腰椎管狭窄症(lumbar spinal stenosis,LSS)是因椎管、神经根管或椎间孔狭窄而引起的以长期反复腰腿疼痛、间歇性跛行为主要症状的病症,临床上多发生于中老年人
[1-2]。椎管内压力增高导致硬膜外静脉回流障碍和椎管内无菌性炎症为其主要的病理改变,从而引起脊髓或神经根出现相应的临床症状
[3]。LSS患者神经根受压常伴有剧烈疼痛,在腰椎活动时尤其是后伸动作表现更为明显,生活质量受到严重影响,如保守治疗无效,通常需要及时进行手术治疗
[4]。
对于保守治疗效果不佳的LSS患者,可采取微创或开放内固定手术治疗。斜外侧腰椎椎间融合术(oblique lateral interbody fusion,OLIF)因其微创、有效、并发症少等优点已成为目前较成熟的LSS手术治疗方案
[5-7]。2020年OLIF临床应用指南
[8]将其适应证定义为需重建椎间隙稳定性、恢复椎间隙高度(interbody disc height,IDH)、实现间接减压和恢复腰椎正常序列的各类腰椎疾患,主要包括:轻中度腰椎管狭窄、退变性椎间盘疾病等。OLIF侧方固定同样具有手术时间短、出血量少等优势,但仍存在内固定稳定性较差且融合器的沉降率高等缺点
[6]。腰椎承受着身体主要的重力,仅靠侧方固定的力量有限,侧方螺钉亦难以承担椎体后柱的力量,导致整体承受力小且分布不均;在OLIF的基础上徒手完成常规后路双侧固定需要术中翻身,增加透视次数及对后方肌肉软组织等的广泛剥离,导致创伤大、出血量多,存在硬膜囊撕裂、神经根损伤及术后顽固性腰痛等问题
[9]。在不改变体位的前提下如何增加内固定的稳定性、减少创伤、实现精准微创治疗值得进一步探讨
[7, 10-11]。
本团队利用机器人导航技术规划出后路单侧最优固定路径,在机器人精确的引导辅助下,后路单侧固定可精准避开椎体侧路螺钉,使内固定受力分布相对均匀,从而无须后路双侧固定,避免了徒手反复调整固定路径穿破椎弓根骨皮质的风险,进一步提升OLIF的安全性。但关于机器人辅助同一体位OLIF侧方固定联合后路单侧固定、OLIF侧方固定和OLIF联合后路双侧固定3种内固定方式疗效对比的相关研究未见报道。本研究回顾性分析采用上述3种方式治疗的LSS患者的临床资料,旨在探讨3种内固定方式治疗单节段LSS的临床疗效。
1 资料与方法
1.1 伦理声明
本研究已获得昆明医科大学第一附属医院伦理委员会批准[审批号:(2024)伦审L第198号]。
1.2 一般资料及纳排标准
根据纳入和排除标准共选取2020年1月至2023年6月昆明医科大学第一附属医院骨科收治的130例LSS患者进行回顾性研究分析,患者均行OLIF手术,33例采用机器人辅助同一体位OLIF侧方钢板联合后路单侧固定(机器人组),52例采用OLIF侧方钢板固定(侧路组),45例采用OLIF联合后路双侧固定(联合组)。
纳入标准:1)根据患者病史、临床表现、影像学检查确诊为LSS;2)责任节段位于L2~L5,不能完全确定时行经神经阻滞明确;3)患者症状、体征及影像学表现一致,均为单节段狭窄;4)经保守治疗6个月以上,疗效不佳,患者同意行腰椎手术。排除标准:1)先天性、创伤性LSS;2)关节突关节骨赘形成、黄韧带钙化等所致的骨性狭窄;3)合并严重的系统性红斑狼疮、重度骨质疏松、感染、肿瘤等;4)严重肥胖[体重指数(body mass index,BMI)>35 kg/m2];5)既往有腹部手术史;6)病历资料不完整。
1.3 术前准备
1)入院后评估患者一般情况,及时给予激素、补液等措施缓解症状,积极完善手术前准备;2)前、后路腰椎手术器械包、单双极、C型臂X线机等;后路手术准备俯卧位及机器人手术床;3)术前30 min静脉广谱抗生素滴注。
1.4 手术方法
手术均由具备OLIF及机器人操作资质的主任医师完成。患者取同一体位(右侧卧位),保持屈髋,腋下及髋部分别用宽布胶固定。常规消毒铺巾,均采用全身麻醉。
