine美国/Zimmer Biomet胸腰椎节段脊柱：1.5 mm3D规划2016.1 FDA2019.12 CFDA微创或开放无Mazor X美国/Medtronic脊柱全节段脊柱：1.0 mm3D+2D规划2015.11 FDA2021.8 CFDA微创或开放无Cirq机器人德国/BrainLab脊柱全节段未知2D规划或3D规划2020.12 FDA无CFDA微创或开放无Excelsius GPS美国/Globus Medical脊柱全节段未知2D+3D规划2017.8 FDA无CFDA微创或开放无1180实用医学杂志2023年第39卷第9期The Journal of Practical Medicine2023 Vol.39 No.9陈博来团队首次报道了一种后路经皮全内镜颈椎板切除减压术治疗上颈椎管狭窄症并发脊髓型颈椎病的新型微创手术方法18。术中使用天玑骨科手术机器人辅助下完成精准穿刺，以及切除方向和范围的精确规划（图1），手术切口缩小至1 cm，术中几乎没有出血，没有遇到术中或术后手术并发症。患者住院时间2 d，4周后恢复工作。患者术后神经功能恢复明显改善，疼痛明显减轻。这种机器人辅助微创技术可以被认为是对传统减压手术的改良，但仅局限于对穿刺点的导航与切除方向与范围的规划。图1术前骨科手术机器人规划切除方向和范围Fig.1Preo