對于無移位或僅有微小移位的腕舟骨骨折，行經皮螺釘固定正逐步取代保守治療。腕舟骨的經皮螺釘固定屬于微創操作，其手術技術有一定的難度，特別是在對螺釘位置要求較高的情況下，會增加手術時間與術中X線暴露時間。近年來，隨著相關領域科學技術的發展與進步，骨科手術機器人逐漸被應用于臨床治療中，可輔助人工膝關節和髖關節的置換，在骨盆與髖臼骨折的經皮螺釘固定以及椎弓根螺釘固定手術中提高置釘的精確度。但目前尚未見關于機器人用于腕舟骨骨折手術治療的報道。北京積水潭醫院手外科以骨科手術機器人輔助螺釘導針的置入，采用三維打印模板固定患肢腕關節，完成1例腕舟骨骨折的經皮螺釘內固定手術。現報告如下。
一般臨床資料
患者，男，61歲，2018年3月因跌倒致左腕舟骨骨折2d就診。X線可見左腕舟骨腰部以遠多條骨折線，骨折線間隙＜1mm，未合并其他部位骨折。由于骨折端較為粉碎，穩定性差，考慮在機器人輔助下行閉合經皮空心螺釘固定手術。機器人輔助置釘手術在腕舟骨骨折患者的應用經北京積水潭醫院新技術委員會和倫理委員會批準。
本研究采用TiRobot骨科手術機器人(北京天智航醫療科技股份有限公司，中國)，其主要工作步驟包括:由手術醫生操作系統，以“C”型臂X線機采集術中影像，規劃螺釘導針的入針方向和入點，隨后由系統經計算給出符合醫生要求的手術路徑，發出指令使機械臂移動至所需位置，在機械臂上安裝導針套筒，同時通過光學跟蹤系統監控機械臂的運動路徑并確認是否出現偏差，如有偏差由系統進行自動補償，以保證導針置入位置的精確度。
術前CT掃描
行CT掃描時患者取俯臥位于CT設備(Aqualin，東芝公司，日本)上。掃描時間0．3s，視野225．0mm，層厚1．0mm，矩陣256×256。腕關節位置為背伸約40°，掃描范圍為患肢前臂中段至掌指關節。
術前圖像處理及三維打印
使用術前計劃與設計軟件VxWork(北京卓遠科技有限公司，中國)導入DICOM格式CT數據，按以下步驟處理:①將腕關節整體(包括皮膚和軟組織)進行容積重建，閾值－300，得到患肢腕關節外觀三維影像(圖1)。②在表面重建模式下，將帶皮膚腕關節的三維影像外擴25px左右。③運用減集運算在其內將腕關節整體移除，形成陰模，并在兩邊加上鎖扣裝置。④將設計出的模型以WRL格式傳輸至桌面三維打印機(型號3DTOBE-2830e，三維天工科技有限公司，中國)，使用醫用可降解聚乳酸材料將陰模分為掌側和背側兩部分打印，并在掌側舟骨結節處開直徑為125px的孔(圖2)，以便打入導針。
手術方法
采集圖像:將機器人移動并固定至手術床旁患者患肢側，罩無菌套，確保機械臂有一定工作空間可達腕部，將光學跟蹤相機置于患肢側頭端，將移動式“C”型臂X線機置于患肢側尾端。將已經過滅菌的三維打印模板安置于患肢腕部(圖3)，用2根Shanz針通過模具兩側的鎖扣將模具固定于硬塑料背板上，以防止患肢在術中移動。將患者示蹤器固定于一側Shanz針的尾部。應用“C”型臂X線機獲取包含機器人定位標記點的術中透視影像，并將其傳輸至機器人工作站，由系統進行配準計算。
規劃手術路徑:根據術中采集的圖像，使用系統規劃軟件進行螺釘置入路徑規劃。本研究病例采用掌側入路，從腕舟骨結節處入針，沿腕舟骨中央區規劃路徑(圖4)。
機器人輔助置釘:機械臂在系統控制下運動到規化中的位置。在機械臂上安裝導向套筒，將導針尖端抵至患肢手掌側皮膚，再次以“C”型臂X線機透視確認導針位置是否滿意，同時在機器人系統軟件上確認實際導針的位置和方向與規劃導針是否相符。如軟件顯示其偏差＞0．2mm，可進行微調，同時在打入導針時監測是否與規劃路徑和位置有偏離。
透視驗證:以“C”型臂X線機透視確認導針位置滿意后，測量所需螺釘的長度，擰入適合的空心螺釘(Acutrak3．5，ACUMED公司，美國)，確認空心螺釘位置良好后撤出導針，沖洗切口后縫合1針。
手工記錄手術時間及“C”型臂X線機曝光時間。
置針結束后，重合術前及術中以“C”型臂X線機采集的腕舟骨影像，測量實際導針與規劃導針的位置差距及成角(圖5)。
術后處理及隨訪
術后第2天換藥，僅晚間以石膏固定。術后1、2和4周隨訪，記錄不良事件發生情況并以X線檢查骨折是否存在移位，同時觀察患肢腕關節的疼痛情況和活動范圍。術后4周后開始部分負重鍛煉。