侧路组:1)规划切口。C型臂X线机定位并规划切口,沿病变椎间隙体表投影于椎体前缘向前延伸 2 cm,向后延伸1~2 cm,做长3~4 cm的斜形切口。2)切口显露。分别沿腹外斜肌、腹内斜肌肌纤维走行方向钝性分离,切开腹横肌,向腹侧推开腹膜外脂肪和腹内脏器,显露腰大肌,用骨膜剥离器将腰大肌向背侧轻轻推移,用牵开器将腰大肌牵向背侧,将腹内脏器连同腹膜外脂肪牵向腹侧。3)椎间隙建立。显露目标节段椎间隙,于椎间隙前中1/3斜向插入导针,C型臂X线机透视确定病变节段无误后放置扩张拉钩,建立操作通道。小尖刀作椎间盘开窗切除,顺椎间隙垂直插入钝性绞刀,C型臂X线机透视确定椎间隙方向和绞刀位置。使用钝性绞刀将椎间隙逐级撑开,进一步清除残余髓核和终板软骨,制作融合器床。4)置入融合器。根据C型臂X线机透视确定所用融合器的高度和长度,选择合适大小的融合器,于融合器内填充同种异体骨,击打填实,于融合器表面用可吸收缝线予以交叉捆绑,以防止在融合器置入椎间隙的过程中发生骨块脱落,将钢板与融合器组配成一体,并将融合器垂直置入椎间隙,确保钢板紧贴于椎体侧方,于钢板上下各置入1枚椎体螺钉。5)确定缝合。C型臂X线机透视确定融合器和钢板螺钉位置良好后冲洗切口,探查切口内无活动性出血,逐层缝合切口,切口内均放置引流管。
机器人组:侧路操作同侧路组。继续采用右侧卧位,无需术中翻身。1)提前安放天玑骨科手术机器人系统(北京天智航医疗科技股份有限公司);2)将示踪器固定于患者髂后上棘(
图1A);3)C形臂X线机行三维扫描后上传数据到天玑骨科手术机器人,在主控台进行三维扫描重建图像后,规划单侧最佳固定路径(
图1B);4)机械臂在光学跟踪系统引导下运行至规划位置,安装引导套筒(
图1C);5)做小切口后将套筒插入皮下直至骨面,沿引导套筒钻入预测好深度的经皮置入椎弓根导针(
图1D);6)C形臂X线机透视确认导针的路径、角度、末端位置无误,建立螺钉工作通道(图
1E、
1F);7)用2钉1棒单侧固定目标椎体(图
1G、
1H)。
联合组:切口显露和融合器置入同侧路组,术中翻身至俯卧位,重新消毒铺单后,常规后路双侧固定。
1.5 术后处理
术后询问患者有无不适症状,观察是否出现相应节段神经根刺激症状,检查双下肢感觉、运动及大小便功能。患者在腰围保护下适当下地活动。由康复医师指导术后功能锻炼方法及注意事项。待患者病情平稳后出院。出院后继续佩戴腰围保护4~6周,定期复查,评估手术效果。
1.6 疗效评价指标
记录并比较3组手术时间、术中出血量、透视次数、住院时间、置钉精度及并发症情况;术前、术后及末次随访时视觉模拟评分(visual analogue scale,VAS)、Oswestry 功能障碍指数(Oswestry disability index,ODI)。影像学评估指标:1)IDH,即腰椎侧位X线片上椎间隙前缘高度与后缘高度的平均值;2)椎间孔高度(intervertebral foramina height,IFH),即计算机断层扫描(computed tomography,CT)矢状位经过椎弓根中部的截面椎间孔的高度;3)硬膜囊面积(cross-sectional area,CSA),即通过轴位磁共振成像(magnetic resonance imaging,MRI)经椎间隙中央层面测量目标椎间隙层面硬膜囊所围成的面积。评估椎间融合器融合情况及术后融合器沉降等并发症发生率。椎间融合器融合评估标准为:1)融合区见连续骨小梁通过;2)重建CT显示椎体关节间骨融合。
1.7 统计学处理
采用SPSS 28.0统计软件进行数据分析。对于大于50例的计量资料采用Kolmogorov-Smirnov法对数据进行正态性检验,对于小于50例的计量资料采用Shapiro⁃Wilk法对数据进行正态性检验,符合正态分布的计量资料以均数±标准差表示。随后采用Levene检验对数据进行方差齐性检验,若方差齐组间比较采用单因素方差分析,若方差不齐组间比较采用Kruskal-Wallis H检验。计数资料以例数表示,组间比较采用χ2检验,若计数资料四格表中四个单元格的期望值至少小于1,使用Fisher精确检验。所有检验为双侧,P<0.05为差异有统计学意义。
2 结 果
2.1 基线资料
共纳入LSS患者130例,其中男59例,女71例;年龄为45~79(63.56±11.54)岁;狭窄节段L
2/L
3(9例)、L
