數(shù)字化技術(shù)在脊柱骨折椎弓根螺釘置入中的基礎(chǔ)研究與臨床評價.pdf

1、背景:
　　脊柱骨折約占全身骨折的5％~6%,致殘率較高,對傷病員生活質(zhì)量及社會產(chǎn)生極大影響。如何更好地預(yù)防及救治脊柱骨折成為脊柱外科領(lǐng)域的研究熱點。近年來,數(shù)字化技術(shù)迅猛發(fā)展,其在脊柱骨折的預(yù)防和臨床救治過程中發(fā)揮著極其重要的作用。數(shù)字化電子病歷系統(tǒng)使醫(yī)務(wù)人員可以方便地存貯、檢索和瀏覽病歷,方便、迅速、準(zhǔn)確地開展各種科學(xué)研究和統(tǒng)計分析工作,極大地提高臨床科研和救治水平。隨著社會工業(yè)化進(jìn)程和人口老齡化的發(fā)展,在重慶這種特殊地形的城

2、市,脊柱骨折的流行病學(xué)特點是否與既往文獻(xiàn)報道相一致有待進(jìn)一步研究。有限元分析法在脊柱骨折生物力學(xué)評價中的應(yīng)用,為脊柱骨折內(nèi)固定術(shù)式選擇提供了更多的理論依據(jù)。近年來很多學(xué)者提出各種附加傷椎固定的后路短節(jié)段內(nèi)固定術(shù)式包括采用單向釘行后路開放椎弓根螺釘內(nèi)固定術(shù),萬向釘經(jīng)皮椎弓根螺釘內(nèi)固定術(shù)和單節(jié)段椎弓根螺釘內(nèi)固定術(shù)治療脊柱骨折,很多體外生物力學(xué)實驗證實附加傷椎固定的后路短節(jié)段釘內(nèi)固定術(shù)式的生物力學(xué)穩(wěn)定性要優(yōu)越于傳統(tǒng)跨傷椎4釘內(nèi)固定術(shù)式,但既往

3、文獻(xiàn)未系統(tǒng)分析脊柱骨折治療的各種后路短節(jié)段內(nèi)固定術(shù)式,尤其較少對比研究單向釘與萬向釘在后路短節(jié)段固定中的生物力學(xué)特點,且大部分實驗未對椎間盤壓強(qiáng)、椎弓根螺釘及螺釘棒的應(yīng)力進(jìn)行分析。眾所周知,與傳統(tǒng)開放手術(shù)相比,微創(chuàng)椎弓根螺釘置入術(shù)會給手術(shù)醫(yī)生帶來較大的射線損傷,因此我們自主研發(fā)了脊柱手術(shù)機(jī)器人系統(tǒng)代替手術(shù)醫(yī)生進(jìn)行椎弓根螺釘?shù)闹萌脒M(jìn)而減少射線損傷。脊柱手術(shù)機(jī)器人系統(tǒng)是脊柱椎弓根螺釘置入研究中的熱點,在復(fù)雜脊柱畸形如脊柱骨折、脊柱側(cè)彎等的矯

4、正手術(shù)的術(shù)前計劃中,機(jī)器人系統(tǒng)的三維成像和導(dǎo)航技術(shù)可使平面影像資料無法看清的結(jié)構(gòu)成為動態(tài)的三維圖像,有助于提高術(shù)前手術(shù)計劃和術(shù)中手術(shù)操作的精確性。我國脊柱椎弓根螺釘置入手術(shù)機(jī)器人的研發(fā)尚處于起步階段,尚未應(yīng)用于臨床。
　　目的:
　　探討數(shù)字化電子病歷在研究創(chuàng)傷性脊柱骨折及跳躍性脊柱骨折的流行病學(xué)特點中的作用,分析脊柱骨折椎弓根螺釘置入方式的應(yīng)用趨勢,探討有限元分析法在后路短節(jié)段各種內(nèi)固定術(shù)式生物力學(xué)評價中的作用,探討我們自

5、主研發(fā)的脊柱手術(shù)機(jī)器人在椎弓根螺釘置入術(shù)中的可行性研究,發(fā)現(xiàn)目前機(jī)器人系統(tǒng)存在的問題,進(jìn)一步完善手術(shù)機(jī)器人系統(tǒng)。
　　方法:
　　方法一:通過“軍字一號”工程電子病歷系統(tǒng)回顧性分析2001年1月至2010年12月第三軍醫(yī)大學(xué)附屬第一、二醫(yī)院收治的創(chuàng)傷性脊柱骨折3142例,跳躍性脊柱骨折213例的病歷資料。統(tǒng)計患者的性別、年齡、致傷原因、骨折節(jié)段、脊髓損傷程度、創(chuàng)傷嚴(yán)重度評分、合并傷、住院時間、住院花費、住院期間并發(fā)癥、死亡率

