引用本文: 李佳鸿, 林书, 唐六一, 胡豇, 万仑, 张坤, 梁伟民, 王珊. 骨科机器人辅助下经皮固定小切口减压术治疗晚期胸腰椎转移瘤. 中国修复重建外科杂志, 2023, 37(9): 1113-1118. doi: 10.7507/1002-1892.202305040 复制
脊柱转移瘤是恶性肿瘤细胞从原发部位经血液循环等途径转移到脊柱,在脊柱部位发展成临床可见的病灶,据统计该病发病率逐年增加[1]。晚期脊柱转移瘤患者由于预期寿命短,临床以放、化疗等治疗为主,但合并脊髓受压、高钙血症、病理性骨折和严重骨痛等情况时,则需行姑息性减压稳定手术[2],而且术中减压后需长节段螺钉固定。传统开放手术创伤大、术中失血多,而此类患者大多营养不良、免疫功能下降,因此切口愈合困难及术后恢复时间长,治疗效果欠佳[3-4]。如何减少手术创伤、缩短术后康复时间成为临床关注重点。
近年来,骨科机器人已广泛用于辅助各种脊柱疾病手术 [5-11],特别是在胸腰椎骨折和腰椎退行性疾病,具有精度高、创伤小、可重复性好等优点,获得较好疗效[10-11],但目前国内将其用于辅助晚期胸腰椎转移瘤治疗的相关研究较少。为此,我们进行了一项回顾性研究,通过与传统开放手术比较,总结骨科机器人辅助下经皮固定小切口减压术治疗晚期胸腰椎转移瘤的有效性以及疗效差异。报告如下。
1 临床资料
1.1 一般资料
纳入标准:① 伴脊髓受压的胸腰椎转移瘤(T5~L4);② 脊柱肿瘤不稳定评分(SINS)[12]>7分;③ 接受姑息性减压稳定手术治疗。排除标准:① 手术减压范围超过2个节段或需要跳跃性椎管减压;② 患者功能状态Karnofsky评分[13]<30分;③ 脊柱转移瘤Tomita评分[14]<4分或Tokuhashi评分[15]>11分;④ 临床资料不全或不能耐受手术。
2017年6月—2021年1月,共57例患者符合选择标准纳入研究。其中26例接受骨科机器人辅助下经皮固定小切口减压术(机器人组),31例接受传统开放手术(传统组)。两组患者性别、年龄、身体质量指数、病变节段、原发肿瘤部位以及术前Tokuhashi评分、Tomita评分、SINS评分、疼痛视觉模拟评分(VAS)、Oswestry 功能障碍指数(ODI)、Karnofsky评分、神经功能Frankel分级等基线资料比较,差异均无统计学意义(P>0.05)。见表1。
1.2 手术方法
两组手术均由3名高年资脊柱专业医师主刀完成,采用全身麻醉、患者取俯卧位。机器人组应用“天玑”第3代骨科机器人(北京天智航医疗科技股份有限公司),由机械臂系统、光学跟踪系统、手术规划系统及导航系统等组成。内固定系统:机器人组LintC矫形脊柱内固定系统,传统组VALEN矫形脊柱内固定系统,均由常州鼎健医疗器械有限公司提供。
1.2.1 机器人组
C臂X线机透视下定位病变节段,在拟手术节段上1~2个节段棘突处作长1 cm切口,将患者跟踪器安装在棘突上。在机械臂基座上安装标定器,放置于固定节段皮肤表面准备注册;C臂X线机270° 连续扫描并注册,收集需要植钉椎体的实时数据并发送至工作站进行植钉规划,取下标定器并安装引导器,然后机械臂根据指令运行至指定位置,安装二级套筒;在二级套筒末端接触皮肤处作切口,使用电钻在套筒引导下置入导针;透视下明确导针位置无误后,顺导针拧入椎弓根螺钉。于病变节段作正中切口显露棘突、椎板、上下关节突和黄韧带并切除,暴露硬膜并行硬膜外周围减压以产生至少2~3 mm硬膜间隙。若减压完成后病变节段椎体结构较完整且考虑骨水泥注入后早期不易移位,则选择在病椎注入骨水泥,本组2例经椎弓根残端植入骨水泥。安装连接棒,彻底止血,安置引流管并逐层缝合。
