數(shù)字化技術(shù)在脊柱骨折椎弓根螺釘置入中的基礎研究與臨床評價.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)務人員可以方便地存貯、檢索和瀏覽病歷,方便、迅速、準確地開展各種科學研究和統(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特點是否與既往文獻報道相一致有待進一步研究。有限元分析法在脊柱骨折生物力學評價中的應用,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特點,且大部分實驗未對椎間盤壓強、椎弓根螺釘及螺釘棒的應力進行分析。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)機器人系統(tǒng)代替手術(shù)醫(yī)生進行椎弓根螺釘?shù)闹萌脒M而減少射線損傷。脊柱手術(shù)機器人系統(tǒng)是脊柱椎弓根螺釘置入研究中的熱點,在復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,機器人系統(tǒng)的三維成像和導航技術(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)機器人的研發(fā)尚處于起步階段,尚未應用于臨床。
　　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特點中的作用,分析脊柱骨折椎弓根螺釘置入方式的應用趨勢,探討有限元分析法在后路短節(jié)段各種內(nèi)固定術(shù)式生物力學評價中的作用,探討我們自

5、主研發(fā)的脊柱手術(shù)機器人在椎弓根螺釘置入術(shù)中的可行性研究,發(fā)現(xiàn)目前機器人系統(tǒng)存在的問題,進一步完善手術(shù)機器人系統(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動范圍、椎弓根螺釘及螺釘棒的VonMises應力,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特點差異,觀察脊柱模型在位移加載作用下的三維運動范圍、椎弓根螺釘及螺釘棒的VonMises應力、固定節(jié)段鄰近上/下位最大椎間盤壓強及其與正常脊柱模型最大椎間盤壓強的比值。
　　

7、方法三:通過脊柱手術(shù)機器人系統(tǒng)進行牛脊柱標本椎弓根螺釘鉆孔手術(shù)操作。術(shù)前計劃時測量進釘點的進釘角度,進釘點距離棘突正中線的垂直距離。術(shù)中在C型臂透視下定位機械臂骨鉆與脊柱標本的相對位置,按照術(shù)前計劃進行螺釘軌跡鉆孔,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?分散了內(nèi)固定器械的應力載荷。單向釘跨傷椎4釘固定的螺釘應力最大,萬向釘跨傷椎4釘固定三維運動范圍最大。附加傷椎固定的萬向釘6釘固定穩(wěn)定性強于正常脊柱模型且螺釘應力較單向釘固定模型的應力明顯縮小。
　　結(jié)果三:脊柱手術(shù)機器人系統(tǒng)的基本功能能夠滿足脊柱外科醫(yī)生進行椎弓根螺釘位置鉆孔的要求,應用脊柱手術(shù)機器人進行鉆孔操作,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)達到85.0%。
　　結(jié)論:
　　結(jié)論一:我們要注重預防摔傷和車禍傷導致創(chuàng)傷性脊柱骨折,隨著病患年齡增長及年度變化,我們更應該注意預防低墜傷和活動傷。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力疲勞。附加傷椎固定的萬向釘6釘固定穩(wěn)定性強于正常脊柱模型且螺釘應力小于單向釘后路短節(jié)段固定模型,為我們臨床應用微創(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)機器人的精確性有待進一步加強如需逐步