病例骨科机器人辅佐下椎弓根螺钉：展望依骨各项异性复杂钉道设计及精准操作

病例信息

Orthopedic Robot-Assisted Pedicle Screw Insertion: Prospects for Complex Screw Tract Design and Precision Operations Based on Bone Anisotropy

日期：2024年7月24日10:03 

患者: Xxx

性别：男

年龄：34岁

入院情况

入院时间：2024年07月24日09时18分 

主诉： 坠落致腰背部疼痛伴活动受限约20分钟 

现病史：

患者自述约20分钟前在工作时不慎从约2米高处坠落，导致腰部受伤，顿时感到腰部剧痛，伴随活动受限。受伤后，患者被120急救车送往我院急诊就诊。

诊断过程

1. 查体

  腰部CT: 腰1椎体压缩性骨折

  全腹部CT： 未见明显异常

  胸部CT: 双肺后部高密度影，考虑肺挫伤

2. 急诊拟定诊断

  1. 腰1椎体骨折

  2. 肺部损伤

发病以来

 精神状态差

 未进食

夜间睡眠差

 大小便正常

体格检查

生命体征

 体温: 36.7℃

 脉搏: 68次/分钟

呼吸: 18次/分钟

血压: 108/65 mmHg

一般情况

 患者神志清醒，发育正常，营养状况中等，体型正常，面部表情痛苦，面色红润，意识清醒，语调清晰，对答切题，精神状态良好，能够配合查体。

专业检查

 脊椎生理曲度良好

 腰背部轻度肿胀，皮肤完整，局部有压痛，叩击痛阳性，伴随腰背部活动障碍

 骨盆分离及压返试验呈阴性

 双下肢活动正常，感觉和血运良好

 其余肢体查体未见明显异常

辅助检查

腰部CT：再次明确为腰1椎体压缩性骨折

全腹部CT：无明显异常

胸部CT：显示双肺后部高密度影，诊断为肺挫伤

诊断

1. 腰1椎体压缩性骨折

2. 肺部挫伤

治疗计划

根据病例特点，医师制定了相应的检查及治疗计划，并安排了王任对患者进行会诊，指示如下：

1. 护理

  入院时给予二级骨科护理

实施生活宣教并抬高患肢

2. 检查

 完善相关检查，包括三大常规、生化全套、凝血五项、乙肝三系等检验

  进行常规心电图及腹部彩超等

3. 患者告知

  及时告知患者入院后病情及治疗方案。拟急诊下行在骨科机器人辅助下腰一椎体骨折经皮椎弓根螺钉棒内固定术，

  患者表示理解并同意，并签署了相关医疗知情同意书。

处理分析

俯卧位，透视划线，交叉点为徒手置釘经皮螺钉皮肤入口处，一般位于椎弓根外缘1厘米处，经皮植入攻丝锥尖端，正位透视时拟定于椎弓根外缘。

利用Hiss系统，将术前CT数据输入骨科机器人，进行术前规划。分别在胸12、腰1、2椎体双侧椎弓根设定机器人打入椎弓根螺钉轨迹。反复在立体CT图像上模拟验证，调整螺钉轨迹。确定后完成术前规划设计。

消毒铺单，透视正侧位，确认后将图像输入骨科机器人系统，将术前规划的CT三维像和透视的二维图像融合。须反复观察，确保二维和三维图完美化一，此时，形成椎弓根螺钉轨迹，加一微调。

启动机器人机械臂，制动依据术前设计移动到椎弓根螺钉置釘位置，将导向器经过皮肤切口插入皮内，尖端顶住椎体后骨皮质。此时，在透视，确认椎体后进釘位置及三维角度，确认后，经过导向器，将直径1.5毫米的克氏针用电钻打入椎弓根15毫米。

理论上进15毫米克氏针长度，克氏针尖已经进入椎体。正位透视确认克氏针尖位于椎弓根内缘，说明置釘准确，安全，未穿透椎管。完成六个椎体椎弓根螺钉导丝置入后，再透视验证。

机械臂通道碰触置于椎体表面

克氏针进入15毫米

若采用徒手置釘，通道顶点不可能如此外置

此误差系术前规划产生

完美置釘

复位完美

总结与讨论

骨科机器人技术在复杂钉道插入手术中的应用

骨科机器人技术近年来在复杂钉道插入手术中得到了广泛的应用，并取得了良好的效果。该技术能够帮助医生更准确、更安全地完成手术，减少手术并发症，缩短手术时间，提高患者满意度。骨科机器人技术在复杂钉道插入手术中的应用，重点在术前规划、钉道设计、提高精确度与精准度、无缝整合等关键方面。并设计规划出前所未有的固定钉道，系专家级学者无法完成的操作。

关键词

骨科机器人；复杂钉道插入手术；术前规划；钉道设计；精确度与精准度；无缝整合

通过本次操作：我们将椎弓根螺钉机器人辅助作为一个相对复杂钉道，有一下体会。

复杂钉道插入手术是指在骨骼上打入钉道，并植入钉子的手术。此类手术具有技术难度大、风险高、并发症多等特点，对医生的操作技巧和经验要求极高。传统的手术方式主要依靠医生的经验和术中透视来确定钉道的位置和方向，存在一定及肯定的误差和风险。

骨科机器人技术的出现，为复杂钉道插入手术带来了新的希望。骨科机器人能够根据术前规划，自动生成钉道轨迹，并引导医生准确地打入钉道，从而大大提高了手术的精确度和安全性。此外，骨科机器人还可以减少手术时间，缩短患者住院时间，提高患者满意度。

1.术前规划

术前规划是骨科机器人手术的关键步骤之一。通过术前规划，医生可以详细了解患者的解剖结构，并设计出最佳的钉道轨迹。术前规划通常需要使用计算机软件来进行，医生可以根据患者的CT或MRI图像，对骨骼进行三维重建，并在此基础上设计钉道轨迹。

2. 钉道设计

钉道设计是骨科机器人手术的另一个关键步骤。钉道设计的好坏，直接影响到手术的成功率和安全性。钉道设计时，需要考虑以下几个因素：

骨的几何形状和釘道设计，不限于椎弓根，也可能包括复杂的骨盆螺钉。几何学特点和固定要求。

骨各项t

钉道的入口点和方向

钉道的长度和深度

钉道的角度

钉道的曲率

提高精确度与精准度

骨科机器人手术的精确度和精准度，是手术成功的关键。为了提高精确度和精准度，骨科机器人通常会采用以下几种技术：

将来

精确的术前图像和术中图像收集和融合

轨迹的设计

图像引导技术：图像引导技术是指在手术过程中，使用计算机软件对患者的解剖结构进行实时跟踪，并将其与术前规划的图像进行对比，从而确保手术的准确性。

力反馈技术：力反馈技术是指在手术过程中，骨科机器人能够感知到医生的操作力，并将其反馈给医生，从而帮助医生更好地控制手术器械。

运动控制技术：运动控制技术是指在手术过程中，骨科机器人能够精确地控制手术器械的运动，从而确保手术的准确性。

无缝整合

骨科机器人手术的无缝整合，是指术前规划、钉道设计、提高精确度与精准度等各个环节能够完美地衔接起来，从而形成一个完整的手术解决方案。无缝整合可以大大提高手术的效率和安全性。