机器人辅助下的骶骨骨折修复：一种改善疗效和减少并发症的治疗选择

背景：高能量创伤性骶骨骨折，特别是U型或AOSpine分类C型骨折，可能导致明显的功能缺陷。一般来说，通过脊柱骨盆内固定治疗不稳定骶骨骨折，常规采用开放复位和固定，但机器人辅助技术提供了新的微创手术方法。本文的目的是介绍一系列采用机器人辅助微创脊柱骨盆固定治疗的创伤性骶骨骨折患者，并讨论早期经验、注意事项和技术挑战。

方法：在2022年6月至2023年1月期间，7名患者符合入选标准。使用机器人系统将术中透视图像与术中CT图像合并，以规划放置双侧腰椎椎弓根和髂骨螺钉的轨迹。术中CT扫描是在椎弓根和骨盆螺钉插入后进行的，以在不需要侧连接器的情况下经皮插入棒之前确认合适的位置。

结果：该队列包括7名患者(4名女性，3名男性)，年龄范围为20至74岁。术中平均出血量为85.7±84.0毫升，平均手术时间为178.4±63.9分钟。6例患者无并发症；1例患者发生了螺钉突破骨盆内侧壁以及术后连接棒脱位的情况。所有的病人都安全出院回家或转诊至康复机构。

结论：该研究团队早期的经验表明，机器人辅助微创脊柱骨盆固定治疗创伤性骶骨骨折是一种安全可行的治疗选择，具有改善疗效和减少并发症的潜力。

骶骨是脊柱和骨盆的基础，起着重要的作用，轴向载荷通过它从脊柱传递到骨盆和下肢。它位于两个半骨盆之间，并通过双侧骶髂(SI)关节封闭骨盆后环。腰骶部包含复杂的骨韧带、内脏和神经血管解剖，这使得该区域的损伤和手术处理特别具有挑战性。

由于这些损伤的复杂性，手术治疗是高度个体化的，但已经根据骨折形态学和相关症状标准化手术方法做出了重大努力来。一般来说，手术方法可以大致分为旨在用髂骶螺钉固定(ISF)稳定骨盆后环的方法(在没有脊柱骨盆不稳定的情况下，ao spine B型损伤)或需要脊柱骨盆固定(SPF)的方法(ao spine C型损伤)。不管骨折类型或选择的干预措施，骶骨骨折手术的目标是稳定骨折，恢复脊柱骨盆的排列，并促进神经恢复。概括地说，这包括1)骨折的闭合或开放复位，2)随后的经皮或开放固定技术，以及3)间接(通过复位)或直接(通过椎板切除术或去除撞击的骨成份)神经减压，如果担心神经损伤的话。

一般需要SPF的不稳定骨折采用开放的方法进行治疗，允许使用腰椎椎弓根螺钉和髂骨或S2翼髂骨(S2AI)螺钉进行复位、减压和内固定。虽然这种方法与改善的结果相关，如早期活动和功能改善，但这些手术与显著的发病率和并发症相关。切口也更靠近会阴，这可能是一个污染源。另一个挑战是，这些患者中的许多人有多个创伤区域，血栓性损伤的发生率增加，需要全身抗凝，这使得开放手术存在出血并发症风险的增加。

鉴于微创方法允许更早的活动和减少住院时间，微创脊柱手术的机器人辅助(RA)导航越来越多地被用于椎弓根螺钉的植入和其他更新的应用方式。当用于复杂骶骨骨折治疗的微创手术(MIS) SPF时，RA导航具有几个技术优势。机器人导航软件能够对器械进行仔细的预先规划，从而可以直列放置腰椎椎弓根和髂骨螺钉。这有助于促进经皮插入连接杆的通过，并避免需要额外的侧连接器，这是有益的，因为这些侧连接器增加了植入物的突出度，理论上是一个结构失败的区域。此外，这些患者经常有前骨盆环损伤，在SPF前进行复位和固定。使用RA导航，脊柱骨盆器械甚至可以在复杂骨折的情况下进行规划和导航，如髂骶部螺钉，其轨迹可能非常狭窄和具有挑战性。

