季亮 李青松 胡兴峰 梁伟 王祥

对于腕舟骨骨折，内固定逐渐成为无移位或轻度移位骨折治疗的首选。然而，经皮微创螺钉内固定手术存在一定难度，需要术者熟悉舟骨的解剖学和影像学特征，术中需要多次X线暴露。近年来机器人辅助手术技术已在脊柱外科和关节外科得到成功运用，但在腕舟骨骨折治疗中的应用较少，其主要原因在于缺乏手外科专用的机器人导航手术固定模板和简易可行的解决方案。我科应用热塑性聚氨酯(thermoplastic polyurethane,TPU)支架和骨科手术机器人辅助完成2例腕舟骨骨折的经皮螺钉内固定手术，获得良好的临床效果，现报告如下。

资料与方法

一、资料

1.一般临床资料：2020年1月至2021年1月贵阳市第四人民医院骨三科应用TPU支架协助机器人导航经皮螺钉内固定治疗腕舟骨骨折2例。患者A，男，35岁，右腕舟骨骨折，为AO分型B1型骨折，交通事故致伤，受伤至手术时间为2 d；患者B，男，46岁，左腕舟骨骨折，为AO分型B1型骨折，交通事故致伤，受伤至手术时间为3 d。

2.病例纳入与排除标准：(1)病例纳入标准：单纯腕舟骨骨折，影像学表现为AO分型B型骨折且无明显移位；不合并其他需要手术治疗的骨折；可接受机器人导航辅助手术治疗者。(2)病例排除标准：伴有其他骨折或脏器损伤需要手术治疗者；不能有效接受随访或失随访者。

3.设备与材料：(1)天玑骨科手术机器人(北京天智航医疗科技股份有限公司，中国)，由主机、机械臂、光学跟踪系统、主控台车(含手术计划与控制系统)和导航定位工具包5个部件组成。应用机器人辅助手术的主要工作步骤为：①采用床旁CT采集术中影像；②在操作软件中规划导针的入针方向和位置；③机器人6个自由度的机械臂执行定位，在计算机控制下移动到所需位置；④安装导针套筒，同时通过光学跟踪系统监控机械臂的运动路径并确认无偏差，如果存在偏差系统可以自动补偿。(2)TPU颗粒：是一种综合性能优异的有机高分子材料，具有良好的化学稳定性和易加工性,既有橡胶的高弹性又有塑料的刚性，作为外用支架广泛应用于医疗行业(图1)。

本研究获得患者知情同意，通过贵阳市第四人民医院伦理委员会审批。

二、方法

1.TPU支架的制作：术前1 d取直径为2 mm的TPU颗粒1 kg，放入金属容器中，加入70℃水，待TPU颗粒逐渐溶解成透熔流体，带隔热手套取出，在温度下降的过程中徒手塑形，使之成为能够固定患者患肢腕关节于最大背伸位的三角形实体支架，底面平整以保证可稳定放置于手术台(图2)。完成后送供应室低温消毒备用。

2.术前准备：采用臂丛神经麻醉。患者取仰卧位。将患者患肢置于高90 cm、长80 cm、宽40 cm外展台上。外展台为透X线的亚克力材质。将腕关节以背伸位置于TPU支架上，使腕关节位于“C”型臂X线机的圆心，确保正、侧位像都能包括舟骨和患者示踪器的5个点。

3.手术方法：(1)采集CT数据：将机器人置于手术床旁患肢侧，罩无菌套，确保机械臂能到达腕部，将光学跟踪相机置于患肢侧头端。使患肢手、腕和前臂与TPU支架紧靠，并用皮肤贴膜固定，以防止术中患肢移动。将移动CT置于外展台旁，CT臂的中心移动到腕部。人工旋转“C”型臂，确保在扫描过程中无阻挡。将患者示踪器通过螺纹钉固定在TPU支架上。应用CT扫描获取腕部影像数据，传输至机器人工作站。(2)规划手术路径：根据所采集三维图像，使用规划软件进行螺钉置入路径规划。采用掌侧入路，从舟骨结节处进针，沿舟骨中央轴心线规划路径并测量舟骨路径的长度(图3)。(3)机器人辅助置钉：机械臂在系统控制下移动到规划位置，安装导向套筒，将导针尖端轻靠于手掌皮肤，在操作系统中确认导针位置和方向与规划导针相符，如存在偏差可自动微调。采用直径1.5 mm带刻度导针，缓慢钻入导针，钻入深度较规划舟骨路径的长度短2 mm。透视确认导针位置后，取出导针换成直径0.8 mm空心螺钉专用导针插入钉道(图4)，选用所测得长度的空心埋头螺钉并置入，透视确认螺钉位置后取出导针。冲洗切口，缝合1针。置钉结束后，再次行CT扫描采集数据，测量实际导针与规划导针的位置差距及成角。