結果
實際導針與規劃導針進針點基本重合，成角約4．43°。該例手術用時58min，其中X線曝光時間為18．4s。一次性打入導針，未進行調整。術中使用止血帶，出血量＜10ml。術后4周攝腕關節正、側位及舟骨位X線，骨折有愈合跡象(圖6)。撤除石膏外固定，開始腕關節的屈伸功能訓練，腕關節的活動度達到正常范圍的80%。
討論
對于無移位或移位＜1mm的新鮮腕舟骨骨折，閉合復位經皮空心螺釘內固定可以縮短術后制動時間及骨折愈合時間，提高骨折愈合率，近年來已經成為最常用的治療方法。但是，這類微創手術的操作具有一定的難度，要求術者對此類術式有豐富的臨床經驗，對腕舟骨的解剖結構有非常清晰的認識。腕舟骨骨折的固定對螺釘的位置有一定的要求，例如螺釘應居中，盡可能與骨折線垂直，以及螺釘要盡可能長以增加把持力。傳統的經皮空心螺釘固定術依賴術中多次的X線透視來獲得滿意的導針位置，增加了手術時間以及術者和患者的X線暴露時間。有時，盡管經過多次X線透視檢查，螺釘仍然偏離正確位置，術者只能不斷調整導針在舟骨內的位置。位置欠佳的導針孔還可能有干擾作用，使得調整導針位置的操作更為困難。因此，螺釘在腕舟骨內有可能偏離最佳位置，從而影響骨折的愈合。反復調整導針和螺釘位置的操作無疑還會造成腕舟骨骨量的損失，從而降低螺釘固定的牢固性。
術中利用計算機導航設備輔助放置腕舟骨螺釘置入是上述問題的一種解決方案，但其臨床應用沒有廣泛開展。原因是現有的導航系統都需要借助于人手操作，而人手操作的不穩定性可能會造成手術操作的偏差，導致導針位置欠佳。對于腕舟骨骨折，計算機導航系統還要求在手術部位附近放置示蹤器，這會給患者增加額外的創傷。另外，腕關節由橈腕關節、腕中關節和腕掌關節組成，活動度相對較大，如果不能有效固定腕關節，示蹤器的細微移動就會給手術操作帶來較大誤差。腕舟骨手術對操作系統的精確度要求非常高，通常超過1mm的誤差即會造成令人無法接受的結果。
為了解決上述問題，北京積水潭醫院手外科在腕舟骨骨折經皮螺釘內固定術中試用了骨科手術機器人。該機器人可以按照術者在術中攝取的X線影像上規劃的目標，由系統操控機械臂運動，配合以安裝在機械臂上的導針套筒，消除了人為操作的不穩定性，理論上可能提高手術的精確度和安全性。此外，術者還對本研究病例設計了基于CT數據的三維打印模板以充分固定腕關節。該模板是個性化模板，其內壁形狀完全符合患肢腕關節外形。將模板低溫滅菌后，在術中安置于患肢腕關節上，并與腕部皮膚緊密貼合，扣緊后可使腕關節處于完全制動狀態。該模板是保證機器人輔助置釘準確度的重要因素。同時，可將示蹤器固定于模板，避免在患者肢體再行切口。
本研究病例的總體手術時間與術者之前行透視引導徒手操作手術的時間接近。但是，本研究病例術中沒有調整導針，從而節省了時間，“C”型臂X線機曝光次數和時間較少。大部分手術時間是用于非手術操作，例如機器人和示蹤采集裝置的擺放、緩慢的機械臂運動及校準、要求較高的圖像采集以及導針的打入規劃等。考慮到隨著醫生對機器人系統的使用熟練程度的提高，設備擺位、圖像采集和手術規劃等操作用時將進一步縮短，未來有可能縮短總手術時間。
本研究所應用的機器人軟件系統最初是基于髖臼骨折和股骨頸骨折的螺釘置入要求設計的，其精確度和安全性在臨床上已經得到初步確認。將該機器人用于腕舟骨骨折的手術治療，目前尚未見相關報道。該機器人的基本工作原理是通過正、側位X線影像來確定導針在三維空間的最佳位置，由此初步推斷將其應用于腕舟骨骨折的手術治療是可行的。但本研究所使用的軟件系統和操作工具不是專門為腕舟骨骨折的治療設計的，手術操作過程中可能會產生一定的誤差，這種誤差對于腕舟骨這樣的短小骨而言，可能是非常大的。從某種意義上說，腕舟骨骨折的手術治療對于機器人精確度的要求是非常高的。
從本研究的初步結果來看，機器人輔助經皮螺釘固定技術結合三維打印模板治療無移位或僅有微小移位的腕舟骨骨折，可使螺釘位置更加精準，減少導針的調整次數，提高固定的牢固性，有利于患者早期康復。其手術時間和術中X線暴露時間未來有可能縮短。本研究有非常明顯的不足:只有1例病例，缺少與傳統經皮置釘方法的對照，隨訪時間短。機器人輔助經皮螺釘內固定結合三維打印模板治療腕舟骨骨折的臨床應用與效果，有待進一步的前瞻性大樣本臨床研究予以證實。