3/L
4(17例)、L
4/L
5(104例);骨密度T值>-1.0标准差(standard deviation,SD)(97例)、-2.5 SD<T≤-1.0 SD(33例)。机器人组男17例,女16例,年龄为46~78(62.70±11.45)岁;侧路组男23例,女29例,年龄为45~79(64.15±11.90)岁;联合组男19例,女26例,年龄为47~75(63.51±11.39)岁。3组患者一般资料比较差异均无统计学意义(均
P>0.05,
表1),具有可比性。
2.2 手术相关资料
所有患者内固定和融合器位置良好,症状明显缓解,未出现脊髓损伤和症状加重。机器人组的手术时间为(70.62±8.99) min,长于侧路组的(45.90±6.09) min,短于联合组的(110.12±8.44) min。机器人组的术中出血量为(44.27±6.87) mL,多于侧路组的(33.58±9.73) mL,少于联合组的(79.19±10.35) mL。机器人组的术中透视次数为(9.49±2.25),与侧路组的(7.45±2.02)相当,少于联合组的(12.24±4.25)。机器人组的住院时间为(9.28±2.10) d,长于侧路组的(7.95±1.91) d,短于联合组的(12.49±5.07) d。机器人组的置钉精度(65/66,98.48%)高于联合组(163/180,90.55%)(
表2)。
2.3 临床功能指标
3组内术后、末次随访时VAS、ODI均低于术前(均
P<0.05);3组间术前VAS、ODI差异均无统计学意义(均
P>0.05),术后VAS、ODI和末次随访时ODI差异均有统计学意义(均
P<0.05),末次随访时VAS差异无统计学意义(
P>0.05,
表3)。
2.4 影像学评估指标
术后及末次随访时的手术节段IDH、IFH、CSA较术前明显增大(
P<0.05),术后各组两两比较差异均无统计学意义(
P>0.05,
表4),说明OLIF间接减压效果明确。
2.5 融合率及并发症
3组随访期间内固定在位稳定,末次随访椎间融合器达到融合,机器人组椎间融合率为93.40%,与联合组的95.56%相近,高于侧路组的90.34%。机器人组的并发症发生率为6.1%(融合器沉降2例),联合组的并发症发生率为8.9%(融合器沉降2例,腰骶丛损伤1例,屈髋肌无力1例),低于侧路组的15.4%(术侧大腿外侧疼痛或麻木2例,屈髋肌无力1例,腰骶丛损伤1例,融合器沉降4例)(
表2)。术侧大腿外侧疼痛或麻木、屈髋肌无力、腰骶丛损伤经保守药物治疗、康复锻炼均恢复。
2.6 随访情况
随访时间为6~24(15.2±3.6)个月。3组随访期间内固定均稳定,未出现松动、折断等。典型病例见附图1~4(
https://doi.org/10.57760/sciencedb.23723)。
3 讨 论
OLIF最初由Mayer
[12]1997年介绍,直到2012年Silvestre等
[13]首次报道并正式命名了这一微创技术,该技术利用腹主动脉和腰大肌之间的自然解剖间隙到达目标椎间盘,无需打开椎管,不损伤后方肌肉、韧带和骨性结构;同时由于能切除足够多的椎间盘组织,间接减压效果明确,融合器与终板接触面积增大,可大幅增加椎体间的支撑强度。因此其技术和理念在国内外迅速推广应用,OLIF治疗LSS已经逐步开展
[14],但存在稳定性差且沉降率高等问题,辅以准确高效的内固定技术可进一步提高疗效
[15]。Li等
[16]发现OLIF侧方固定治疗单节段腰椎退行性疾病,具有术中出血少,术后恢复快,1个切口完成侧方固定
[17],较单纯OLIF能提供较强的侧方支撑等优点,但在稳定性方面强度有限
[18],特别是屈伸的稳定强度,融合器沉降率仍较高,IDH维持能力较差
[6]。Zhang等
[19]研究发现虽然OLIF辅助后路双侧固定稳定性最强,但往往需要患者在术中变换体位,且额外增加手术切口,仍存在创伤大、出血及并发症多、术后恢复较慢等诸多缺点。He等