4.术后处理及随访：术后行石膏固定1周，隔日换药。嘱患者于术后4周开始部分负重锻炼。分别于术后第2、4、8周门诊随访，复查X线。

结 果

2例患者在手术操作中，TPU支架可稳定固定手腕及前臂，很好地控制位移，且TPU支架可以提供机器人示踪器的安置，实现支架、手腕和示踪器一体。2例患者均实现实际螺钉位于舟骨轴心，固定有效(图5)。2例患者实际导针与规划导针重合度较好，成角分别为2.23°和1.68°。术中均一次操作完成打入导针，患者和术者均无额外X线暴露。术中未使用止血带，2例患者均出血量<5 ml。2例手术均于45 min内完成。

图1 热塑性聚氨酯(TPU)颗粒 图2 热塑性聚氨酯(TPU)支架及其术中安置 图3 采用机器人规划手术路径。根据舟骨骨折线与舟骨的轴线在软件上规划螺钉，确定进针点和进针方向 图4 术者在机器人辅助下置钉 图5 术后3 d X线示螺钉经舟骨轴心，骨折复位和固定效果良好 A 患者A像 B 患者B像

讨 论

对急性无移位或轻度移位腕舟骨骨折患者，行保守治疗目前存在较大争议，而行螺钉固定手术治疗可以减少长期外固定导致的腕关节僵硬、力量丧失以及骨延迟愈合或不愈合等问题，因此近年来经皮螺钉内固定已经成为首选治疗方法[1]。但是，这类微创手术操作有一定难度，要求术者对舟骨的解剖结构和影像学表现有非常清晰的认识，术中操作需要在透视下进行以确保导针与骨折线垂直，螺钉要尽可能长以提高把持力。常规手术往往需要多次透视，增加了X线暴露剂量，同时进行多次穿针调整可造成骨量丢失，增加骨折不愈合的风险并降低螺钉固定的强度[2]。

利用骨科手术机器人辅助治疗腕舟骨骨折，理论上可以解决以上问题[3]。但从近年文献报道看，以机器人辅助手术治疗腕舟骨骨折并没有得到广泛开展，可能存在以下主要原因：(1)上肢手术不同于脊柱和髋部手术，在进行机器人导航操作时，患肢微动就会造成偏差；(2)示踪器的放置需要与腕舟骨同步，若采用螺钉固定于骨的方式又增加了创伤；(3)腕关节由多个腕骨和多个关节组成，如果不能把腕关节、外支架和患者示踪器固定为一体，轻微的相对移动即会造成较大误差，对于舟骨骨折来说是不可接受的。虽然舟骨体较小，但本研究没有采用直径为0.8 mm的空心埋头螺钉配套导针进行穿针，原因是若导针过细则钻入操作易偏向造成误差，并且机器人生产厂家尚未提供与空心埋头螺钉导针匹配的导向套筒。因此术中先选用直径为1.5 mm的导针钻孔，再更换为0.8 mm导针作为螺钉拧入的导向。郭阳等对三维打印舟骨螺钉导向模板进行了实验研究，并采用三维打印模板辅助机器人导航手术治疗腕舟骨骨折1例，取得了成功[4-5]。本研究采用个性化TPU固定支架，也获得了令人满意的结果。与三维打印相比，TPU具有价廉、可重复使用以及对技术要求相对低的优点。

本研究应用的手术机器人软件是基于脊柱螺钉导航的三维定位系统，其精确性和安全性已经在临床上得到证实[6]。基于CT数据的三维定位较二维定位更加精准，同时可为机器人设计厂家提供临床数据，有助于设计腕舟骨专用的软件及相应的导针导向套筒，使手术操作更加便捷。本研究主要不足之处是病例少。TPU支架在手术机器人辅助治疗腕舟骨骨折中的作用的可靠性还需要大样本临床研究予以证实。

从本研究2例患者的治疗结果来看，应用TPU支架协助机器人导航经皮螺钉内固定治疗腕舟骨骨折可以获得良好的临床疗效，手术时间短，患者接受度高。