骨科精读 | 术中导航技术:提升反向肩关节置换术的手术精度

2025-08-29


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近年来,反向肩关节置换术(RSA)在临床中的应用呈现显著增长趋势,其在肩袖撕裂性关节病等肩部疾病治疗中的疗效已得到广泛认可。然而,关节盂组件的精准放置与稳定固定始终是影响手术成败的关键因素 —— 组件位置异常可能导致肩胛盂切迹、疼痛、功能障碍乃至假体松动等并发症。在此背景下,术中导航技术作为一种新兴辅助手段,为提升 RSA 手术精度带来了革命性突破。


术中导航是一项新技术,可在植入过程中向外科医生提供实时反馈提高关节盂部件定位的准确性和精确性。与标准器械相比,术中导航系统的应用已证明可提高基板旋转角和倾斜角的精确性,改善基板螺钉的置入使用的螺钉数量更少获得的把持长度更长。早期临床研究显示了良好的结果,患者报告结局和临床结局显著改善,并发症减少。术中导航的应用学习曲线短,手术时间增加极少。尽管如此,仍需进一步研究以证实导航的临床益处,并评估其经济成本效益及对植入物使用寿命的影响。增强现实和机器人辅助手术是另外两项新兴技术,虽然新颖,但有可能进一步推动肩关节置换领域的发展。


一、术中导航的技术原理与应用流程


术中导航技术,即计算机辅助手术技术,通过术前三维规划与术中实时反馈的结合,实现关节盂组件放置的精准化。其核心流程包括:


术前规划:通过 0.3-1.25mm 薄层 CT 扫描获取肩胛骨完整影像,获取CT 图像后,将其上传到术前规划软件应用程序中,以生成关节盂的3D图像图1手术医生使用该软件,开始在3D关节盂模型上规划关节盂部件的放置,以实现所需的畸形矫正和背面接触图1这需要医生自行判断确定高侧扩髓的深度和范围,是否需要使用患者特异性器械、进行增强或植骨,确定基板所需的旋转、方向和倾斜度,以及肩胛骨内螺钉的数量、长度、精确位置和轨迹,并进行 1mm 级和 1° 级的增量调整,为复杂骨缺损、翻修等病例提供个体化方案。


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图1:将肩部和肩胛骨的计算机断层扫描图像导入三维规划软件。然后可以在虚拟环境中植入植入物,以确保基板(A)和关节盂球(B)放置得当。


术中引导:将立体定位追踪器与计算机显示器校准,然后安装在喙突上表面并用2枚螺钉固定(图2然后使用手持传感器触针进行系统方向的配准,以从关节盂和喙突表面上的多个预定骨性标志点获取图像图2。成功配准后,导航系统能够在计算机显示器上显示患者关节盂的实际二维和三维 CT 图像。与计算机显示器对应的另一个追踪器安装在用于钻孔和扩孔的动力器械杆上图3。该追踪器可以捕获工具相对于关节盂的前倾和倾斜度、扩孔深度以及螺钉植入方向的位置信息,并显示在屏幕上。导航系统引导各个阶段,包括扩孔图3、中央固定架或螺钉钻孔图4基板插入和旋转图5以及周边定位销或螺钉钻孔图6。因此,关节盂基板以及中央和周边螺钉放置的每一步都可以实时可视化,并能在冠状面和轴位 CT 上准确反馈其轨迹


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图2:用两根销钉将一个追踪器固定在喙突上。然后使用触针进行关节盂配准。


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图3:在动力器械的轴上安装一个额外的追踪器。然后,根据术前计划对关节盂进行扩孔,并引导至合适的方向和深度。


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图4:然后对中央髓腔进行扩髓,这将确定最终植入物的旋转角度和倾斜摩。


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图5:还对底板的放置进行导航,以确保适当的方向和旋转。


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图6:一旦基板打入关节盂,随后钻孔并置入螺钉。使用导航技术以确保牢固固定于关节盂骨质,并避免将螺钉置入肩胛切迹或肩胛冈基部。



二、显著提升的手术精度


多项临床研究证实,术中导航技术能显著优化 RSA 的关键手术指标:


组件位置精度:与传统手术相比,导航组关节盂组件的前倾角误差可控制在 5.6° 以内,倾斜角误差降至 4.9°,远低于对照组的 7.3° 和 18.3°;且最终位置与术前规划的偏差仅为 1.90±1.21mm,展现出极高的执行一致性。


螺钉固定优化:导航技术可减少螺钉使用数量(平均 3.4 枚 vs 传统 4.1 枚),同时显著增加螺钉固定长度(平均 35.0mm vs 传统 32.6mm),其中长于 30mm 的螺钉使用率达 84.6%。这一优势不仅节省骨量、降低应力集中风险,还能通过精准轨迹规划减少中央 Cage 穿孔发生率(17.7% vs 传统 52.4%)。



三、临床疗效与学习曲线优势


早期临床研究表明,在反向肩关节置换术(RSA)中使用术中导航可取得良好的结果,且并发症极少。


功能提升:术后 2 年以上随访中,接受导航 RSA 的患者主动前屈上举(135° vs 129°)、主动外旋(39° vs 32°)及 Constant 评分(71.1 vs 65.5)均显著优于传统组,且 Simple Shoulder Test(SST)、Shoulder Arthroplasty Smart(SAS)等评分改善更明显。


安全性:导航组并发症发生率(1.8%)、肩胛盂切迹发生率(3.1%)及翻修率(0.9%)均低于传统组,体现出更好的临床安全性。


在技术学习方面,导航技术的学习曲线较短:初期 8 例手术后手术时间即进入平台期,熟练术者平均仅增加 10.4 分钟手术时间,此外,拉罗斯等人表明,随着手术例数的增加,外科医生在导航获取步骤中进行的平均注册尝试次数呈指数级下降。研究还表明,随着经验的增加,注册质量也会提高,“完美”注册点的百分比也会提高。



四、现存挑战与注意事项


尽管优势显著,术中导航的推广仍面临挑战:成本问题尚未得到充分的卫生经济学评估;喙突追踪器固定可能导致少数骨质疏松患者出现喙突骨折(发生率约 0.05%),且在既往喙突转移术等病例中可靠性受限。此外,肱骨组件的精准放置仍是导航技术尚未覆盖的领域。


未来,增强现实(AR)与机器人辅助技术有望进一步拓展 RSA 的精准化边界。AR 技术通过智能眼镜叠加三维虚拟模型,可实现无追踪器的精准定位,其导针置入误差可低至 0.6mm±0.5mm;机器人辅助系统则在个体化导板制作、关节盂准备等方面展现潜力, cadaver 研究中导针位置误差可控制在 1.13-1.19mm。



结论


术中导航技术通过术前精准规划与术中实时反馈,显著提升了 RSA 手术的精度与临床疗效,且具有可接受的学习曲线与安全性。尽管存在成本与技术局限,其在复杂病例中的应用价值已得到初步证实。随着 AR、机器人等技术的融合发展,反向肩关节置换术正迈向更精准、更安全的 “个体化” 时代,而长期假体生存力与卫生经济学效益的验证将是未来研究的核心方向。


参考文献(Boufadel et al. Intraoperative Navigation in Reverse Shoulder Arthroplasty Clinics in Orthopedic Surgery • Vol. 16, No. 5, 2024 • www.ecios.org)


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