退行性腰椎滑脱(degenerative lumbar spondylolisthesis,DLS)常继发于椎间盘或小关节退行性变导致的1个或多个椎体节段不稳定,其特点是上椎体相对于下椎体的前向滑动[1]。随着脊柱外科技术的发展,DLS的手术治疗方案已从经椎间孔腰椎椎体间融合术(transforaminal lumbar interbody fusion,TLIF)为代表的椎间融合术,发展成了以微创TLIF(minimally invasive TLIF,MIS-TLIF)为代表的微创椎间融合术,微创术式减少了传统开放式手术对腰背部肌肉造成的医源性损伤[2]。虽然大多数患者症状在腰椎融合术后会得到缓解,但融合引起的脊柱生物力学变化可能会加速邻近节段退变(adjacent segmental degeneration,ASD)。ASD一般是由矢状位失衡、关节突关节侵犯等因素引起的包括椎间隙变窄在内的影像学改变[3-5],最终会引起腰背部疼痛或间歇性跛行等临床症状[6]。
近年来,随着机器人辅助技术逐渐应用于脊柱手术,越来越多研究表明将机器人辅助技术和MIS-TLIF结合能够提高术中植钉准确率、减少术中失血量以及加快患者术后康复[7-8]。然而,目前有关DLS患者在机器人辅助MIS-TLIF术后发生ASDeg的研究较少。因此本研究拟通过回顾分析2019年11月—2021年10月采用机器人辅助MIS-TLIF和开放徒手TLIF术后的临床和影像学结果,比较两种术式对患者L4、5上位相邻节段(L3、4)影响的差异以及造成术后发生ASD的影响因素。报告如下。
1 临床资料
1.1 一般资料
患者纳入标准:① Meyerding分度 Ⅰ、Ⅱ度单节段(L4、5)DLS;② 临床表现为严重的腰腿疼痛,且经至少3个月保守治疗后症状无法有效缓解;③ 腰椎X线片及三维CT等影像学资料完整;④ 随访时间12个月以上且临床资料完整。排除标准:① 既往存在脊柱手术史;② 伴有脊柱侧凸或脊柱畸形;③ 合并重度骨质疏松。
2019年11月—2021年10月共116例患者符合选择标准纳入研究。根据手术方式分为机器人组 [45例,行天玑骨科机器人(北京天智航医疗科技股份有限公司)辅助下MIS-TLIF] 和开放组(71例,行开放徒手TLIF)。两组患者性别、年龄、身体质量指数、DLS Meyerding分度及术前Pfirrmann分级(评估L3、4椎间盘退变)[9]、Weishaupt分级(评估L3、4关节突关节退变)[10]、L3、4椎间隙高度(disc height,DH)、L3、4椎间活动度、矢状位参数 [包括骨盆入射角(pelvic incidence,PI)、腰椎前凸角(lumbar lordosis,LL)、骶骨倾斜角(sacral slope,SS)、骨盆倾斜角(pelvic tilt,PT)]、Cage高度等基线资料比较差异均无统计学意义(P>0.05)。见表1。

1.2 手术方法
1.2.1 机器人组
患者于全身麻醉后取俯卧位,常规消毒铺巾。通过后正中线入路作纵切口,逐层分离皮肤、筋膜和椎旁肌等,直至充分暴露L3~L5棘突。将示踪器固定于L3棘突处,连接天玑骨科机器人系统,启动C臂扫描仪完成对手术节段的脊柱三维成像和配准工作。由同一团队的高年资医生使用天玑骨科机器人系统完成椎弓根螺钉的植钉规划。随后在机械臂指引下于L4和L5棘突双侧置入导针,透视后确认微创通道角度无误。沿最长肌和多裂肌间隙置入MIS-TLIF工作通道系统,切除患侧L4椎体的下关节突、L5椎体的上关节突以及部分椎板。随后充分显露椎间盘并使用刮刀彻底清除切其和软骨终板,操作过程中牵开神经根和硬膜囊。确认神经根充分减压后,在椎间隙中填充适量自体骨或同种异体骨(杭州鸿立生物医疗科技有限公司)并植入不同高度的Cage。撤去导丝后沿相应通道植入椎弓根螺钉,选取合适长度的钛棒适度纵向加压并安装,确保恢复腰椎的生理前凸。再次透视观察螺钉和Cage植入情况,确认位置良好后拧紧螺帽。仔细冲洗术区,留置引流管1根并逐层缝合切口。