[20]研究发现采用同一体位OLIF联合单侧经皮椎弓根螺钉固定是一种可行的微创治疗方法,具有良好的临床疗效,但存在术中透视次数多、徒手后路固定螺钉容易交叉等问题。因此如何在完成OLIF侧方螺钉固定后实现后路置钉的精准微创是手术成功的关键。机器人辅助下治疗腰椎退行性疾病具有精准度高、创伤小、安全性高等优势
[10, 21],可有效避免脊髓神经的损伤、显著缩短手术时间并降低联合螺钉交叉发生率,学习曲线相对平稳。目前机器人辅助同一体位OLIF侧方钢板联合后路单侧固定治疗LSS的疗效鲜有报道。
本研究结果初步表明,相较于OLIF侧方固定和OLIF联合后路双侧固定治疗单节段LSS,机器人辅助同一体位OLIF侧方钢板联合后路单侧固定在手术时间、术中出血量、透视次数、住院时间、置钉精度及并发症发生率和术后功能恢复等诸多方面均具有明显优势。1)减少术中体位翻身,减少不必要的手术时间及重复消毒铺单等
[22]。本研究侧路组手术时间短于机器人组和联合组,机器人组虽增加了机器人的操作时间,但手术时间仍短于联合组。2)减少术中透视次数及提高置钉的准确性。因前路侧方置钉后椎体内结构相对复杂,为使后路螺钉精准位于椎弓根内直达椎体且避免产生交叉,徒手置钉需反复透视以确定导针的位置,从而增加了透视次数以及患者和术者的辐射量
[23-24]。机器人辅助可实现后路单侧螺钉置钉过程的可视化,提高置钉的精准性,避免术中反复多次透视,显著缩短手术时间
[11, 25]。本研究中机器人组在机器人导航下一次性准确置钉成功率高,术中透视次数与侧路组基本相当,但明显少于联合组。3)有效提高置钉的安全性,减少并发症的发生。由于侧方螺钉的置入使后路置钉的安全通道变窄,徒手置钉并发症发生率和风险相对较高,术中可能出现脊髓神经等重要组织的损伤,而机器人辅助下后路单侧螺钉固定的并发症明显减少;术中螺钉未穿透骨皮质以及未出现脊髓神经损伤。这与机器人辅助准确率有关
[24],通过规划设计,在保证置钉路径安全的同时,单侧固定螺钉一次直达椎体,避免了与侧路螺钉交叉。王志强等
[26]研究结果表明侧路组螺钉仅固定于一侧,会造成螺钉受力在椎体内分布不均匀,术后出现断钉及融合器沉降的概率明显增加。而本研究中机器人组除了侧路固定,后路可准确避开侧路螺钉,既减少了固定过程中出现椎弓根破坏及神经根损伤的概率,又增加了后方的固定力,避免术后应力集中于一侧,减少断钉、融合器沉降等的发生。4)单侧螺钉固定具有良好的生物力学稳定性。三维有限元研究
[27]证实OLIF辅助单侧椎弓根钉棒固定模型能以较少的螺钉置入,较低的钉棒及融合器应力峰值取得与双侧椎弓根钉棒固定相似的椎间稳定性;王志强等
[26]发现相较于侧路组,通过后路单侧固定能使内固定螺钉力量明显增大、在椎体内受力分布相对较均匀。同时可以使患者早期下床活动。研究
[26]表明,微创置入的后路单侧椎弓根螺钉在减少创伤及出血的同时可提供足够的固定强度和生物力学稳定性。而本研究中机器人组较联合组下床活动时间及功能恢复时间明显缩短,这可能与后路单侧固定和侧方固定提供的交叉性固定有较好的固定稳定性及生物力学且微创有关。5)微创化。Feng等
[28]通过比较机器人辅助经皮后路螺钉固定与徒手后路固定,发现机器人辅助经皮后路螺钉固定在手术时间、失血量和软组织损伤方面具有明显优势。本研究中机器人组较联合组术中出血量少,体现了机器人辅助下后路单侧螺钉置入的微创化。因此,机器人辅助可实现手术的微创治疗,减少创伤及术中出血,达到快速康复的目的。6)机器人组术后功能恢复良好。本研究后路单侧螺钉为经皮微创固定,基本不影响患者腰部功能及活动,具有较舒适的术后体验,能获得良好的术后功能恢复,机器人组VAS、ODI均低于联合组,与侧路组相近。7)椎体间融合率高及沉降率低。本研究中机器人组与联合组的椎体间融合率与沉降率、并发症发生率无明显差异,说明机器人辅助后路单侧固定可获得与双侧固定相近的效果,提高了手术效率,减少创伤及费用,不影响椎体间融合率,亦不增加沉降率。有研究
[6]表明,侧路组可导致内固定力量少及受力分布不均匀,螺钉容易断和融合器沉降。相较于侧路组,机器人组的内固定螺钉力量增大、受力分布相对均匀,可能与机器人辅助可通过预先规划的最佳单次固定路径,从而获得满意的螺钉通道及受力相对均匀分布有关。然而本技术主要不足在于手术时间稍长于侧路组。因为引入机器人系统,增加了安放设备、安装示踪器、三维扫描重建图像、规划路径、机械臂运行等步骤,导致手术总时间长于侧路组,但仍短于联合组。学习曲线相对平稳,在操作十余台趋于稳定,与龙浩团队