1.2.2 传统组
C臂X线机透视定位病变节段后,作后正中切口显露棘突、椎板、关节突和横突。在减压节段上、下至少2个节段徒手植入椎弓根螺钉固定。同机器人组方法切除病变节段棘突、椎板、上下关节突和黄韧带,暴露硬膜并行硬膜外周围减压。本组3例经椎弓根残端植入骨水泥。安装连接棒,彻底止血,安置引流管并逐层缝合。
1.3 术后处理及疗效评价指标
两组术后处理方法一致,均给予预防感染、镇痛、补液等对症治疗,待术后引流量<50 mL时拆除引流管,在医生指导下进行功能康复锻炼。
记录并比较两组以下指标:① 手术时间、住院时间、住院费用、术中失血量、术后引流量、重症监护室(intensive care unit,ICU)观察时间(从进入ICU开始至返回普通病房结束)。② 患者输血情况,输血标准为血红蛋白<70 g/L。③ 并发症发生情况,包括切口并发症、硬膜撕裂、肺部感染、尿路感染。④ 术前及术后7 d、1个月、3个月,采用VAS评分评价疼痛程度。⑤ 术前及术后3个月,采用ODI评估患者生活质量,Karnofsky评分评估患者体能状态,Frankel分级评估患者神经功能情况。其中,ODI及Karnofsky评分计算手术前后差值(变化值)进行组间比较;基于手术前后Frankel分级变化,将神经功能改善程度分为改善(分级较术前提升)、无变化、加重(分级较术前降低)3个等级。⑥ 术后4 d内复查CT,参照Gertzbein-Robbins分级标准[16]评估植钉准确性,其中A 级椎弓根皮质无侵及,B 级皮质穿透<2 mm,C 级皮质穿透2~4 mm,D 级皮质穿透4~6 mm,E级皮质穿透≥6 mm。
1.4 统计学方法
采用SPSS22.0统计软件进行分析。计量资料行正态性检验,均符合正态分布,以均数±标准差表示,组间比较采用独立样本t检验;两组多时间点间比较采用重复测量方差分析,若不满足球形检验,采用Greenhouse-Geisser法进行校正,同一组别不同时间点间比较采用Bonferroni法,同一时间点不同组别间比较采用多因素方差分析。计数资料组间比较采用χ2检验,等级资料采用秩和检验。两组生存时间比较采用Kaplan-Meier生存分析。检验水准α=0.05。
2 结果
术中机器人组及传统组分别植入257、316枚螺钉,术后4 d内CT检查示两组植钉准确性差异无统计学意义(P>0.05)。见图1、表2。与传统组相比,机器人组手术时间、住院时间、ICU观察时间缩短,术中失血量、术后引流量减少,差异均有统计学意义(P<0.05);住院费用、输血率及并发症发生率差异无统计学意义(P>0.05)。见表2。两组切口并发症患者中,除传统组2例再次手术清创缝合,其余均持续换药后愈合;硬膜撕裂者均予以术中修补,术后切口愈合良好;肺部感染和尿路感染者均给予敏感抗生素后治愈。
两组患者均获随访,随访时间8~32个月,平均14个月。两组患者术后各时间点VAS评分均低于术前,差异有统计学意义(P<0.05);术后7 d VAS评分两组间差异无统计学意义(P>0.05),但术后1、3个月机器人组优于传统组,差异有统计学意义(P<0.05)。见图2。机器人组术后ODI变化值优于传统组,差异有统计学差异(P<0.05);两组Karnofsky评分变化值、Frankel分级变化情况差异无统计学意义(P>0.05)。见表2。机器人组患者中位总生存时间为13个月 [95%CI(10.858,15.142)个月],传统组为15个月 [95%CI(13.349,16.651)个月],两组患者生存时间差异无统计学意义(χ2=0.561,P=0.454)。见图3。
