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COA 2015:田偉:世界首例機器人輔助上頸椎手術

添加時間:2015-11-20

田偉 教授
北京積水潭醫院
中華醫學會骨科學分會主任委員


引言


骨科機器人係統目前在臨床上已經取得了一定的應用。但是存在明顯的局限,北京積水潭醫院自主研發了基於三維虛擬影像的骨科手術機器人,該機器人係統結合了機器人技術和導航技術,達到世界首創的多部位使用和最高精度的領先水平。目前,北京積水潭醫院成功實施了世界首例機器人輔助上頸椎手術,現報道如下。


方法


患者全麻及體位擺放完成後,采用ARCADISOrbic 3D C型臂進行一次術中三維影像掃描,圖像被同步傳輸至骨科機器人係統(TiRobot system)(圖1)。


1. TiRobot示意圖及手術室布局

術者在TiRobot的導航係統屏幕上設計釘道後,機械臂會根據術者設計釘道自動移動至準確的位置,使得導向器指向目的釘道的進釘點。通過套筒鑽入定位針,確認無誤後置入螺釘。術後CT用來評價置釘位置和設計位置的偏差。


病例


作為全世界首例機器人輔助寰樞椎手術,在本例人體手術之前,北京積水潭醫院脊柱外科還進行了多次活體動物螺釘置入試驗,均取得了滿意的置釘效果。


患者男,43歲,無明顯誘因出現右側肢體麻木,頸椎活動度前屈-後伸60°-30°,左右側屈30°,左右旋轉30°。雙上肢腱反射正常,雙側膝腱反射、跟腱反射均亢進,雙側Babinski征陽性。雙下肢髕陣攣、踝陣攣陽性,雙側上下肢肌力V級。頸椎X線片提示頸胸段右側彎,顱底凹陷,C123畸形。頸椎CT提示顱底凹陷畸形,C2/3分節不良,C7右側椎板不連續,C7骨性椎管閉合不全,枕骨大孔水平椎管狹窄。頸椎MRI提示顱底凹陷伴延髓變性,C23C67附件結構發育異常(圖2)。診斷為“寰樞椎畸形,顱底凹陷症”,屬於上頸椎畸形中的高難病例。人工置釘無法達到所需精度,患者被多家著名醫院謝絕治療。



2. 術前XCTMRI


鑒於患者罕見的複雜性,經院內專家討論,認為可以通過機器人高精度的長處輔助手術成功。患者於
2015812日行枕骨大孔及頸1後弓減壓,機器人輔助C0-2固定融合術,Magerl+Brooks術。首先進行枕骨大孔及頸1後弓減壓,進行三維影像掃描(圖3)。


3. 螺釘植入前規劃


由於C2右側畸形缺損嚴重無法置釘,左側C1/2外側關節麵雖然畸形嚴重,但有一勉強可以置釘通道,但必須一次成功,沒有二次機會。術者通過機器人螺釘設計三維軟件,在此通道設計好螺釘置入方案。設計於左側置入長36mm、直徑4mmC1C2經關節突螺釘,醫生發出指令後,機器人按照設計自動調整達到置入部位,係統總誤差達到0.5mm以內,沿機器人導向器從C2側塊向C1側塊穿入克氏針,確認位置無誤後沿克氏針置入直徑4mm半螺紋鬆質骨螺釘1枚,再次予3D掃描,確認螺釘位置與規劃一致,手術圓滿成功。術後患者神經障礙獲得改善,並滿意出院。複查CT見內固定位置良好(圖4)。



4. 術後CT


討論


1985年第一代手術輔助機器人PUMA200的誕生掀起了國內外眾多醫生對機器人手術的研究熱潮。近年來,隨著計算機導航技術和機械工業的發展,世界範圍內已經誕生了多達31種的機器人係統,這些機器人大部分已經證明了其在臨床領域的重要作用,其中包括被廣泛應用於腹腔鏡手術和泌尿外科手術中的Da Vinci Robot(達芬奇)係統。Da Vinci Robot屬於動作模仿型機器人,其劣勢是無法超過人的能力,也無法避免醫生的操作失誤。

應用於脊柱外科的機器人,以以色列的
Renaissance為代表,需要固定在患者的脊柱和髂骨上,並且隻能用於腰椎,精度在1mm以上,動作範圍也相對較小。目前國際上尚沒有能用於上頸椎手術的機器人。

我們研發的機器人係統,以超越舊的骨科機器人為目標。精度達到小於
0.8mm,並且不需要固定於患者身上,可以在全脊柱範圍甚至其他骨關節部位廣泛使用,由於機器人嵌入導航係統,可以隨時跟蹤患者的細微變動,精度大大提高,是目前世界上最先進的骨科機器人。

骨科機器人技術目前正在快速發展,將來會實現更為複雜的技術能力,幫助提高外科手術的水平。我們有理由相信骨科機器人係統在未來的發展中一定會超出我們的想象,並成為骨科醫生的最有利幫手!


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