MAKO機器人在複雜性人工全髖關節置換術中應用的近期療效

MAKO機器人輔助複雜性THA可以取得較好近期療效,改善患髖活動範圍,減少下肢長度差異,提高患者生活品質。

汪洋,紀保超,陳永傑,李國慶

新疆醫科大學第一附屬醫院關節外科(烏魯木齊 830054)

基金項目:國家自然科學基金地區科學基金項目(81760398)

通信作者:李國慶

關鍵詞:人工全髖關節置換術;MAKO機器人;複雜性髖關節疾病

引用本文: 汪洋, 紀保超, 陳永傑, 等. MAKO機器人在複雜性人工全髖關節置換術中應用的近期療效. 中國修復重建外科雜誌, 2022, 36(5): 555-560. doi: 10.7507/1002-1892.202109054

摘要

目的    探討MAKO機器人輔助複雜性人工全髖關節置換術(total hip arthroplasty,THA)的近期療效。 

方法    回顧分析2020年5月—2021年6月MAKO機器人輔助下行複雜性THA 的15例(17髖)患者臨床資料。其中男5例,女10例;年齡19~70歲,中位年齡49歲。發育性髖關節發育不良9例(9髖),Crowe分型為 Ⅱ型5髖、Ⅲ型1髖、Ⅳ型3髖;類風濕性關節炎1例(2髖);強直性脊柱炎2例(3髖);繼發性關節炎(既往有髖臼骨折內固定病史)3例(3髖)。術後3個月測量髖臼杯外展角和前傾角,並與術前及術後即刻MAKO機器人測量值進行比較;術後3個月測量股骨頭偏心距和雙下肢長度差值(leg length discrepancy,LLD),與術前比較;術前及術後3個月採用Harris髖關節評分(HHS)、疼痛視覺模擬評分(VAS)評價髖關節功能。

結果    15例(17髖)患者均順利完成手術,手術時間75~175 min,平均116.3 min;術中出血量100~800 mL,平均381.3 mL。2例患者因術中、術後並發癥未納入統計,余13例(15髖)患者術中無血管、神經損傷等嚴重並發癥,3例術後出現肌間靜脈血栓形成。13例(15髖)均獲隨訪,隨訪時間3~15個月,平均8個月。末次隨訪時患者假體位置均無改變,無鬆動徵象。術後即刻及3個月時髖臼外展角與術前比較差異無統計學意義(P>0.05),髖臼前傾角較術前明顯降低(P<0.05);術後即刻和3個月間比較髖臼外展角和前傾角差異均無統計學意義(P>0.05)。術後3個月LLD、偏心距、HHS評分和VAS評分均較術前顯著改善(P<0.05)。 

結論    MAKO機器人輔助複雜性THA可以取得較好近期療效,改善患髖活動範圍,減少下肢長度差異,提高患者生活品質。

正文

人工全髖關節置換術(total hip arthroplasty,THA)是關節外科常規手術之一,術後效果受患者自身條件、手術技術及假體類型等多種因素影響,其中假體精準安放對於手術效果起著至關重要的作用[1-2]。MAKO機器人手臂輔助全髖關節置換系統(史賽克公司,美國;以下簡稱“MAKO機器人”)導航保障了髖臼假體定位的精確性,術中可以可視化調整假體角度、腿部長度和偏心距[3-4],對於髖臼準備和髖臼杯植入時有故障安全鎖定機制[5]。MAKO機器人輔助常規THA目前已取得了良好效果[6-8],但在病情相對複雜的患者中應用較少[9-10]。例如發育性髖關節發育不良(developmental dysplasia of the hip,DDH)患者骨骼發育異常、解剖結構扭曲,導致下肢長度差異、髖臼旋轉中心偏移、髖臼內及周圍骨量減少;強直性脊柱炎(ankylosing spondylitis,AS)、類風濕性關節炎(rheumatoid arthritis,RA)可導致患者髖部活動受限、纖維強直,難以脫位;創傷後關節炎患者通常存在解剖結構紊亂、骨丟失和內固定物殘留。這些疾病都會影響假體安放的準確性,阻礙髖關節重建。現回顧性分析2020 年5月—2021 年6月在新疆醫科大學第一附屬醫院關節外科採用MAKO機器人輔助治療的15 例(17 髖)複雜性THA患者的  臨床資料,為相關臨床治療提供參考。報告如下。