该研究团队最近报告了在2例高破坏性转移性骶骨肿瘤患者中采用RA微创髂骨螺钉固定的经验。在本研究中，该研究团队报告了一个病例系列，其中7例患者采用RA导航微创SPF治疗高能量创伤性骶骨骨折。考虑到这些骨折不寻常的解剖结构和许多患者的合并症，该研究团队认为RA MIS SPF是治疗传统上采用开放手术治疗的不稳定骶骨骨折的一种可接受的选择。

数据收集

在这项回顾性研究中，纳入了2022年6月至2023年5月在一个学术医学中心由一名外科医生实施的RA MIS SPF治疗的7名连续的创伤性骶骨骨折患者。所有患者术前均通过全面的神经病学检查和脊柱CT进行评估。

该研究团队对每个病例的操作方案如下。病人被带到手术室，进行全身麻醉。放置神经监测以记录肌电图、体感诱发电位和运动诱发电位。然后将患者放在杰克逊架上俯卧位，并用衬垫固定所有压力点。病人被准备好并以常规的无菌方式覆盖。参考阵列放置在双侧髂后上棘。进行CT扫描，并使用EXcelsiusGPS机器人导航系统规划椎弓根和S2AI(或改良髂骨)螺钉。对于椎弓根螺钉来说，每个螺钉进钉方向与垂直方向的角度差彼此之间控制在7度 至10度以内是至关重要的(图1)。这确保了经皮植杆的通过会更容易。对于髂骨螺钉，确保螺钉头在皮肤下对齐会更难。规划软件允许查看表皮下的螺钉头(图1)。值得注意的是，有些病例会需要额外用于机器人准确注册的螺钉。然后小心确保髂骨进钉点和螺钉头与腰椎螺钉对齐，并且皮肤切口对齐以便于棒的通过。规划软件还可以将髂骨螺钉准确定位到泪滴中(图1)。进行术中X射透视并与先前获得的CT图像合并。

图1：机器人手术规划。在右上区域，椎弓根螺钉之间与垂直方向的角度相差不超过10°。在左下面板中，透视图允许医生确保椎弓根螺钉和髂骨螺钉的螺钉头在皮下对齐。左上和中上面板的图像可用于确保髂骨螺钉避免开先前存在的内固定器械。在中间的底部区域的图像，可以用于确保髂骨螺钉能在打入到泪滴中结束。

EXcelsiusGPS机器人被无菌遮盖并放置好，以确保机械臂器臂可以够得着所有螺钉轨迹，然后机器人被锁定到位，并执行其他的操作。螺钉经皮置入。对所有螺钉进行20 mA的刺激。通过双侧泪滴/出口斜位视图和术中CT图像来确认S2AI螺钉的正确对齐和放置。然后棒经皮植入两排通道内，标准多层闭合经皮切口。将病人从手术室送回重症监护室。

一名65岁的妇女在与高速行驶的机动车正面相撞后被送往医院。在运送过程中，患者出现低血压，并被给予2单位浓缩红细胞、2单位新鲜冰冻血浆和氨甲环酸。经检查，患者神经系统完好，但下肢查体时有明显疼痛。进一步的腰椎CT诊断成像显示骶骨粉碎性复杂骨折，骨折线延伸至多个神经孔。还有左骶翼撕脱骨折，右下耻骨支移位骨折，左股骨后脱位伴左髋臼粉碎性骨折。该患者需要多学科管理和重症监护入院，由于深静脉血栓形成和抗凝治疗的开始以及广泛的感染检查和对推定肺炎源的治疗，她的骨折手术治疗被延迟。一旦稳定，患者接受如上所述的L3-髂骨RA SPF(图2和3)。

图2：患者1的术前和术中成像。术前CT显示骶骨骨折的冠状面(A)、轴面(B)和矢状面(C)图像。术中使用Globus EXcelsiusGPS软件规划CT (D)冠状面和(E)矢状面图像。值得注意的是，计划的/可视化的L5和S1螺钉最终没有用用到。(F)椎弓根和髂骨螺钉的机器人辅助导航结束后的术中CT图像，显示髂骨螺钉的位置令人满意。