[29-30]报道基本一致。然而,机器人辅助手术作为一种具有成本效益的新兴技术,在脊柱手术方面带来革命性的变化
[31],可从提高置入椎弓根螺钉的准确性、缩短手术时间和住院时间、减少手术团队的辐射量及术中出血量、降低潜在的感染风险等诸多方面改善临床结果,从而相对降低总成本。
机器人辅助同一体位OLIF侧方钢板联合后路单侧固定治疗单节段LSS的操作要点包括:1)需术前完成机器人操作系统的设备安放及参数调试,以缩短前期准备时间;2)将安装患者示踪器通过固定针与髂后上棘稳固连接;3)手术团队应熟悉机器人操作系统,从而加快手术各步骤衔接,并准备好术中死机的应急预案;4)规划单侧最佳螺钉路径,使通道位于椎弓根的中央,精确避开侧路螺钉,避免固定突破椎弓根骨皮质,减少脊髓神经损伤风险;5)沿机械臂引导套筒钻入导针时需缓慢转入,以防止导针漂移现象;6)导针置入预定位置后,必须再次行C型臂X线机透视确认导针的路径、角度、末端位置满意。
综上所述,OLIF治疗单节段LSS均可有效地扩大椎间孔、硬膜囊的面积从而获得满意的间接减压临床效果,但侧方固定稳定性略差,机器人辅助同一体位OLIF侧方联合后路单侧固定稳定性更强,接近后路双侧固定效果,且不需要术中翻身,术中出血量和透视次数更少、并发症发生率更低;具有全程微创,机器人辅助置钉精准,螺钉固定强度确切,骨融合率高,可为单节段LSS的微创治疗提供一种全新的选择,为临床疾病的微创化治疗提供新的方向和方法
[31]。然而本研究为单中心的回顾性研究分析,目前样本量有限,随访时间相对较短,存在选择偏倚的可能,导致现有的一些临床指标比较如沉降率暂时缺少统计学意义,因此需要多中心、长期随访验证本研究的结论,并尝试应用于更多病例及病种扩大临床样本量,进一步明确机器人辅助技术的有效性及安全性
[32],推广应用机器人,使更多患者受益,未来条件成熟时可进行大样本的前瞻性随机对照研究。
云南省科技厅-昆明医科大学应用基础研究联合专项杰出青年培育项目(202101AY070001-031)
云南省骨科与运动康复临床医学研究中心专项资金(202102AA310068)
云南省“兴滇英才支持计划”,医疗卫生人才
云南省医学高端人才(L-2024014┫昆明医科大学一流学科团队┣2024XKTDYS05)
昆明医科大学第一附属医院“535高层次人才”学科带头人(2023535D05┫。This work was supported by the Priority Union Foundation of Yunnan Provincial Science and Technology Department and Kunming Medical University ┣202101AY070001-031)
the Major Science and Technology Project of Yunnan Provincial Department of Science and Technology, the Yunnan Provincial Orthopedic and Sports Rehabilitation Clinical Medicine Research Center(202102AA310068)
the Yunnan Revitalization Talent Support Program, and the Yunnan Health Training Project of High Level Talent(L-2024014)
the First-Class Discipline Team of Kunming Medical University(2024XKTDYS05)
the 535 Talent Project of First Affiliated Hospital of Kunming Medical University(2023535D05)