3 讨论
目前,有关经皮固定小切口减压手术和开放手术治疗胸腰椎转移瘤术中植钉准确性的研究较少。本研究中,两组植钉准确性差异无统计学意义,提示机器人辅助下经皮固定方式可达到与开放手术相似的植钉准确性。
Morgen等[17]的一项关于随机对照研究发现,C臂X线机透视下经皮固定小切口减压术耗时长于传统开放手术;但已有研究明确机器人辅助经皮植钉耗时往往低于C臂X线机透视下经皮植钉[18-19]。本研究中机器人组手术时间较传统组明显缩短,除因植钉操作时间缩短外,分析还与脊柱晚期肿瘤需长节段固定,传统手术视野暴露和缝合时间均较长,延长整体手术时间有关。
术中失血是围术期管理重要组成部分之一,与患者输血率和并发症的发生息息相关[20]。本研究机器人组术中失血量及术后引流量明显低于传统组,术后仅2例输血,而传统组8例患者输血,说明机器人辅助固定小切口减压术可以减少患者术中失血。
围术期并发症的发生与多因素相关,传统开放手术并发症发生率较高,据报道达9.5%~40.1%[21-26]。本研究中,机器人组仅5例发生并发症,而传统组为11例。其中两组最常见并发症均为切口并发症,主要与肿瘤患者营养状况不佳及贫血有关。此外,传统组另一个突出的并发症为肺部感染(3例),分析与ICU观察时间和卧床时间较长等因素相关。
晚期脊柱转移瘤患者预期寿命较短,更短的住院时间对患者心理和后续放化疗治疗非常有利。术后患者是否需要在ICU观察和观察时间往往取决于麻醉师、骨科医生、ICU医生共同意见。本研究中机器人组ICU观察时间和住院时间明显短于传统组,可能与机器人组患者失血较少、并发症少有关。而传统组由于ICU观察时间、住院时间长以及并发症的发生,进而产生了更多住院费用。本研究中,机器人组患者需承担1万元机器人使用费,但两组患者住院费用差异无统计学意义。
在体能状态和神经功能评分方面,虽然机器人组使用小切口手术,但两组患者Karnofsky评分变化值和Frankel分级变化无明显差异。机器人组病椎切开减压切口长度一般为7~8 cm,通过该切口即可完成椎体后方附件切除以及对于脊髓腹侧肿瘤的切除减压,为患者后期立体定向放疗提供机会。但目前国内外骨科机器人均为刚性系统,主要集中在螺钉固定和肿瘤范围术中定位,尚无法实现对软组织或肿瘤组织的切除[11]。
在疼痛评估和生活质量方面,机器人组术后早期VAS评分明显低于传统组,可能是机器人辅助下对椎旁肌损伤更小,有利于患者康复。机器人组术后ODI变化值也优于传统组,说明对患者生活质量改善更有优势。本研究中两组患者生存时间差异无统计学意义,分析脊柱肿瘤患者生存时间与多因素相关,如原发肿瘤类型、其他骨外部位肿瘤转移情况、术后并发症、后续放化疗治疗效果等[27],因此单纯手术术式对患者生存时间影响有限。
综上述,相比传统开放手术,机器人辅助经皮固定小切口减压术治疗晚期胸腰椎转移瘤,在保证植钉准确性和不增加住院费用同时,改善术后VAS评分和ODI,缩短手术及住院时间,减少术中失血,在减少输血率和并发症方面具有潜在优势。
利益冲突 在课题研究和文章撰写过程中不存在利益冲突;经费支持没有影响文章观点和对研究数据客观结果的统计分析及其报道
伦理声明 研究方案经四川省医学科学院·四川省人民医院医学伦理委员会批准(2019年第298号)