图3：1号病人的皮肤切口。机器人辅助导航微创脊柱骨盆固定的代表性皮肤切口。

没有术后并发症，术后影像显示满意的仪器定位(图4)。术后过程值得注意的是，多发性创伤需要持续的重症监护管理，深静脉血栓形成需要抗凝治疗，以及需要留置导尿管的管理。患者最终出院回家，并计划进行神经外科随访。

图4：病人1的术后影像。术后前后位(A)和侧位(B)X线片显示脊柱骨盆器械的位置令人满意。

该研究团队回顾了7名在同一机构接受微创RA SPF的患者。平均年龄为47.9± 19.2岁，平均体重指数为29.6kg/m²；4名患者(57.1%)为女性。所有患者都成功地接受了微创手术，而不需要转开放手术。平均手术时间为178.4±63.9分钟，平均估计失血量为85.7±84.0毫升。值得注意的是，术中CT发现1例患者的右髂骨螺钉位置错误并在正中断裂。计划了一个更偏外侧的进钉通道，取出并更换了螺钉，术中CT证实新螺钉的位置令人满意(图5)。

图5。患者3的术前和术中成像。(A)术前CT矢状面显示骶骨骨折。使用Globus EXcelsiusGPS软件进行矢状面(B)和冠状面(C)术中计划，该软件还显示了骶骨和骨盆前环骨折。(D)椎弓根和髂骨螺钉的机器人辅助导航后进行术中CT扫描，显示右侧髂骨螺钉突破内侧壁。(E)相应的泪滴透视图像。(F)后机器人辅助导航椎弓根和髂骨螺钉植入后的术中CT显示右髂骨螺钉移除并更换为更偏外侧的进钉通道后位置令人满意，(G)是相应的泪滴透视图像。

术后，这一患者还需要持续抗凝治疗和留置尿管治疗尿潴留。该患者还出现了棒从L3-L4螺钉上脱位的情况，不过从症状上看，这位患者恢复得很好，在该研究团队监测她的融合状态的同时推迟了翻修手术的决定。除此之外，没有患者出现术中并发症。术后，没有伤口相关的感染或并发症。就泌尿生殖系统症状而言，2名患者(28.6%)在多次排尿失败后需要留置导尿管，出院到门诊或康复机构后，均被移除。其中一名患者发生了多次尿路感染，很可能是由于长时间使用导尿管所致。其余5名患者在住院期间的某个时间点都需要进行Foley导管插入术，但在出院后均不需要任何形式的自我导尿管插入术或留置Foley导管。值得注意的是，这4名患者中的1名还报告了伤后阴茎麻木，这在手术后没有缓解。该患者目前正在接受泌尿科医生的检查，以监测这些感觉异常。由于这些手术是近期完成的，所有患者的平均临床随访时间为5.36±2.84个月。平均影像学随访时间为5.55±2.74个月。

SPF适用于骶骨的不稳定骨折，如高度粉碎性骨折、破坏L5-S1关节面的骨折或导致脊柱骨盆分离的骨折。具体而言，SPF适用于被分类为C型脊柱骶骨骨折的骨折，根据定义，这种骨折是不稳定的，具有脊柱骨盆分离的特征。此外，SPF可用于存在ISF禁忌症的A型或B型损伤，或者在非手术治疗失败的情况下。SPF提供了最生物力学稳定的腰骶连接固定。与单独使用ISF相比，它几乎可以立即承重，因为它可以在整个骶骨盆连接处提供线性和旋转稳定性，而ISF仅在垂直于承重轴的螺钉方向提供稳定性。原则上，SPF的特点是使用某种髂骨螺钉固定方式固定腰椎，以比ISF更符合解剖学的方式通过骨盆提供稳定的重量转移。根据是否需要复位和减压，SPF可以经皮或更传统地通过开放手术进行。然而，重要的是要注意该研究团队的技术不允许骨折复位，而是原位稳定。因此，进行序接手术通常是最好的治疗方法，首先由骨盆外科医生进行复位(无论是闭合还是开放)和稳定，然后进行腰锥-骨盆固定。