1.2.2 开放组
患者于全身麻醉后取俯卧位,经透视定位后沿背部中线作5 cm长手术切口,充分暴露L4、L5的棘突、椎板和关节突关节,以“人”字脊作为进钉点植入椎弓根螺钉。经C臂X线机透视确认螺钉位置良好后,切除患侧L4椎板下缘和下关节突以及L5椎板上缘和上关节突。后续减压、植骨等操作步骤同机器人组。
1.3 术后处理
术后两组患者卧床休息,密切观察患者生命体征、手术切开及引流情况;根据患者具体情况予以镇痛、预防感染和下肢深静脉血栓形成等对症处理;患者拔管后严格佩戴腰围下地活动,行腰背肌功能锻炼。
1.4 疗效评价指标
在腰椎术后三维模型中完成椎弓根螺钉对上关节突关节侵犯(facet joint violation,FJV)的评估。术后三维模型建立:术后1周内均行腰椎三维CT检查,并将所获影像学数据以DICOM文件导入Mimics 21.0软件(Materialise公司,比利时)。通过使用“分割”模块中的“阈值划分”、“区域增长”和“蒙版编辑”功能生成L3~5的初步术后三维模型。后续将模型导入Geomagic Wrap 2017软件(Raindrop公司,美国),使用“松弛”和“平滑”等功能进行处理并生成STP格式的模型文件。最后在Solid Works 2018 软件(Dassault Systemes公司,美国)中对机器人组和开放组术后FJV发生情况进行评估。见图1。根据螺钉与关节突关节的距离关系将FJV分为4种等级[11]:0级,螺钉未进入关节突关节;1级,螺钉触及关节突关节;2级,螺钉进入关节突关节≤1 mm;3级,螺钉完全进入关节突关节。见图2。


脊柱骨盆矢状位参数和椎间盘相关参数测量:通过术前和末次随访时腰椎侧位及过伸过屈位X线片测量。① PI:通过 S1上终板中点与双侧股骨头中心的连线,与通过且垂直于 S1上终板中点的直线之间的夹角;② LL:L1椎体上终板与S1椎体上终板切线的夹角;③ SS:S1上终板和水平线之间的夹角;④ PT:S1上终板中点与双侧股骨头中心的连线与股骨头中心点所在垂直线之间的夹角;⑤ L3、4 DH:L3与L4椎体前缘DH(ADH)与后缘DH(PDH)的平均值;⑥ L3、4 DH损失:(末次随访时L3、4 DH-术前L3、4 DH)/末次随访时L3、4 DH×100%;⑦ L3、4椎间活动度:过伸位与过屈位X线片上同一椎间隙上位椎体下终板与下位椎体上终板切线夹角(α)的差值。见图3。

于末次随访时腰椎侧位X线片上,按以下标准诊断是否发生ASD。诊断标准[12]为L3、4或L5、S1存在至少1项以下影像学表现:① 发生椎体压缩性骨折;② 存在超过3 mm的骨赘;③ L3、4 DH损失>10%;④ 椎体滑脱超过4 mm;⑤ L3、4椎间活动度>10°。
1.5 统计学方法
采用SPSS23.0统计软件进行分析。计量资料经Shapiro-Wilk正态性检验,均符合正态分布,数据以均数±标准差表示,组间比较采用独立样本t检验,组内手术前后比较采用配对t检验;计数资料组间比较采用四格表卡方检验;等级资料组间比较采用Wilcoxon秩和检验。采用单因素分析TLIF术后发生ASD的影响因素,进一步采用logistic回归分析TLIF术后发生ASD的危险因素。检验水准α=0.05。
2 结果
两组患者均获随访,随访时间21~47个月,平均36.1个月;两组随访时间比较差异无统计学意义(P>0.05)。机器人组术后FJV发生情况优于开放组,差异有统计学意义(P<0.05)。末次随访时,两组患者矢状位参数PI、PT、SS、LL变化值比较差异均无统计学意义(P>0.05);机器人组L3、4 DH变化值、L3、4 DH损失小于开放组,L3、4椎间活动度变化值大于开放组,差异有统计学意义(P<0.05)。末次随访时,机器人组8例患者(17.8%)发生ASD,其中5例患者L3、4椎间活动度>10°(5例中有2例椎体滑脱超过4 mm,3例L3、4 DH损失>10%;开放组有35例(49.3%)发生ASD,其中9例L3、4椎间活动度>10°(9例中有3例椎体滑脱超过4 mm、1例存在超过3 mm的骨赘),26例L3、4 DH损失>10%(其中8例椎体滑脱超过4 mm,2例存在超过3 mm的骨赘,1例发生椎体压缩性骨折)。机器人组ASD发生率显著低于开放组,差异有统计学意义(P<0.05)。见表2。