1

臨床資料

1.1    一般資料

本組男5 例,女10例;年齡19~70歲,中位年齡49 歲。左髖4例,右髖9例;雙髖2 例。身體品質指數 17~32 kg/m2,平均23.8 kg/m2。其中DDH 9例(9 髖),Crowe分型為Ⅱ型5 髖、Ⅲ型1髖、Ⅳ型3髖;RA 1例(2 髖);AS 2例(3 髖);繼發性關節炎(secondary arthritis,SA)(既往有髖臼骨折內固定病史)3例(3髖)。DDH患者術前骨盆指數(pelvic index,PI)42°~49°,平均45.4°;AS、RA、SA患者髖關節屈曲0°~60°,平均32.5°,  並伴有屈曲攣縮,後伸、內收、外展、內外旋均受限。  

1.2    治療方法

1.2.1    術前CT三維重建規劃 

術前所有患者接受L2 椎體至小腿中段(包括腰椎、骨盆、股骨、膝關節)CT掃描後,使用MAKO機器人進行術前三維建模。術者根據三維模型為患者制定髖臼杯位置、外展角和前傾角,髖臼杯假體直徑,股骨柄的偏心  距、大小和襯墊類型以及下肢長度(圖1a)。

1.2.2    手術方法 

患者于全身麻醉下取側臥位,術者按照MAKO機器人操作要求[11]安放定位架,並於髕骨下極中點處安放定位紐扣;手術行常規後外側入路,切皮前靜脈注射氨甲環酸(15 mg/kg),依次切開皮膚、皮下、闊筋膜後在大轉子外側打入標記釘(盡可能遠離髖臼邊緣,避免磨銼時發生撞擊),使用探針進行標記,將髖關節脫位後切除股骨頭顯露髖臼,在髖臼上方打入標記釘,用探針再次標記,按照MAKO機器人註冊步驟(初始註冊和精細註冊)進行註冊,將現實骨盆與機器人系統中通過CT三維重建後得到的虛擬骨盆進行對接。

術者再次根據患者術前雙下肢長度差值(leg length discrepancy,LLD)、PI[12]、髖臼外展角、骨盆傾斜水準等綜合因素細微調整假體位置和角度。對於DDH患者,目標髖臼杯外展角為40°~50°,目標前傾角為18°~25°,目標LLD<10 mm。除了減少雙下肢長度差異,當骨盆向患側傾斜時,應根據傾斜程度(結合術者經驗)適當增大髖臼杯外展角度安放假體,其目的一是術後獲得良好的髖臼杯骨質覆蓋,二是避免髖臼撞擊,減少脫位風險,增加髖關節穩定性。完成髖臼杯安放後,通過MAKO機器人註冊並測量偏心距和LLD,根據目標選擇合適的股骨柄(圖1b)。其中1例Crowe Ⅳ型DDH 患者術中在髖臼頂部使用自體結構性植骨,增加髖臼杯骨質覆蓋(圖1c);1 例Crowe Ⅳ型DDH患者術中試行復位困難,行轉子下截骨,股骨側使用SL-MIA 1# 股骨柄(施樂輝公司,美國),雙錐型柄通過遠端固定,增強截骨處穩定性和假體抗旋轉力(圖1d);其餘DDH患者按常規放置假體。

對於AS、RA患者,因術前髖關節活動限制,顯露關節後往往脫位困難,需要先行股骨頸楔形截骨(圖1e)。將楔形骨塊取出後,用取頭器將股骨頭取出,若取出困難,可將股骨頭截成小塊後取出,避免損傷髖臼周緣(包括骨贅),影響註冊的準確性。

對於SA患者,除需注意上述問題外,還要根據術前三維模型仔細確定假體位置,避免與原有內固定物發生碰撞,引起骨折(圖1f)。

假體安裝完成復位關節後,在患肢水準位、膝關節彎曲90° 情況下,使用探針定位大轉子和髕骨的固定標記,系統隨即給出患側肢體相對於對側以及術前下肢長度和偏心距的差距,記錄當前顯示  數據。

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圖 1     MAKO機器人術中輔助系統的應用     

a. 術前規劃;

b. Crowe Ⅳ型DDH患者MAKO機器人輔助行THA;