作者贡献声明 李佳鸿:数据收集、整理、统计分析,绘图,文章撰写等;林书、唐六一、胡豇、万仑、张坤、王珊:科研设计、既往研究成果收集;梁伟民:文章的整体设计与内容修改、审阅
脊柱转移瘤是恶性肿瘤细胞从原发部位经血液循环等途径转移到脊柱,在脊柱部位发展成临床可见的病灶,据统计该病发病率逐年增加[1]。晚期脊柱转移瘤患者由于预期寿命短,临床以放、化疗等治疗为主,但合并脊髓受压、高钙血症、病理性骨折和严重骨痛等情况时,则需行姑息性减压稳定手术[2],而且术中减压后需长节段螺钉固定。传统开放手术创伤大、术中失血多,而此类患者大多营养不良、免疫功能下降,因此切口愈合困难及术后恢复时间长,治疗效果欠佳[3-4]。如何减少手术创伤、缩短术后康复时间成为临床关注重点。
近年来,骨科机器人已广泛用于辅助各种脊柱疾病手术 [5-11],特别是在胸腰椎骨折和腰椎退行性疾病,具有精度高、创伤小、可重复性好等优点,获得较好疗效[10-11],但目前国内将其用于辅助晚期胸腰椎转移瘤治疗的相关研究较少。为此,我们进行了一项回顾性研究,通过与传统开放手术比较,总结骨科机器人辅助下经皮固定小切口减压术治疗晚期胸腰椎转移瘤的有效性以及疗效差异。报告如下。
1 临床资料
1.1 一般资料
纳入标准:① 伴脊髓受压的胸腰椎转移瘤(T5~L4);② 脊柱肿瘤不稳定评分(SINS)[12]>7分;③ 接受姑息性减压稳定手术治疗。排除标准:① 手术减压范围超过2个节段或需要跳跃性椎管减压;② 患者功能状态Karnofsky评分[13]<30分;③ 脊柱转移瘤Tomita评分[14]<4分或Tokuhashi评分[15]>11分;④ 临床资料不全或不能耐受手术。
2017年6月—2021年1月,共57例患者符合选择标准纳入研究。其中26例接受骨科机器人辅助下经皮固定小切口减压术(机器人组),31例接受传统开放手术(传统组)。两组患者性别、年龄、身体质量指数、病变节段、原发肿瘤部位以及术前Tokuhashi评分、Tomita评分、SINS评分、疼痛视觉模拟评分(VAS)、Oswestry 功能障碍指数(ODI)、Karnofsky评分、神经功能Frankel分级等基线资料比较,差异均无统计学意义(P>0.05)。见表1。
1.2 手术方法
两组手术均由3名高年资脊柱专业医师主刀完成,采用全身麻醉、患者取俯卧位。机器人组应用“天玑”第3代骨科机器人(北京天智航医疗科技股份有限公司),由机械臂系统、光学跟踪系统、手术规划系统及导航系统等组成。内固定系统:机器人组LintC矫形脊柱内固定系统,传统组VALEN矫形脊柱内固定系统,均由常州鼎健医疗器械有限公司提供。
1.2.1 机器人组
C臂X线机透视下定位病变节段,在拟手术节段上1~2个节段棘突处作长1 cm切口,将患者跟踪器安装在棘突上。在机械臂基座上安装标定器,放置于固定节段皮肤表面准备注册;C臂X线机270° 连续扫描并注册,收集需要植钉椎体的实时数据并发送至工作站进行植钉规划,取下标定器并安装引导器,然后机械臂根据指令运行至指定位置,安装二级套筒;在二级套筒末端接触皮肤处作切口,使用电钻在套筒引导下置入导针;透视下明确导针位置无误后,顺导针拧入椎弓根螺钉。于病变节段作正中切口显露棘突、椎板、上下关节突和黄韧带并切除,暴露硬膜并行硬膜外周围减压以产生至少2~3 mm硬膜间隙。若减压完成后病变节段椎体结构较完整且考虑骨水泥注入后早期不易移位,则选择在病椎注入骨水泥,本组2例经椎弓根残端植入骨水泥。安装连接棒,彻底止血,安置引流管并逐层缝合。
1.2.2 传统组