单因素分析示患者年龄、术前Pfirrmann分级、术前Weishaupt分级、治疗方法、末次随访L3、4椎间活动度变化值和术后FJV等级是TLIF术后发生ASD的影响因素(P<0.05)。进一步logistic回归分析示,开放手术,术前Pfirrmann分级Ⅳ、Ⅴ级,术前Weishaupt分级≥2级和术后FJV等级≥1级是TLIF术后发生ASD的危险因素(P<0.05)。见表3、4。


3 讨论
ASD泛指发生在脊柱融合术后融合区域邻近节段的异常病变,包括邻近节段椎间盘退行性病变、椎体滑脱、骨赘形成和椎体压缩性骨折等,ASD的发生可能是因为脊柱融合术改变了融合区域相邻节段的应力分布,加剧了相邻节段退变进程[13-14]。不同术式对椎弓根、关节突等骨性结构造成的破坏程度不一,它们对术后ASD发生情况的影响也不一致。既往研究表明相较于常规开放TLIF治疗单节段DLS患者,骨科手术机器人的应用可以有效减少术中创伤、降低对手术节段后方肌肉韧带复合体的破坏,维持术后腰椎稳定性[7,15]。本研究对机器人辅助MIS-TLIF治疗和和常规开放TLIF治疗的中期随访结果显示,机器人组患者术后ASD发生率明显低于开放组,可能是由于骨科手术机器人辅助下MIS-TLIF能够更精准地植入椎弓根螺钉,减少对融合节段上关节突关节的侵扰。
腰椎负荷集中会造成髓核水分丢失和弹性下降等椎间盘退行性改变[16],在影像学上多表现为DH下降[17]。因此,本研究通过对比术前和末次随访时邻近节段DH变化来分析机器人辅助MIS-TLIF和传统开放TLIF对ASD的影响。与既往研究结果一致[18],不同手术方式均造成了手术区域邻近节段DH较术前明显下降;但机器人组邻近节段DHL明显小于开放组,说明机器人辅助技术明显减少了患者术后中期椎间盘损伤。此外,末次随访时机器人组L3、4椎间活动度变化值和无症状性ASD发生率也明显低于开放组。Kim等[19]通过一项前瞻性临床研究对比了机器人辅助和常规徒手开放行后路腰椎椎体间融合术患者术后1年的临床结果,同样发现机器人辅助手术能够减缓术后近端相邻节段DH的下降幅度。
无症状性ASD是脊柱融合术后常见影像学改变[20]。本研究通过logistic回归分析发现开放手术,术前Pfirrmann分级Ⅳ、Ⅴ级,Weishaupt分级≥2级和术后FJV等级≥1级是TLIF术后发生ASD的危险因素。从解剖学角度看,每一节段的腰椎椎间盘和后方2个关节突关节构成了三关节复合体结构,在维持下腰椎稳定性和运动方面起到重要作用[21-22]。ASD提示该节段存在形态改变和节段不稳等情况,随着退变不断发展,该节段的生物力学参数会发生显著变化,最终导致术后ASD的发生[23-24]。而关节突关节退变则会降低该节段的后方承重能力,增加前方椎间盘承受的机械应力,从而加速邻近节段的椎间盘退变[25]。然而本研究中机器人组和开放组患者的术前Pfirrmann分级和术前Weishaupt分级差异并无统计学意义,这两项危险因素无法解释机器人组患者术后ASD发生率低于开放组的原因。除了上述解剖因素外,FJV这一手术因素同样也是造成腰椎融合术后ASD发生的主要原因之一。FJV引起的手术节段上关节突关节损伤会破坏手术节段与其邻位节段的稳定性,导致椎体间相对位移和成角畸形[26]。Ding等[27]对148例行单节段MIS-TLIF的腰椎退行性疾病患者进行了2年以上随访,他们发现FJV与术后腰痛和较差的功能结局有关。