2024导航和机器人辅助下颈椎椎弓根螺钉固定手术操作指南（完整版）.docx

理、术中影像仗业，部分专家具有循证医学背景与实践经脸，提供方法学和证据支持。成立秘书组设定指南的形成流程，完成指南相关文献和证据的全面系统检索与汇总；随机挑选脊柱创伤学蛆成员，完成指南内容讨论,以评估本指南所涵盖问题的科学性及准确性，形成推荐意见。本指南使用人群为所彳参与导航和机器人辅助下颈椎椎弓根螺钉置入手术的人员，如临床医师、手术护士、术中影像医师等。目标人群为需行下颈椎椎弓根螺钉固定重建稳定性的患者。1.2临床问题提出与证据检索针对目标临床问题，按照PlCOS（人群、干预措施、对照、结局指标、研究类型）原则进行分析后开展证据检索，以“lowercervicalspinew“cervicalvertebrae"uC3C7,*“navigation""robot”,pediclen“screw”“下颈椎”“颈椎”“颈37”“导航”“机器人”“推弓根”“螺钉”等作为关键词，检索PubMed、中国生物医学文献数据库及万方数据知识服务平台。检索时限为建库至2023年10月11日。文献纳入标准：（1）研究内容：各种因素所致颈椎疾患需经前路或后路导航和机器人辅助卜椎弓根螺钉固定手术治疗；（2）研究对象为成人；（3）研究类型：系统评价、Meta分析、随机对照试胶（RCT）研究、队列研究、病例对照研究、病例系列研究、病例报告等；（4）文献类型：临床论著及系统综述。文献排除标准：（1）无法获取全文；（2）内容相近或重复;（3）文献内容前后严重不符C共检索到469篇文献（英文269篇，中文致配准注册失败47;或既往颈椎手术存在内置物，金属伪影会影响对椎弓根内外侧壁的判定，可能导致无法实施引导路径规划59）。研究结果表明，未能行须骨牵引或头架固定均属禁忌证，如颅脑外伤所致颅骨骨折、局部需切开手术、头皮裂伤污染严重、头皮感染、局部病变如肿瘤、严重骨质疏松等155,71。Haemmcrli等88认为，愦骨牵引或头架固定是导航和机器人辅助下颈椎手术维持术中局部稳定性的必要措施。颈椎螺钉置入精确度要求高，良好的术区结构稳定性才能避免引导精度受影响造成螺钉置入偏移.文献报道，下颈椎椎弓根严重狭小，其直径3.5mm时，属于导航和机器人辅助手术的相对禁忌证25。2.2术前准备充分的术前准备亦是确保手术成功的基础条件之一，其中应用导航和机器人涉及手术团队、患者、设备准备三方面“蛆建专业的手术团队不仅可缩短手术时间，更能增加设备使用率。而患者、设备的准备则更加重要，关系若螺钉置入精确度、手术疗效、是否发生并发症等C2.2.1 手术团队推荐意见3：成立导航或机器人辅助手术专业团队，旦手术团队中至少有1人接受过导航、机器人操作规他化培训（证据等级：C级；推荐强度：二级）。作站、机械臂、O形臂等设备(证据等级：Al级；推荐强度：一级)。共纳入文献证据2项,其中Al级证据1项23,B2级证据1项40。头架固定是导航、机器人辅助颈椎手术为避免颈椎术中活动影响精准性的标准措施40,92-93。Tian等194偿试采用术中颅骨牵引配合导航辅助颈椎手术并取得良好的治疗效果，表明颅骨牵引具有维持术中颈椎稳定的可匏性和配合导航或机器人手术的可行性。同时，对于下颈椎骨折脱位患者,颅骨牵引可减轻骨折椎体断端移位对脊镯造成的压迫损伤，更便于术中骨折的豆位95)。头颅外伤或颅骨骨折等是不能行牵引固定的常见因素。导航和机器人在手术室的布局应遵循以卜原则23,92-93:(1)就近：机械臂置于靠近患侧或手术操作的位置；患者示踪器牢糕地固定于术区附近骨性结构或头架匕且不影响机械臂运行。(2)可视：患者示踪器与机械臂或工具示踪器处于光学相机的可视他围内，避免可能影响光学信号传导的遮挡物，如托盘或头架。(3)无菌：凡是距离手术台面近的存在潜在污染术区可能的设备，重点防护。划方式，确定螺钉拟置入的位置(证据等级：Al级；推荐强度：一级)。共纳入Al级文献证据7项23-29。无论是导航还是机器人设备，辅助脊柱手术的规划设计均建立在对患者解剖结构三维扫描重建的基础上73。早期的导航和机器人设备因术中CT扫描技术的限制，依赖F患者术前检杳仰卧位CT扫描，将获取的数据导入与引导设备配套的软件中，在术前完成螺钉置入规划43,74。