SPF或骨盆后环固定后患者结果的分析主要限于回顾性分析。最近对创伤性脊柱骨盆不稳定患者SPF后的功能结果进行了回顾，发现即使在成功的SPF中，年龄较大或有更广泛损伤的患者功能结果也较差，但在大多数研究中SPF后的功能结果总体上有所改善。然而，值得注意的是，这些改善往往不能恢复基线功能水平。Denis和Gibbons在其开创性的工作中对神经功能结果进行了评估，最近对各种方法的效用和相对优势进行了审查，得出了不确定的结果。值得注意的是，多达80%的骶骨骨折和神经损伤患者在没有干预的情况下会经历一定程度的神经功能恢复。尽管这一估计并未区分骨折类型或合并损伤。例如，Denis III区骨折经非手术治疗后显示骨折愈合，但在2年随访中出现持续的神经功能缺损。比较ISF和SPF的数据甚至更少。最近的一项研究分析了它们在C型损伤(U型和H型骨折)中的应用,表明手术率更高，但有SPF的早期下床活动和功能改善(通过出院回家VS.康复机构进行评估)。当考虑到与骶骨骨折和伴随损伤相关的显著发病率和死亡率时，手术治疗仍然是严重骨折或微创治疗失败的推荐治疗方法。然而，开放性SPF治疗骶骨骨折处理的相对较高的并发症发生率是个重大挑战，在处理这类患者时必须加以考虑。

与其他微创脊柱介入术类似，MIS SPF因其优于开放手术的优势而越来越多地被使用，包括减少失血量、减少对周围组织的破坏和提高术后功能恢复。当涉及检查术中估计失血量和手术时间的较大队列研究时，现有文献仍然缺乏。Kelly等人比较了骶骨骨折用ISF或腰锥骨盆固定的结果。在他们的16名患者队列中，他们发现与髂骶技术相比，腰锥盆固定与更高的手术时间(326分钟对89分钟)和相似的估计失血量(325毫升对371毫升)相关。本研究中的7名患者队列的估计失血量远低于上述两种技术，上述研究中的两种技术都是在透视引导下进行的。本研究团队的手术时间几乎是腰锥-盆固定数据的一半。而这只是仅有的一项研究，因此还需要更多的文献来比较复杂骶骨骨折固定的透视导航和机器人导航治疗技术。

开放脊柱手术和微创脊柱手术成功的主要决定因素之一都是椎弓根螺钉放置的准确性，因为椎弓根螺钉可能会对患者产生毁灭性的后果，并已被证明会给医疗保健系统带来巨大的经济和法律成本。至关重要的是，导航的技术改进大大提高了使用这些微创方法时器械的安全植入。RA导航在具有微创手术相对于开放手术的优势之外，同时也具有许多额外的优势，例如减少手术团队的透视时间和辐射暴露，以及为外科医生提供更好的人体工程学（器械操作舒适度）。对于骶骨骨折的微创SPF，术前规划螺钉进钉点和进钉轨迹的能力可以大大减轻技术挑战，例如螺钉头突出、对齐和随后的置棒操作。在该研究团队的系列研究中，它对粉碎性骨折的最佳结构设计和放置特别有用，同时避免了手术前已经植入的其他内固定器械如ISF。在该研究团队当前的队列中，并发症发生率为14.3%(7例中的1例)。在Kelly等人的16名患者队列中，接受透视引导骶骨固定的患者有5例(31%)并发症。特别是在他们的腰锥骨盆固定队列中，他们报告了术中骨盆螺钉断裂，浅表伤口感染需要返回手术室冲洗，以及持续性膀胱功能障碍。虽然这是两个小队列研究的比较，但评估到这些复杂骶骨骨折14.3%的并发症发生率并非出乎意料，这是有价值的。