此外,FJV还加重了上位邻近节段的小关节和椎间盘退变,尤其是在患者发生双侧FJV时。然而既往研究多采用二维CT作为测量椎弓根螺钉植入位置参数的方法[28],二维平面上的距离并不能准确反映椎弓根螺钉穿透椎弓根皮质或上关节突关节的距离。因此,本研究通过三维重建技术构建了完整的腰椎融合术后模型,以便更精准地评估机器人组和开放组术中椎弓根螺钉对上关节突关节的侵犯情况。我们发现相较于传统开放手术,使用骨科机器人能够在腰椎融合术中更精准地植入椎弓根螺钉,有效减少了FJV的发生,这一现象同时也解释了两组患者术后ASD发生率存在差异的原因。而一项有限元分析研究也表明,使用机器人技术辅助植钉能够有效减少小关节面处的接触应力,从而达到减少术后ASD发生的目的[29]。
本研究的局限性在于:① 本研究仅分析了机器人辅助MIS-TLIF技术应用于单节段DLS患者的情况,研究结论是否适用于其他手术方式或多节段DLS患者还需要进一步研究明确;② 本研究为一项单中心回顾性研究,纳入患者数量相对较少,在后续研究中可通过扩大样本量以提高研究结果的可靠性;③ 本研究仅对大部分患者进行了为期3年的中期随访,机器人辅助MIS-TLIF技术对单节段DLS患者术后ASD的长期影响还无法确定。
综上述,术前邻近节段椎间盘和关节突关节退变、非机器人辅助微创治疗和术后FJV是TLIF术后发生ASD的危险因素;相较于传统开放TLIF,机器人辅助MIS-TLIF治疗单节段DLS能够更精准地植入椎弓根螺钉,减少DH损失和FJV的发生,有效降低术后中期ASD的发生率。
利益冲突 在课题研究和文章撰写过程中不存在利益冲突
伦理声明 研究方案经徐州仁慈医院伦理委员会批准(XZRCL1-LW-202403001)(补)
作者贡献声明 郭松:查阅文献、文章撰写;尚军,孟磊:数据收集整理;李东风,李政阳:统计分析;王明月:文章审阅;张冶:研究设计、文章审阅
退行性腰椎滑脱(degenerative lumbar spondylolisthesis,DLS)常继发于椎间盘或小关节退行性变导致的1个或多个椎体节段不稳定,其特点是上椎体相对于下椎体的前向滑动[1]。随着脊柱外科技术的发展,DLS的手术治疗方案已从经椎间孔腰椎椎体间融合术(transforaminal lumbar interbody fusion,TLIF)为代表的椎间融合术,发展成了以微创TLIF(minimally invasive TLIF,MIS-TLIF)为代表的微创椎间融合术,微创术式减少了传统开放式手术对腰背部肌肉造成的医源性损伤[2]。虽然大多数患者症状在腰椎融合术后会得到缓解,但融合引起的脊柱生物力学变化可能会加速邻近节段退变(adjacent segmental degeneration,ASD)。ASD一般是由矢状位失衡、关节突关节侵犯等因素引起的包括椎间隙变窄在内的影像学改变[3-5],最终会引起腰背部疼痛或间歇性跛行等临床症状[6]。
近年来,随着机器人辅助技术逐渐应用于脊柱手术,越来越多研究表明将机器人辅助技术和MIS-TLIF结合能够提高术中植钉准确率、减少术中失血量以及加快患者术后康复[7-8]。然而,目前有关DLS患者在机器人辅助MIS-TLIF术后发生ASDeg的研究较少。因此本研究拟通过回顾分析2019年11月—2021年10月采用机器人辅助MIS-TLIF和开放徒手TLIF术后的临床和影像学结果,比较两种术式对患者L4、5上位相邻节段(L3、4)影响的差异以及造成术后发生ASD的影响因素。报告如下。
1 临床资料
1.1 一般资料
患者纳入标准:① Meyerding分度 Ⅰ、Ⅱ度单节段(L4、5)DLS;② 临床表现为严重的腰腿疼痛,且经至少3个月保守治疗后症状无法有效缓解;③ 腰椎X线片及三维CT等影像学资料完整;④ 随访时间12个月以上且临床资料完整。排除标准:① 既往存在脊柱手术史;② 伴有脊柱侧凸或脊柱畸形;③ 合并重度骨质疏松。