. Crowe Ⅳ型DDH患者行髖臼頂部結構性植骨;

d. Crowe Ⅳ型DDH患者行轉子下截骨;

e. AS患者先行股骨頸楔形截骨;

f. SA患者基於術前三維重建模型預測髖臼杯與原內固定物位置

1.3    圍術期處理及療效評價指標

手術開始前30 min 預防性應用抗菌藥物(頭孢辛鈉1.5 g靜脈滴注、每12小時1 次,有頭孢過敏史患者改用克林黴素0.6 g靜脈點滴、每12小時1次)至術後24 h 停用;術後72 h內常規給予帕瑞昔布鈉40 mg靜脈滴注,2 次/d;72 h後改為依託考昔片120 mg口服,1次/d。術後12 h 給予拜瑞妥10 mg口服預防血栓形成,1 次/d。術後當天臥床行踝泵運動和按壓腿部肌肉預防血栓形成,待患肢完全伸直後,可拄拐下地行走。

術後3 個月復查骨盆正位X線片,觀察假體位置,測量髖臼杯外展角和前傾角,並與術前及術後即刻MAKO機器人測量值進行比較;術後3 個月測量股骨頭偏心距和LLD,與術前比較;術前及術後3個月採用Harris髖關節評分(HHS)、疼痛視  覺模擬評分(VAS)評價髖關節功能。

1.4    統計學方法

採用SPSS25.0 統計軟體進行分析。計量資料經正態性檢驗,符合正態分佈的數據以均數±標準差表示,手術前後3個時間點間比較採用方差分析,兩兩比較採用SNK檢驗;不符合正態分佈的資料以M(Q1,Q3)表示,手術前後3個時間點間比較採用Kruskal-Wallis H檢驗,手術前後2 個時間點間比較採用Mann-Whitney U檢驗。檢驗水準取  雙側α=0.05。

2

結果

15例(17髖)患者均順利完成手術,手術時間75~175 min,平均116.3 min;術中出血量100~800 mL,平均381.3 mL。1 例DDH患者髖臼註冊完成後磨銼過程中,位於髂前上棘的定位架固定釘處骨折,導致定位架活動,為避免註冊不準確改為手動磨銼,術後囑患者1 個月時復查骨盆正位X線片,視復查情況下地活動;1例AS 患者術後即刻復查X線片發現髖臼假體移位,術後第2天再次手術,手動磨銼更換髖臼假體;該2 例患者未納入統計。余13 例(15 髖)患者術中無血管、神經損傷等嚴重並發癥,3 例術後出現肌間靜脈血栓形成。13 例(15 髖)均獲隨訪,隨訪時間3~15個月,平均8 個月。末次隨訪時患者假體位置均無改變,無鬆動徵象。

術後即刻及3 個月時髖臼外展角與術前比較差異無統計學意義(P>0.05),髖臼前傾角較術前明顯降低,差異有統計學意義(P<0.05);術後即刻和3個月間比較髖臼外展角和前傾角差異均無統計學意義(P>0.05)。見表1。術後3個月LLD、偏心距、HHS評分和VAS 評分均較術前顯著改善,  差異有統計學意義(P<0.05)。見表2。

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3

討論

3.1    MAKO機器人輔助複雜性THA的優勢

本研究回顧分析了使用MAKO機器人輔助下行複雜性THA的治療結果,綜合多個病種系統性分析評價,在國內外暫無同類報道。面對特殊疾病導致的骨骼異常、下肢不等長,以及既往手術中安放的金屬內植物對本次手術的影響,手動完成THA術前無法做出判斷與計劃,也會影響手術效果。Vigdorchik等[13]報道DDH患者通過MAKO機器人輔助THA取得了良好效果。本研究結果也顯示,MAKO機器人輔助複雜性THA術後LLD 較術前明顯減小,通過術後康復可能進一步糾正脊柱、骨盆畸形,改善雙下肢力線,恢復正常下肢生物力學[11]。Clement等[14]認為,在下肢長度無明顯差異的患者(如股骨頭壞死或骨關節炎患者)中,MAKO機器人輔助下與手動行THA,對術後LLD的改善並無差異;而對於下肢長度差異較大的患者,通過術前對患者骨盆傾斜以及PI的分析,對髖臼杯角度進行調整,既保證了髖臼杯良好的骨質覆蓋,也避免了髖臼撞擊,同時也將術前較大的髖臼前傾角調整至術後理想範圍,增強了關節穩定性,降低了脫位風險。Ando等[15]也報道即使與CT導航技術相比,機器人輔助技術在DDH患者髖臼杯理想位置的安放方面也具有一定優勢。

