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付强 三甲
付强 主任医师
上海市第一人民医院 脊柱外科

脊柱外科手术机器人常见问题解答


1. 什么是脊柱外科机器人手术?

机器人手术系统是集多项现代高科技手段于一体的综合体,而脊柱外科机器人手术其实就是在脊柱外科手术中运用这个机器人手术系统。上海市第一人民医院脊柱外科付强


所谓的机器人手术系统其实并不是很多人幻想的那种仿真机器人代替外科医生,独立完成患者的手术;相反,机器人系统其实并没有所谓的“人形”,而是由机械臂主机、光学跟踪系统、主控台车构成的。如果大家之前对机器人手术有所了解的话,可能就知道其实这种就是所谓的达芬奇式机器人手术系统:医生通过主控台车的操作系统来远程控制机械臂,在光学跟踪系统,影像学的引导下来完成手术操作,这就是机器人手术的基本过程。其实,机器人手术更形象地叫法应该为机器人辅助下的手术,是医生在机器人系统的引导帮助下来完成手术的操作,从而使得操作更加精细,避免手抖等问题的出现。


脊柱外科机器人手术的基本过程可分为以下4个步骤:

①术前计划,在一定的影像学如CT的检查结构基础上,在虚拟3D环境中使用手术计划软件创建立项的手术方案;

②安装,手术平台与患者脊柱牢固相连确保获得最大精度;

③3D同步,术中X线与术前CT进行相对位置匹配;

④人机配合进行手术,完成手术操作。

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2. 临床上所使用的机器人手术包括哪些类型?

目前临床上,在脊柱外科方面使用的机器人可分为两种,一种是以Mazor机器人系统为代表的椎弓根螺钉辅助置入的机器人,临床应用相对广泛;另一种就是上面提到过的达芬奇机器人系统为代表的主从式系统机器人。


1)椎弓根螺钉辅助置入机器人:从名字上看就可以推测出,这类机器人主要是在脊柱外科手术过程中帮助外科医生置入椎弓根螺钉。手术可以分为4个步骤,包括术前计划、安装支架、匹配术前CT与术中透视图像、置入螺钉。该型机器人原理是根据术前至多1mm层厚的计算机断层CT扫描,主刀大夫通过3D图像确定计划好螺钉置入的安全路径,计划使用螺钉的直径、长度、角度,螺钉置入的位置。术中通过X光透视,机器人自动将术前的CT扫描图像和术中X光透视的图像进行匹配。机器人系统就能精确移动到手术前计划好的置入螺钉的位置,自动将导管定位到入钉点。医生只需要在机器人系统标定的位置上做一个1cm的切口,沿着机械臂的方向钻入,沿着导针置入椎弓根螺钉即可。该型机器人重要的特点是螺钉置入的准确性,减少并发症的发生。

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2)主动式机器人系统:达芬奇机器人由4个手臂组成:3个用于手术操作,1个用于摄像头,由2个手动部分和2个脚踏控制。外科医生完全控制和操纵主系统,通过可视化屏幕进行操作,由机械部分组成的从属系统,按照外科医生控制的主系统发出的计算机指令(通常是操纵杆移动)进行手术操作。但这类系统目前还是主要用于软组织的手术,在脊柱外科领域运用并不多。


3. 脊柱外科机器人手术安全吗?

脊柱外科手术中,很关键的一个问题就是要避免产生对周围神经、椎管内脊髓的损害,减少并发症的出现。对于没有机器人辅助的手术来说,医生对患者病变、手术区域、置入螺钉部位的定位都要通过肉眼观察和手术前的一些X线、CT、MRI的影像学资料来进行推断,但毕竟医生没有透视眼,在2D图像上看到的位置具体定位在患者身上时,难免会出现一些纰漏,使得一些脊柱外科手术并发症的产生概率并不算特别低,当然有经验的医生能够尽可能减少手术的风险。

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对于椎弓根螺钉这项操作,有时候为了准确定位,甚至需要将椎弓根螺钉一次次的进出、反复选择,这样无疑就增加了脊髓神经损伤的风险。但是通过机器人系统,可以手术前在电脑上规划好进钉的位置,在手术中利用机器人系统精准定位的特性,“一步到位”,精准无误地进行椎弓根螺钉的置入,因此脊柱外科机器人手术比起传统手术来说是更加安全的。


4. 哪些情况下适合进行脊柱外科机器人手术?