C臂X线机透视定位病变节段后,作后正中切口显露棘突、椎板、关节突和横突。在减压节段上、下至少2个节段徒手植入椎弓根螺钉固定。同机器人组方法切除病变节段棘突、椎板、上下关节突和黄韧带,暴露硬膜并行硬膜外周围减压。本组3例经椎弓根残端植入骨水泥。安装连接棒,彻底止血,安置引流管并逐层缝合。
1.3 术后处理及疗效评价指标
两组术后处理方法一致,均给予预防感染、镇痛、补液等对症治疗,待术后引流量<50 mL时拆除引流管,在医生指导下进行功能康复锻炼。
记录并比较两组以下指标:① 手术时间、住院时间、住院费用、术中失血量、术后引流量、重症监护室(intensive care unit,ICU)观察时间(从进入ICU开始至返回普通病房结束)。② 患者输血情况,输血标准为血红蛋白<70 g/L。③ 并发症发生情况,包括切口并发症、硬膜撕裂、肺部感染、尿路感染。④ 术前及术后7 d、1个月、3个月,采用VAS评分评价疼痛程度。⑤ 术前及术后3个月,采用ODI评估患者生活质量,Karnofsky评分评估患者体能状态,Frankel分级评估患者神经功能情况。其中,ODI及Karnofsky评分计算手术前后差值(变化值)进行组间比较;基于手术前后Frankel分级变化,将神经功能改善程度分为改善(分级较术前提升)、无变化、加重(分级较术前降低)3个等级。⑥ 术后4 d内复查CT,参照Gertzbein-Robbins分级标准[16]评估植钉准确性,其中A 级椎弓根皮质无侵及,B 级皮质穿透<2 mm,C 级皮质穿透2~4 mm,D 级皮质穿透4~6 mm,E级皮质穿透≥6 mm。
1.4 统计学方法
采用SPSS22.0统计软件进行分析。计量资料行正态性检验,均符合正态分布,以均数±标准差表示,组间比较采用独立样本t检验;两组多时间点间比较采用重复测量方差分析,若不满足球形检验,采用Greenhouse-Geisser法进行校正,同一组别不同时间点间比较采用Bonferroni法,同一时间点不同组别间比较采用多因素方差分析。计数资料组间比较采用χ2检验,等级资料采用秩和检验。两组生存时间比较采用Kaplan-Meier生存分析。检验水准α=0.05。
2 结果
术中机器人组及传统组分别植入257、316枚螺钉,术后4 d内CT检查示两组植钉准确性差异无统计学意义(P>0.05)。见图1、表2。与传统组相比,机器人组手术时间、住院时间、ICU观察时间缩短,术中失血量、术后引流量减少,差异均有统计学意义(P<0.05);住院费用、输血率及并发症发生率差异无统计学意义(P>0.05)。见表2。两组切口并发症患者中,除传统组2例再次手术清创缝合,其余均持续换药后愈合;硬膜撕裂者均予以术中修补,术后切口愈合良好;肺部感染和尿路感染者均给予敏感抗生素后治愈。
两组患者均获随访,随访时间8~32个月,平均14个月。两组患者术后各时间点VAS评分均低于术前,差异有统计学意义(P<0.05);术后7 d VAS评分两组间差异无统计学意义(P>0.05),但术后1、3个月机器人组优于传统组,差异有统计学意义(P<0.05)。见图2。机器人组术后ODI变化值优于传统组,差异有统计学差异(P<0.05);两组Karnofsky评分变化值、Frankel分级变化情况差异无统计学意义(P>0.05)。见表2。机器人组患者中位总生存时间为13个月 [95%CI(10.858,15.142)个月],传统组为15个月 [95%CI(13.349,16.651)个月],两组患者生存时间差异无统计学意义(χ2=0.561,P=0.454)。见图3。