AS和RA患者最明顯主訴是髖部活動受限以及疼痛造成的活動障礙。通過術前建模,不僅可以在髖臼橫韌帶缺損、髖臼邊緣不清的情況下保證假體準確安放,減少雙側偏心距差異,根據成像還可以顯示周圍骨贅情況,選擇先截骨而不是先脫位關節,避免了脫位引起的損傷,也可在假體安放完成後去除骨贅,避免關節撞擊,增加了活動範圍,避免了清理骨贅後無可靠骨性標記作為參照,導致假體安放失敗。通過手術使患者的活動能力、疼痛和畸形程度得到改善,從而明顯提高了髖關節的功能[16]。

因創傷後髖臼骨折所導致的SA患者既往有內固定手術史,術中往往面臨以下問題:內固定物取出困難、創傷大;若保留內固定物,如何保證髖臼磨銼時避開原有內植物進行牢固固定;因前次手術造成的損傷、瘢痕導致解剖結構不清,尤其缺乏骨性標記物,給THA術中假體安放帶來了困難。在MAKO機器人輔助下,可在術前對髖臼杯位置進行模擬安放並進一步細微調整,能夠在術中避開原有內固定物的干擾,避免了二次損傷,並且在解  剖結構不清的情況下,保證了假體的精準安放。 

3.2    MAKO機器人輔助複雜性THA注意事項

本組治療中出現了以下幾例特殊情況:

① 1例DDH患者安放髖臼定位架時出現了髂骨骨折,考慮為髂前上棘斯氏針固定深度不夠所致。按操作要求在髂前上棘攻入固定釘,需保證3 枚斯氏針進針方向和深度恰到好處,固定牢靠。若穿出髂骨外或攻入深度不足,有可能導致骨折相關並發癥。術中所有定位架、定位點及標記釘都要保證絕對穩定。

② 1例AS患者,術後X線片即顯示髖臼杯鬆動。該例患者術中髖臼側顯露困難,髖臼註冊時為順利脫位,先去除了髖臼後緣骨贅再進行註冊,雖然註冊通過,但是髖臼杯安放發生誤差,考慮為髖臼磨銼深度不足、初始固定不牢靠,從而導致假體鬆動。因此採用機器人輔助手術時,需儘量保證周圍結構完整,包括周圍內固定物、骨贅,否則會影響註冊精確性,進一步影響假體位置[17]。但對於髖臼顯露困難、甚至關節間隙消失的患者該如何進行註冊,目前有待討論。

③ 1例CroweⅣ型DDH患者完成髖臼杯安放後,術中復位困難,行股骨轉子下截骨後完成假體安放,並使用了遠端固定的雙錐型非骨水泥型股骨柄。DDH患者股骨發育不良,髓腔較細,部分患者需使用小號錐形柄進行遠端固定;脫位較高、復位困難時,若需行轉子下截骨,可能還需要使用組配式股骨柄。而MAKO機器人配套使用的史賽克股骨柄屬於近端固定型假體,不適用於截骨後股骨側的固定[18]。

④ 1例SA患者因幼年時外傷導致骨盆發育不對稱,術中無法將對側髖臼作為參考,只能以手術側骨盆為參照建立坐標,使用機器人輔助系統完成三維成像,在此基礎上調整髖臼杯角度保證骨量覆蓋。該患者術後功能與疼痛較術前明顯改善, LLD 較術前減小。

對於脊柱畸形導致僵硬和/或明顯骨盆前後傾斜的患者,術前規劃時往往需要根據術者經驗來調整假體位置,術前CT三維成像系統並不能在冠狀面上提供真實骨盆的前後傾斜角度,此類患者沒有良好的參考坐標,術前規劃結果可能存在較大誤差;而且機器人輔助下僅能完成髖臼杯相對於骨盆的定位,無法考慮到骨盆前後傾斜以及下腰椎活動度對假體位置的影響。

綜上述,MAKO機器人輔助複雜性THA可取得良好近期療效,操作過程中應首先保證註冊的準確性,根據不同情況調整假體位置,需要術者具備豐富的處理複雜病例的經驗。但本研究病例數較少,且未嚴格按照疾病分類進行比較,MAKO機器人輔助複雜性THA的臨床結果還需進一步收集更大樣本後進行分析;其中遠期並發癥,包括感染以及脫位等情況也需進一步隨訪觀察。

參考文獻:

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