在前面就提到过,目前在脊柱外科领域中,应用最广的为Mazor机器人系统为代表的椎弓根螺钉辅助置入的机器人。机器人手术目前主要的作用就是帮助外科医生进行螺钉的置入,因此任何需要脊柱内固定,需要椎弓根螺钉置入的手术都可以运用机器人系统。特别是对于一些手术难度大,进钉位置难以确定的病人,如脊柱侧凸等严重脊柱变形的患者,此时脊柱严重偏离正常结构,给医生的定位增加困难,这时候就特别适合进行机器人手术。

总体来说,脊柱外科机器人手术主要适应症为开放/微创和经皮操作的脊柱后路手术。具体手术类型包括脊柱内固定、脊柱侧弯、截骨矫形术、骨水泥技术、肿瘤活检/切除术,翻修术等。


5. 机器人手术属于微创手术吗?

首先需要区分的是,一般而言,机器人手术和微创手术其实是两个不同方向的概念:机器人手术是手术方式的概念,即机器人辅助定位下的手术,而微创手术是指切口创伤小的手术。机器人手术是否是微创手术,主要还是取决于手术本身是否采取微创的方式进行,如果是开放式脊柱内固定的机器人辅助手术,就是开放手术;如果是经皮微创腰椎融合术的机器人辅助手术,就是微创手术。但其实我认为从广义上来说,机器人辅助手术能够帮助医生精确定位,减少了对周围组织结构的损伤,能够降低患者创伤,因此也可以将其认为是另一种形式上的“微创”手术。


6.机器人手术与常规手术相比有什么异同点?有哪些优缺点?

与常规手术相比,脊柱外科的机器人手术唯一的区别就在于置入椎弓根螺钉这一步,常规手术是医生根据患者的影像学资料,“凭感觉”确定进钉位置,然后置入螺钉;而机器人手术则是通过提前在电脑上规划好的部位,利用机器人系统准确定位进钉位置,从而减少人工定位的误差。

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对于机器人手术而言,主要的优点在于:

①手术内置物的精确置入:从文献中的统计中可以看到,机器人辅助螺钉植入的准确率大约在96.9%,而经验丰富的脊柱外科医生的准确率大约在92.7%。机器人手术明显提高了螺钉置入的准确率,减少了脊髓神经损伤等并发症;

②辐射暴露减少:由于术前充分计划,手术中只需要根据机器人导针指引的方向置入螺钉,从而明显降低了手术中放射性的使用量;

③手术时间缩短:机器人通过手术前的计划,微创切口达到手术部位,具有良好的准确性和精确性,通过医生熟练的操作和机器人的准确指引,手术时间可以明显的缩短。

④缩小了手术切口:机器人手术定位准确,主刀大夫就只需要在定位的那一小部分地方切口,而如果定位不准确,往往就需要扩大切口来修正改变位置,同时机器人手术也可避免因为螺钉置入困难而转为开放手术置入螺钉的可能。

但相反,机器人手术目前也面临着复杂脊柱畸形应用受限、高昂的费用、手术技术难度大,需要前期充分学习等缺点,阻碍了机器人手术临床大范围的推广使用。


7. 机器人手术的疗效有保障吗?

前面介绍了这么多内容,相信大家也肯定知道了,机器人手术的疗效其实是具有充分保障的,甚至由于机器人系统的精确性,其手术疗效甚至会比常规手术更好。同时又具有手术时间短、手术创伤小等优点,因此相比于常规手术是一种更好地手术方式,但手术费用远高于常规手术方式,患者可以根据自身的实际情况、医生的建议等多方面因素综合考虑是否采用机器人手术。同时也要提醒大家在进行手术时要选择机器人手术经验较为丰富的医院进行。


8. 机器人手术未来发展前景如何?

相比于常规手术,机器人手术的优点还是比较多的,随着主从式机器人和螺钉辅助机器人技术的不断改进,同时如果能解决手术机器人造价昂贵的问题,机器人辅助手术将来可能成为脊柱外科手术的标准设备。随着主从式机器人的进步,可能将来也可以在脊柱外科领域广泛应用,医生可以远程通过操作台控制机械臂,用精细的机械臂代替医生的手来进行脊柱外科的手术,也防止了医生可能在长时间工作中手部的“不稳定性”,同时机械臂设计的精细化也使更多精细化操作成为可能,因此,机器人手术在脊柱外科领域甚至是整个医疗行业的发展前景都是十分广阔的。同时未来随着机器人技术的不断进步,患者的医疗康复效果也会不断得到改善。

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