6、、醫(yī)保情況及椎弓根螺釘置入手術(shù)方式等。
　　方法二:通過有限元分析法系統(tǒng)評估各種后路短節(jié)段椎弓根螺釘內(nèi)固定脊柱骨折模型在力加載作用下的三維運(yùn)動范圍、椎弓根螺釘及螺釘棒的VonMises應(yīng)力,重點對比分析后路短節(jié)段單向釘與萬向釘固定脊柱骨折模型的生物力學(xué)特點差異,觀察脊柱模型在位移加載作用下的三維運(yùn)動范圍、椎弓根螺釘及螺釘棒的VonMises應(yīng)力、固定節(jié)段鄰近上/下位最大椎間盤壓強(qiáng)及其與正常脊柱模型最大椎間盤壓強(qiáng)的比值。
　　

7、方法三:通過脊柱手術(shù)機(jī)器人系統(tǒng)進(jìn)行牛脊柱標(biāo)本椎弓根螺釘鉆孔手術(shù)操作。術(shù)前計劃時測量進(jìn)釘點的進(jìn)釘角度,進(jìn)釘點距離棘突正中線的垂直距離。術(shù)中在C型臂透視下定位機(jī)械臂骨鉆與脊柱標(biāo)本的相對位置,按照術(shù)前計劃進(jìn)行螺釘軌跡鉆孔,鉆孔后放置克氏針在孔道內(nèi),記錄每個鉆孔手術(shù)時間及術(shù)中透視次數(shù)。術(shù)后CT掃描評估克氏針的位置情況。
　　結(jié)果:
　　結(jié)果一:摔傷和車禍傷是創(chuàng)傷性脊柱骨折最常見的兩大致傷原因。車禍傷更傾向于引起青壯年創(chuàng)傷性脊柱骨折,

8、高墜傷引起的創(chuàng)傷性脊柱骨折伴合并傷發(fā)生率最高。隨著年齡增長及年度變化,低墜傷和活動傷引起的創(chuàng)傷性脊柱骨折逐漸增加。胸椎+腰椎是跳躍性脊柱骨折最常見的骨折節(jié)段,青壯年頸椎+胸椎跳躍性脊柱骨折發(fā)生率明顯高于老年人。重物砸傷最常見頸椎+胸椎跳躍性脊柱骨折,且骨折椎體間正常椎體數(shù)量在所有致傷原因中最多。后路椎弓根螺釘置入手術(shù)是脊柱骨折治療的主要方式,微創(chuàng)手術(shù)百分比逐年增高。
　　結(jié)果二:附加傷椎固定的單向釘內(nèi)固定術(shù)的生物力學(xué)穩(wěn)定性要顯著優(yōu)

9、于單純后路跨傷椎短節(jié)段4單向釘內(nèi)固定術(shù),傷椎固定降低了上、下位螺釘?shù)膽?yīng)力,分散了內(nèi)固定器械的應(yīng)力載荷。單向釘跨傷椎4釘固定的螺釘應(yīng)力最大,萬向釘跨傷椎4釘固定三維運(yùn)動范圍最大。附加傷椎固定的萬向釘6釘固定穩(wěn)定性強(qiáng)于正常脊柱模型且螺釘應(yīng)力較單向釘固定模型的應(yīng)力明顯縮小。
　　結(jié)果三:脊柱手術(shù)機(jī)器人系統(tǒng)的基本功能能夠滿足脊柱外科醫(yī)生進(jìn)行椎弓根螺釘位置鉆孔的要求,應(yīng)用脊柱手術(shù)機(jī)器人進(jìn)行鉆孔操作,每個椎弓根螺釘軌跡鉆孔操作的平均時間為(8

10、9.5±6.1)秒,術(shù)中C型臂X線機(jī)平均透視次數(shù)為(2.9±0.8)次。術(shù)后CT平掃評估克氏針完全位于椎弓根內(nèi)達(dá)到85.0%。
　　結(jié)論:
　　結(jié)論一:我們要注重預(yù)防摔傷和車禍傷導(dǎo)致創(chuàng)傷性脊柱骨折,隨著病患年齡增長及年度變化,我們更應(yīng)該注意預(yù)防低墜傷和活動傷。在脊柱骨折診斷中注意重物砸傷引起的長節(jié)段跳躍性脊柱骨折,避免延遲診斷和漏診。加強(qiáng)后路椎弓根螺釘內(nèi)固定技術(shù)及微創(chuàng)技術(shù)在脊柱骨折治療中的研究。
　　結(jié)論二:附加傷椎固

11、定的單向釘內(nèi)固定術(shù)的生物力學(xué)穩(wěn)定性優(yōu)于單純后路跨傷椎短節(jié)段單向釘內(nèi)固定術(shù),降低螺釘及螺釘棒的應(yīng)力疲勞。附加傷椎固定的萬向釘6釘固定穩(wěn)定性強(qiáng)于正常脊柱模型且螺釘應(yīng)力小于單向釘后路短節(jié)段固定模型,為我們臨床應(yīng)用微創(chuàng)附加傷椎固定萬向釘6釘內(nèi)固定術(shù)治療脊柱骨折提供了臨床依據(jù)。
　　結(jié)論三:脊柱手術(shù)機(jī)器人的能夠滿足后路椎弓根螺釘置入操作的基本要求,脊柱手術(shù)機(jī)器人操作鉆孔時間短、術(shù)中透視次數(shù)少,但是脊柱手術(shù)機(jī)器人的精確性有待進(jìn)一步加強(qiáng)如需逐步