这个病例系列中的患者和他们的整个病程说明了治疗创伤性骶骨骨折，特别是AOSpine C3损伤患者所固有的挑战。患者1和患者3均伴有明显多发性创伤，并伴有骶骨骨折，需要多学科的努力，包括普通外科和矫形外科、脊柱外科和泌尿外科等。盆腔器官的双侧神经支配通常保护肠、膀胱和性功能。单边损伤通常不足以产生显著的缺陷。然而，对于患者1和患者3来说，他们骶骨骨折的广泛性和骨盆前部损伤可能导致了他们目前的膀胱功能障碍。根据患者2骶骨翼断裂并延伸至S1神经孔的骨折形态，患者2的L5-S1皮区出现术后疼痛和感觉异常也并非罕见或意外(图6)。

图6：患者2的术前和术中成像。CT显示骶骨骨折的冠状面(A)、轴面(B)和矢状面(C)图像。术中使用Globus EXcelsiusGPS软件规划CT矢状面(D)和冠状面(E)图像。需要指出的是，计划的/可视化的S1螺钉(蓝色)没有用于手术最终植入。(F)机器人辅助导航椎弓根和髂骨螺钉植入完成后，术中CT显示髂骨螺钉的位置令人满意。

当回顾该研究团队使用RA导航微创SPF治疗这些骨折的手术经验时，该研究团队的4个病例显示了积极的短期临床和影像学结果。与该研究团队早期在骶骨肿瘤患者中使用腰椎和髂骨螺钉的RA导航进行SPF的经验相似，在这些患者中没有术中并发症，没有非患者受伤导致的神经功能缺损，也没有器械失败的证据。通过对SPF进行RA导航，这些患者能够避免开放性手术，并且没有出现与骶骨骨折SPF相关的并发症，如手术切口感染。

已经描述了S2AI和SI螺钉的错位，内侧螺钉放置的危险包括对神经血管、性和肠/膀胱结构的风险。从解剖学上来说，螺钉跨越骶髂关节的风险在于，骶骨和髂骨两部分之间可能会发生剥离。在3号病人的病例中，丝锥可能只穿透了骶髂关节的骶骨面，然后使该关节发生分离(图7)。也有可能丝锥正常地穿过关节，然后螺钉从内侧按照自己的轨迹进入（未按照攻丝的通道进入）。为了防止这种情况再次发生，该研究团队对手术技术做了一些改进。首先，该研究团队使用了更长、更尖的丝锥来帮助真正穿过关节。第二，该研究团队使用手的力量来攻丝和放置螺钉，因为这允许更大的触觉反馈，同时仍然使用机器人的轨迹设计。尽管术后固定器械故障并不仅仅与机器人的使用有关，但在机器人SPF设置中，相关风险和术中进行杆通道与螺钉帽拧紧的调整操作等任值得特别关注。此外，RA SPF技术不允许直接进行神经减压，这意味着尿潴留是一个需要监测的重要问题。在该研究团队的队列中，6名患者中有2名需要留置导尿管并需要在出院后才拔除，还有1/3的患者出现创伤后阴茎或膀胱麻木。然而，当损伤发生时，相关的骶神经经常被不可逆转地撕裂、拉伸或切断，使得减压在这些特殊情况下没有用。最后，由于该研究团队机构最近才应用了这种技术，该研究是个随访时间有限的小规模病例系列，因此所有一般结论和发现都需要更大规模的研究进一步证实。虽然该研究团队的队列规模为7人，但这项研究的主要目的是作为一个单一机构对这种RA技术的经验分享，更侧重于阐明其早期发展阶段的方法和临床结果。出于这个原因，该研究团队认为报告潜在的并发症是很重要的，从而帮助其他外科医生在他们自己的手术中避免类似问题。

图7：3号病人的术后影像。术中前后位(A)和侧位(B) X线显示螺钉的最终位置令人满意。术后前后位(C)和侧位(D)X线片显示L3和L4螺钉的左侧连接杆移位，骨盆螺钉连接完好，其余结构完整。

该研究团队早期的经验证明了骶骨骨折SPF的RA导航的成功实施、结果情况以及技术挑战。由于这些损伤相对罕见，且RA导航对其治疗的新颖性，需要进行更大规模的队列和长期随访的进一步研究，以确定该手术是治疗复杂骶骨骨折的一种可行和安全的治疗选择。