然而，下颈椎术前重建的三维结构和术中目标椎体的实际空间结构会因体位的变化而产生差异。同时，术中给予的肌松药物及颈椎牵引等因素会显著增加两者的差异72。Arin等26认为,颈椎的活动度较大，术中牵引、体位变化等因素所致术前与术中颈椎解剖结构变化则更明显，基于术前扫描规划为参考的引导精确度得不到保障，甚至因差异过大，术中透视图像与术前CT数据无法匹配而导致注册失败。2011年，美国食品药品监督管理用(FDA)批准的RenaiSSanCe机器人就是以此为机制。Renaissance机器人胸腰椎螺钉置入精确度为94.5%,而未见在颈椎上应用的研究报道96。后来发展的导航和机器人技术主流都是必于术中CT扫描获取数据进行规划23-29,如通用骨科机器人，其颈椎螺钉置入精确度高达96.2%250PCng等24的Meta分析结果表明，术中扫描结合通用付科机器人在颈椎上应用的临床疗效和安全性可除。2.3.2 导航系统辅助颈椎椎弓根螺钉置入装牢固；患者示踪器位置不影响手术操作；患者示踪器需时刻能被导航所追踪，避免被手术器械与术者操作遮挡；手术过程中需避免与患者示踪器发生接触.两种示踪器安装方式根据情况选择59:一是用螺丝刀将棘突夹固定在需固定节段上一个节段棘突上，将患者示踪器安装在棘突夹匕注意使用工具拧紧棘突夹，使之固定率；二是采用万向臂联合患者示踪器，专用万向臂端连接在头架上，顶端置于患者头侧匏近中线位置，另一端安装患者示踪器。颈前路示踪器通常需用万向臂连接固定于手术床边轨或头架上43。(4)导航注册C采集影像资料后。形臂会自动与导航完成注册，并将数据发送给导航工作站。当手术区域为颈胸交界处时，可采用O形臂的高清模式进行“地图”的采集，避免患者两例J肩膀、锁骨等影响图像质量98。(5)导航辅助。引导过程中注意以卜.事项：手持导航工具至导航区域，观测导航图像相应变化是否流畅；可使用配套高速导航磨体完成开11与部分开路操作，从而减少对颈椎椎体的推压和术中导航的漂移；置钉结束后可采用。形胃的高清模式进行影像验证44,47-48,52,64。2.3.3 通用件科机器人辅助下颈椎椎弓根螺钉置入通用骨科机器人是国内最早被用于辅助颈椎椎弓根螺钉置入手术的机器人,无论是上颈椎还是卜颈椎均表现出较高的精确度99。DU等100的研究结果表明，通用骨科机器人较导航系统可为胸腰椎退变疾患的治疗提供更好的引导精确度且不增加并发症发生率C而1.i等98认为，对于青少年脊柱侧弯畸形患者，通用骨科机器人辅助的精确度低F导航系统。因此,通用骨科机器人和导航系统在下颈椎应用的差异值得进步研究。推荐意见7：按照三维图像采集、空间配准、钉道设计、辅助手术的流程辅助完成推弓根螺钉置入操作(证据等级：A2级；推荐强度：一级)。共纳入文献证据9项,其中Al级证据2项24-25,A2级证据2项32-33,Bl级证据3项34-36,B2级证据2项42-43。通用骨科机器人辅助下颈椎椎弓根螺钉置入的关键步躲：(1)图像采集。患者示踪器固定方法同上述导航系统原理81。调辂光学相机位置，使其可同时识别和捕捉患者示踪器及机械臂示踪器的空间位置信息34,36;使用标尺法以验证扫描区域完整包含术区骨骼影像，注意确保标尺上的所Tf标记点均在透视图像他围内34-351(2)空间配准。进行三维图像扫描，系统H动完成图像传输与空间配准。注意图像采集、传输及配准过程中，患者示踪器及机械臂均不能有任何移动；应在此期间降低呼吸机潮气垃至正常值的50%42-43o(3)钉道设计。在机器人工作站中规划设计双边螺钉参数、进针点和方向24-25;此时需考虑软组织对螺钉规划设计的影响，当预计良好的设计受限于丰富软组织遮挡而实施困难时，则需降低设计预期，提高实施的11Tf101o（4）辅助手术：机械臂自动运行至规划路径后需进行微调，使精确度<lmm”机械臂运动过程中，定位精确度会实时显示在软件界面中。机械臂运动过程中需注意以下事项：如果发现机械臂可能碰到患者或周围障得物，应立即按卜紧急停止按钮42;导向器应尽可能能近操作区域43;套筒安装时，注意避免肌肉软组织对套筒及导向器的挤压133;可使用电钻引导克氏针置入，避免克氏针钻入过深32。