2019年11月—2021年10月共116例患者符合选择标准纳入研究。根据手术方式分为机器人组 [45例,行天玑骨科机器人(北京天智航医疗科技股份有限公司)辅助下MIS-TLIF] 和开放组(71例,行开放徒手TLIF)。两组患者性别、年龄、身体质量指数、DLS Meyerding分度及术前Pfirrmann分级(评估L3、4椎间盘退变)[9]、Weishaupt分级(评估L3、4关节突关节退变)[10]、L3、4椎间隙高度(disc height,DH)、L3、4椎间活动度、矢状位参数 [包括骨盆入射角(pelvic incidence,PI)、腰椎前凸角(lumbar lordosis,LL)、骶骨倾斜角(sacral slope,SS)、骨盆倾斜角(pelvic tilt,PT)]、Cage高度等基线资料比较差异均无统计学意义(P>0.05)。见表1。

1.2 手术方法
1.2.1 机器人组
患者于全身麻醉后取俯卧位,常规消毒铺巾。通过后正中线入路作纵切口,逐层分离皮肤、筋膜和椎旁肌等,直至充分暴露L3~L5棘突。将示踪器固定于L3棘突处,连接天玑骨科机器人系统,启动C臂扫描仪完成对手术节段的脊柱三维成像和配准工作。由同一团队的高年资医生使用天玑骨科机器人系统完成椎弓根螺钉的植钉规划。随后在机械臂指引下于L4和L5棘突双侧置入导针,透视后确认微创通道角度无误。沿最长肌和多裂肌间隙置入MIS-TLIF工作通道系统,切除患侧L4椎体的下关节突、L5椎体的上关节突以及部分椎板。随后充分显露椎间盘并使用刮刀彻底清除切其和软骨终板,操作过程中牵开神经根和硬膜囊。确认神经根充分减压后,在椎间隙中填充适量自体骨或同种异体骨(杭州鸿立生物医疗科技有限公司)并植入不同高度的Cage。撤去导丝后沿相应通道植入椎弓根螺钉,选取合适长度的钛棒适度纵向加压并安装,确保恢复腰椎的生理前凸。再次透视观察螺钉和Cage植入情况,确认位置良好后拧紧螺帽。仔细冲洗术区,留置引流管1根并逐层缝合切口。
1.2.2 开放组
患者于全身麻醉后取俯卧位,经透视定位后沿背部中线作5 cm长手术切口,充分暴露L4、L5的棘突、椎板和关节突关节,以“人”字脊作为进钉点植入椎弓根螺钉。经C臂X线机透视确认螺钉位置良好后,切除患侧L4椎板下缘和下关节突以及L5椎板上缘和上关节突。后续减压、植骨等操作步骤同机器人组。
1.3 术后处理
术后两组患者卧床休息,密切观察患者生命体征、手术切开及引流情况;根据患者具体情况予以镇痛、预防感染和下肢深静脉血栓形成等对症处理;患者拔管后严格佩戴腰围下地活动,行腰背肌功能锻炼。
1.4 疗效评价指标
在腰椎术后三维模型中完成椎弓根螺钉对上关节突关节侵犯(facet joint violation,FJV)的评估。术后三维模型建立:术后1周内均行腰椎三维CT检查,并将所获影像学数据以DICOM文件导入Mimics 21.0软件(Materialise公司,比利时)。通过使用“分割”模块中的“阈值划分”、“区域增长”和“蒙版编辑”功能生成L3~5的初步术后三维模型。后续将模型导入Geomagic Wrap 2017软件(Raindrop公司,美国),使用“松弛”和“平滑”等功能进行处理并生成STP格式的模型文件。最后在Solid Works 2018 软件(Dassault Systemes公司,美国)中对机器人组和开放组术后FJV发生情况进行评估。见图1。根据螺钉与关节突关节的距离关系将FJV分为4种等级[11]:0级,螺钉未进入关节突关节;1级,螺钉触及关节突关节;2级,螺钉进入关节突关节≤1 mm;3级,螺钉完全进入关节突关节。见图2。