3 讨论
目前,有关经皮固定小切口减压手术和开放手术治疗胸腰椎转移瘤术中植钉准确性的研究较少。本研究中,两组植钉准确性差异无统计学意义,提示机器人辅助下经皮固定方式可达到与开放手术相似的植钉准确性。
Morgen等[17]的一项关于随机对照研究发现,C臂X线机透视下经皮固定小切口减压术耗时长于传统开放手术;但已有研究明确机器人辅助经皮植钉耗时往往低于C臂X线机透视下经皮植钉[18-19]。本研究中机器人组手术时间较传统组明显缩短,除因植钉操作时间缩短外,分析还与脊柱晚期肿瘤需长节段固定,传统手术视野暴露和缝合时间均较长,延长整体手术时间有关。
术中失血是围术期管理重要组成部分之一,与患者输血率和并发症的发生息息相关[20]。本研究机器人组术中失血量及术后引流量明显低于传统组,术后仅2例输血,而传统组8例患者输血,说明机器人辅助固定小切口减压术可以减少患者术中失血。
围术期并发症的发生与多因素相关,传统开放手术并发症发生率较高,据报道达9.5%~40.1%[21-26]。本研究中,机器人组仅5例发生并发症,而传统组为11例。其中两组最常见并发症均为切口并发症,主要与肿瘤患者营养状况不佳及贫血有关。此外,传统组另一个突出的并发症为肺部感染(3例),分析与ICU观察时间和卧床时间较长等因素相关。
晚期脊柱转移瘤患者预期寿命较短,更短的住院时间对患者心理和后续放化疗治疗非常有利。术后患者是否需要在ICU观察和观察时间往往取决于麻醉师、骨科医生、ICU医生共同意见。本研究中机器人组ICU观察时间和住院时间明显短于传统组,可能与机器人组患者失血较少、并发症少有关。而传统组由于ICU观察时间、住院时间长以及并发症的发生,进而产生了更多住院费用。本研究中,机器人组患者需承担1万元机器人使用费,但两组患者住院费用差异无统计学意义。
在体能状态和神经功能评分方面,虽然机器人组使用小切口手术,但两组患者Karnofsky评分变化值和Frankel分级变化无明显差异。机器人组病椎切开减压切口长度一般为7~8 cm,通过该切口即可完成椎体后方附件切除以及对于脊髓腹侧肿瘤的切除减压,为患者后期立体定向放疗提供机会。但目前国内外骨科机器人均为刚性系统,主要集中在螺钉固定和肿瘤范围术中定位,尚无法实现对软组织或肿瘤组织的切除[11]。
在疼痛评估和生活质量方面,机器人组术后早期VAS评分明显低于传统组,可能是机器人辅助下对椎旁肌损伤更小,有利于患者康复。机器人组术后ODI变化值也优于传统组,说明对患者生活质量改善更有优势。本研究中两组患者生存时间差异无统计学意义,分析脊柱肿瘤患者生存时间与多因素相关,如原发肿瘤类型、其他骨外部位肿瘤转移情况、术后并发症、后续放化疗治疗效果等[27],因此单纯手术术式对患者生存时间影响有限。
综上述,相比传统开放手术,机器人辅助经皮固定小切口减压术治疗晚期胸腰椎转移瘤,在保证植钉准确性和不增加住院费用同时,改善术后VAS评分和ODI,缩短手术及住院时间,减少术中失血,在减少输血率和并发症方面具有潜在优势。
利益冲突 在课题研究和文章撰写过程中不存在利益冲突;经费支持没有影响文章观点和对研究数据客观结果的统计分析及其报道
伦理声明 研究方案经四川省医学科学院·四川省人民医院医学伦理委员会批准(2019年第298号)
作者贡献声明 李佳鸿:数据收集、整理、统计分析,绘图,文章撰写等;林书、唐六一、胡豇、万仑、张坤、王珊:科研设计、既往研究成果收集;梁伟民:文章的整体设计与内容修改、审阅