2.3.4 可视化导航机器人系统辅助下颈椎椎弓根螺钉置入最新的机器人系统结合导航系统和通用骨科机器人的所有优势，即机械臂引导螺钉置入的过程中可同导航系统原理，实时观察螺钉置入在椎体内的空间位置。研究结果表明，该系统展现出更高的螺钉置入精确度并拓展了其在脊柱外科的应用空间，如设计内固定曲度和截骨矫形范围等102,但相较于导航系统和通用骨科机器人的术中操作流程更为复杂，更需要把握规范的操作原则。推荐意见8:按照建立患者随动平台、术区三维扫描、快照、空间配准、钉道设计、辅助手术的流程辅助螺钉置入（证据等级：B2级；推荐强度：一级）。共纳入文献证据3项,其中Al级证据1项23,B2级证据2项40-41）。可视化导航机器人系统辅助下颈椎椎弓根螺钉置入的关健步骤:(1)建汇患者随动平台。将连接组件、手术系统与患者解剖结构进行稳固连接23。(2)术区三维扫描。建立机械瞥禁飞区，利用2个摄像头+1个传感器，机械臂在患者上方拍摄影像，通过图像的拼接进行三维建模，定义机械臂在运行过程中与患者的安全明离。机械臂的任何关节绝不能进入建立好的术区(机械臂禁飞区)，以保证患者安全【40-41。(3)快照.机械臂运行至快照位置后获取快照，目的是将导航参考系与机械臂参考系相关联以启用导航功能；若术中发生参考架移动，无须重新扫描图像或拍摄二维影像进行注册，只需再次快照即可完成重新关联41。(4)空间配准。一是术中O形臂三维扫描，扫描后自动完成图像传输，注意配准时患者示踪器及机械臂均不能有任何移动；应在此期间降低呼吸机潮气量至正常值的50%。其注意事项同骨科机器人。二是配准方法，单推体跨模态配准，使用二维C形臂采集2张二维影像，标记手术节段，完成单椎体分割，配准后主刀医师需验证配准效果103。(5)钉道设计。方法同件科机据人原理。(6)辅助手术。机械臂自动运行至规划路径，术中可随时将导航探针触及机械臂导向器侧面小孔，进行定位精度可视化检测，注意事项【23:锚定导向后完成进针点确认和去皮质处理，勿用力卜压锚定工具以防止滑移影响精确度；设定开路器械限深，可使用高速磨钻旋转下接触骨面，观察导航画面进行深度控制，勿用力卜压钻头，防止钻头变形或滑移；导航画面监测下沿套筒引导方向攻丝，随后常规置入螺钉C2.4常见问题及防止措施导航、机器人在使用过程中会出现注册失败、数据传输障碍、画面卡顿、系统错误、机械故障、图像漂移等问题，而最常见且对手术精确度影响最大的就是图像漂移95。2.4.1 图像漂移的识别术中图像采集后，要求手术部位解剖结构的空间位置相对固定。手术医师应具有判断图像漂移的能力。当出现以卜.情况即须怀疑可能存在图像漂移:(1)导航或机器人引导的进针点、置钉角度、置钉方向与徒手置钉经验对照相差甚远；(2)引导开路过程中出现落空感；(3)开路结束后进针点出血较多，判断为静脉从或动脉出血；(4)使用探针探查发现推弓根壁破裂；(5)置钉时拧入阻力明显低于其他螺钉；(6)置入螺钉后透视或扫描发现螺钉位置偏移严克。2.4.2 图像漂移的原因及应对措施推荐意见9:图像漂移的原因主要包括解剖结构与患者示踪器的相对位移、示踪器松动等（证据等级：Al级；推荐强度：一级）。推荐意见10：确定出现图像漂移的原因后针对性解决，如果无法解决则中转为常规手术（证据等级：B2级；推荐强度：一级）。共纳入文献证据8项,其中Al级证据2项28-291.BI级证据1项34,B2级证据3项41,62,64,C级证据2项67,80。当怀疑图像漂移时，选择明显的解剖标志，如棘突顶点、小关节进行验证41b如果定位准确，继续手术；但若无法纠正漂移，则需重新扫描。若重新扫描都无法纠正漂移，则需考虑切换固定方式为侧块固定或中转为常规徒手手术93。解剖结构与患者示踪器的相对位移：（1）软组织被过度牵拉，会导致局部解剖结构改变并产生与示踪器的相对位移41。应对措施：术中操作需轻柔，操作时应注意定位准确67。若存在患者颈部肌群丰需、限制置钉方向、内倾角不足等情况，应在导航注册前充分暴露椎旁肌，避免注册后的过度牵拉28-801但即使软蛆织被充分牵开而规划的最佳置钉方向也受严重r扰，甚至无法完成引导，可选择规划偏内的进针点和较小的螺钉外展角，进一步避免推旁软组织对导航路径和机器人套筒的影响8。