脊柱骨盆矢状位参数和椎间盘相关参数测量:通过术前和末次随访时腰椎侧位及过伸过屈位X线片测量。① PI:通过 S1上终板中点与双侧股骨头中心的连线,与通过且垂直于 S1上终板中点的直线之间的夹角;② LL:L1椎体上终板与S1椎体上终板切线的夹角;③ SS:S1上终板和水平线之间的夹角;④ PT:S1上终板中点与双侧股骨头中心的连线与股骨头中心点所在垂直线之间的夹角;⑤ L3、4 DH:L3与L4椎体前缘DH(ADH)与后缘DH(PDH)的平均值;⑥ L3、4 DH损失:(末次随访时L3、4 DH-术前L3、4 DH)/末次随访时L3、4 DH×100%;⑦ L3、4椎间活动度:过伸位与过屈位X线片上同一椎间隙上位椎体下终板与下位椎体上终板切线夹角(α)的差值。见图3。

于末次随访时腰椎侧位X线片上,按以下标准诊断是否发生ASD。诊断标准[12]为L3、4或L5、S1存在至少1项以下影像学表现:① 发生椎体压缩性骨折;② 存在超过3 mm的骨赘;③ L3、4 DH损失>10%;④ 椎体滑脱超过4 mm;⑤ L3、4椎间活动度>10°。
1.5 统计学方法
采用SPSS23.0统计软件进行分析。计量资料经Shapiro-Wilk正态性检验,均符合正态分布,数据以均数±标准差表示,组间比较采用独立样本t检验,组内手术前后比较采用配对t检验;计数资料组间比较采用四格表卡方检验;等级资料组间比较采用Wilcoxon秩和检验。采用单因素分析TLIF术后发生ASD的影响因素,进一步采用logistic回归分析TLIF术后发生ASD的危险因素。检验水准α=0.05。
2 结果
两组患者均获随访,随访时间21~47个月,平均36.1个月;两组随访时间比较差异无统计学意义(P>0.05)。机器人组术后FJV发生情况优于开放组,差异有统计学意义(P<0.05)。末次随访时,两组患者矢状位参数PI、PT、SS、LL变化值比较差异均无统计学意义(P>0.05);机器人组L3、4 DH变化值、L3、4 DH损失小于开放组,L3、4椎间活动度变化值大于开放组,差异有统计学意义(P<0.05)。末次随访时,机器人组8例患者(17.8%)发生ASD,其中5例患者L3、4椎间活动度>10°(5例中有2例椎体滑脱超过4 mm,3例L3、4 DH损失>10%;开放组有35例(49.3%)发生ASD,其中9例L3、4椎间活动度>10°(9例中有3例椎体滑脱超过4 mm、1例存在超过3 mm的骨赘),26例L3、4 DH损失>10%(其中8例椎体滑脱超过4 mm,2例存在超过3 mm的骨赘,1例发生椎体压缩性骨折)。机器人组ASD发生率显著低于开放组,差异有统计学意义(P<0.05)。见表2。

单因素分析示患者年龄、术前Pfirrmann分级、术前Weishaupt分级、治疗方法、末次随访L3、4椎间活动度变化值和术后FJV等级是TLIF术后发生ASD的影响因素(P<0.05)。进一步logistic回归分析示,开放手术,术前Pfirrmann分级Ⅳ、Ⅴ级,术前Weishaupt分级≥2级和术后FJV等级≥1级是TLIF术后发生ASD的危险因素(P<0.05)。见表3、4。


3 讨论
ASD泛指发生在脊柱融合术后融合区域邻近节段的异常病变,包括邻近节段椎间盘退行性病变、椎体滑脱、骨赘形成和椎体压缩性骨折等,ASD的发生可能是因为脊柱融合术改变了融合区域相邻节段的应力分布,加剧了相邻节段退变进程[13-14]。不同术式对椎弓根、关节突等骨性结构造成的破坏程度不一,它们对术后ASD发生情况的影响也不一致。既往研究表明相较于常规开放TLIF治疗单节段DLS患者,骨科手术机器人的应用可以有效减少术中创伤、降低对手术节段后方肌肉韧带复合体的破坏,维持术后腰椎稳定性[7,15]。本研究对机器人辅助MIS-TLIF治疗和和常规开放TLIF治疗的中期随访结果显示,机器人组患者术后ASD发生率明显低于开放组,可能是由于骨科手术机器人辅助下MIS-TLIF能够更精准地植入椎弓根螺钉,减少对融合节段上关节突关节的侵扰。
腰椎负荷集中会造成髓核水分丢失和弹性下降等椎间盘退行性改变[16],在影像学上多表现为DH下降[17]。因此,本研究通过对比术前和末次随访时邻近节段DH变化来分析机器人辅助MIS-TLIF和传统开放TLIF对ASD的影响。与既往研究结果一致[18],不同手术方式均造成了手术区域邻近节段DH较术前明显下降;但机器人组邻近节段DHL明显小于开放组,说明机器人辅助技术明显减少了患者术后中期椎间盘损伤。此外,末次随访时机器人组L3、4椎间活动度变化值和无症状性ASD发生率也明显低于开放组。Kim等[19]通过一项前瞻性临床研究对比了机器人辅助和常规徒手开放行后路腰椎椎体间融合术患者术后1年的临床结果,同样发现机器人辅助手术能够减缓术后近端相邻节段DH的下降幅度。
无症状性ASD是脊柱融合术后常见影像学改变[20]。本研究通过logistic回归分析发现开放手术,术前Pfirrmann分级Ⅳ、Ⅴ级,Weishaupt分级≥2级和术后FJV等级≥1级是TLIF术后发生ASD的危险因素。从解剖学角度看,每一节段的腰椎椎间盘和后方2个关节突关节构成了三关节复合体结构,在维持下腰椎稳定性和运动方面起到重要作用[21-22]。ASD提示该节段存在形态改变和节段不稳等情况,随着退变不断发展,该节段的生物力学参数会发生显著变化,最终导致术后ASD的发生[23-24]。而关节突关节退变则会降低该节段的后方承重能力,增加前方椎间盘承受的机械应力,从而加速邻近节段的椎间盘退变[25]。然而本研究中机器人组和开放组患者的术前Pfirrmann分级和术前Weishaupt分级差异并无统计学意义,这两项危险因素无法解释机器人组患者术后ASD发生率低于开放组的原因。除了上述解剖因素外,FJV这一手术因素同样也是造成腰椎融合术后ASD发生的主要原因之一。FJV引起的手术节段上关节突关节损伤会破坏手术节段与其邻位节段的稳定性,导致椎体间相对位移和成角畸形[26]。Ding等[27]对148例行单节段MIS-TLIF的腰椎退行性疾病患者进行了2年以上随访,他们发现FJV与术后腰痛和较差的功能结局有关。此外,FJV还加重了上位邻近节段的小关节和椎间盘退变,尤其是在患者发生双侧FJV时。然而既往研究多采用二维CT作为测量椎弓根螺钉植入位置参数的方法[28],二维平面上的距离并不能准确反映椎弓根螺钉穿透椎弓根皮质或上关节突关节的距离。因此,本研究通过三维重建技术构建了完整的腰椎融合术后模型,以便更精准地评估机器人组和开放组术中椎弓根螺钉对上关节突关节的侵犯情况。我们发现相较于传统开放手术,使用骨科机器人能够在腰椎融合术中更精准地植入椎弓根螺钉,有效减少了FJV的发生,这一现象同时也解释了两组患者术后ASD发生率存在差异的原因。而一项有限元分析研究也表明,使用机器人技术辅助植钉能够有效减少小关节面处的接触应力,从而达到减少术后ASD发生的目的[29]。
本研究的局限性在于:① 本研究仅分析了机器人辅助MIS-TLIF技术应用于单节段DLS患者的情况,研究结论是否适用于其他手术方式或多节段DLS患者还需要进一步研究明确;② 本研究为一项单中心回顾性研究,纳入患者数量相对较少,在后续研究中可通过扩大样本量以提高研究结果的可靠性;③ 本研究仅对大部分患者进行了为期3年的中期随访,机器人辅助MIS-TLIF技术对单节段DLS患者术后ASD的长期影响还无法确定。
综上述,术前邻近节段椎间盘和关节突关节退变、非机器人辅助微创治疗和术后FJV是TLIF术后发生ASD的危险因素;相较于传统开放TLIF,机器人辅助MIS-TLIF治疗单节段DLS能够更精准地植入椎弓根螺钉,减少DH损失和FJV的发生,有效降低术后中期ASD的发生率。
利益冲突 在课题研究和文章撰写过程中不存在利益冲突
伦理声明 研究方案经徐州仁慈医院伦理委员会批准(XZRCL1-LW-202403001)(补)
作者贡献声明 郭松:查阅文献、文章撰写;尚军,孟磊:数据收集整理;李东风,李政阳:统计分析;王明月:文章审阅;张冶:研究设计、文章审阅