只方在以上方式均不能满足置钉要求时，才考虑经皮置钉后再行开放手术操作，但会增加软组织损伤29。(2)患者体位摆放后，未行颅骨牵引或头架固定；体重较轻患者，颈椎在牵引下术中躯干出现相对位移104。应对措施：患者体位投放后，必须行颅骨牵引或头架固定，从而降低颈椎节段的活动度。并常规行患者双肩胶布牵拉固定以减少术中妪干位移105o(3)减压或截骨会破坏脊柱的稳定性，导致解剖结构的相对位移100。应对措施：术中条件允许的情况下，可先行内固定置入，再行减压或截骨等操作93。(4)患者体位发生变化，如因麻醉需要对头架的移动，或患者术中苏醒可能会引起其解剖结构空间位置的变化62,64。应对措施：移动头架或患者术中苏醒后需要对引导精度进行验证，否则就需重新进行图像采集和手术规划67。(5)由于颈椎柔韧性大、灵活度高，钉道制备与置钉过程中向下推压椎体导致解剖结构与患者示踪器发生相对位移76。应对措施：钉道制备与置钉过程中，应缓慢推进，中途间歇停顿调整，释放对椎体的持续推压，导航系统可确定画面实时更新与导航地图准确。可使用配套的高速导航磨粘与电动手柄辅助完成操作，尽量减少对椎体的向F推压64。示踪器松动：(1)患者示踪器松动。在手术过程中不慎触动患者示踪器，示踪器的位置可能发生变化。应对措施：应重复图像采集和手术计划24)。(2)导航通用工具示踪器松动。磨钻等常规工具可连接通用示踪器注册成可识别工具，因非原装配套工具，连接不紧密、松动则可造成图像漂移64。应对措施：使用前检查确认是否牢固，使用中避免磕碰示踪器。(3)机械臂示踪器松动移位。机械臂示踪器与工具刚性连接，工具的形变或连接松动必将影响置钉的精确度，尤其是连接不牢靠导致松动移位，会造成引导图像的漂移35。应对措施：连接后的排除检杳步骤必不可少，且尽可能地减少连接后对机械臂示踪器的触碰，否则需再次检查并选择解剖标志点对导航精确性进行验证34。2.4.3 其他问题包括：(1)机械瞥套筒滑动，机械臂套筒抵在颈椎陡峭的椎板匕当高速电估族转带动导针接触竹面时，有套筒滑动的可能136。应对措施：应避免将进针点规划至骨性结构陡坡，高速磨钻或超声骨刀预处理规划的进针钉点骨面，然后使用带齿套筒先锚定在小关节的斜坡上62,641;也可直接使用高速钻头驱动的锋利导针，从而降低骨面滑移的风险41。(2)骨折块浮动“如颈椎关节突骨折，引导的进针点所在骨面浮动造成偏差。应对措施：在骨折块去除不影响整体稳定性的情况K可去除浮动骨块后选择稳定的骨面作为进针区域。若骨折块大、相对稳定，则可使用高速磨钻，降低骨折块移位导致置钉精确度降低的风险35。(3)光学跟踪信号的影响。导航、机器人系统必须保持对红外光的良好反射和接收，因角度或距离超出接收范围可能会导致图像漂移59。应对措施：应调整光学摄像机，使手术区域位于其检测范困的中心，避免强烈的直射光和示踪器反射球上的血迹对红外光反射和接收过程的干扰106o(4)系统硬件或软件故障。应对措施：发现并正确识别故障后，需进行初步排查处理；若无法解决，则中转为常规手术82。三、总结与展望本指南基于现有导航和机器人辅助下颈椎椎弓根螺钉固定手术的证据文献，针对手术适应证和禁忌证、术前准备、术中操作和常见问题及防止措施方面给出推荐意见，以期为参与导航和机器人辅助下颈椎椎弓根螺钉置入手术的手术医师、手术配合护士和影像医师等提供参考，旨在提高该类人员的操作水平、提高螺钉置入精确度、缩短手术时间、减少相关并发症、提升患者满意度。根据手术适应证和禁忌证筛选适用人群，可最大化智能设备的使用价值；做好充足的术前准备，包括手术团队的建立、患者及设备的准备，可缩短手术时间、保障手术顺利、提高设备使用率；基于术中CT扫描的手术规划方式，进一步提高螺钉置入精确度；把握艮体导航和机器人辅助手术流程中的原则，可提高手术效率、降低手术并发症；针对操作过程中最常见、最影响手术精确度的图像漂移问题，做到精准识别、及时采取应对措施，仍无法解决则中转手术方法。本指南仅作为学术指导和建议，不作为法律依据。然而，随着技术的进步，导航和机器人将逐步更新换代，未来需要更先进的导航和机器人设备在颈椎的广泛成熟应用,并有更高水平证据以进一步更新本指南。