Phẫu thuật Cột sống Hỗ trợ Robot và Điều hướng. CHƯƠNG 11. Chấn Thương Cột Sống và Tái Tạo Bằng Robot

Phẫu thuật Cột sống Hỗ trợ Robot và Điều hướng – Các Kỹ thuật và Tiến bộ Phẫu thuật. 
Robotic and Navigated Spine Surgery – Surgical Techniques and Advancements. – Imprint: Elsevier. 
Chủ biên: Anand Veeravagu, Michael Y. Wang | Dịch và Chú giải: BSCKII. Trần Trung Kiên, Ths.BS. Lê Đình Sáng.
Bản dịch của cuốn sách này được dịch và xuất bản trực tuyến trên nền tảng Thư viện Medipharm vì mục đích phi lợi nhuận, với mong muốn đóng góp một tài liệu tham khảo chuyên sâu và cập nhật đến với cộng đồng.

CHƯƠNG 11. Chấn Thương Cột Sống và Tái Tạo Bằng Robot

Traumatic Spinal Injury and Robotic Reconstruction
Jayanidhi Kedda; Ann Liu; Bowen Jiang; Nicholas Theodore, MD
Robotic and Navigated Spine Surgery, 11, 167-177

GIỚI THIỆU VỀ CÔNG NGHỆ

Chấn thương cột sống (traumatic spinal injury – TSI) có thể bao gồm tổn thương các cấu trúc xương, các thành phần đĩa đệm-dây chằng, tủy sống, rễ thần kinh của cột sống, hoặc sự kết hợp của các yếu tố này. Chấn thương cột sống có thể dẫn đến nhiều tình trạng y khoa khác nhau, từ các gãy xương nhỏ không di lệch đến các gãy xương mất vững cơ học kèm theo tổn thương thần kinh. Các di chứng lâm sàng của chấn thương cột sống, có thể bao gồm đau và/hoặc khiếm khuyết thần kinh (neurologic deficit), có thể dẫn đến tỷ lệ bệnh tật và tử vong nghiêm trọng. Mặc dù có rất nhiều tài liệu nghiên cứu về chấn thương tủy sống (spinal cord injury – SCI), một phân nhóm của chấn thương cột sống, nhưng các nghiên cứu mới chỉ gần đây bắt đầu điều tra về dịch tễ học của chấn thương cột sống nói chung. Một phân tích gộp từ 102 nghiên cứu tại 32 quốc gia do Kumar và cộng sự thực hiện đã phát hiện ra tỷ lệ mắc mới (incidence) chấn thương cột sống trên toàn cầu là 10.5 ca trên 100,000 người. Với dân số thế giới vượt qua mốc 7 tỷ người, con số này tương đương với hơn 750,000 ca chấn thương cột sống mới trên toàn thế giới. Nam giới thường bị ảnh hưởng nhiều hơn nữ giới, với độ tuổi chấn thương trung bình là 40 tuổi. Các nguyên nhân hàng đầu gây chấn thương cột sống trên toàn thế giới là tai nạn giao thông (40%) và ngã (39%). Mặc dù nhiều nghiên cứu cũ hơn đã báo cáo có khoảng 160,000 ca gãy cột sống ở Bắc Mỹ, Kumar và cộng sự đã tìm thấy tỷ lệ mắc mới là 5.1 ca chấn thương cột sống trên 100,000 người, ước tính khoảng 18,220 ca (khoảng tin cậy 95%: 5002-67,881) hàng năm.

Gãy cột sống ngực – thắt lưng (thoracolumbar spine) là tình trạng phổ biến. Về mặt giải phẫu, phần trên cột sống ngực ít di động hơn do có các khớp nối với xương sườn gắn vào xương ức. Bản lề ngực – thắt lưng (thoracolumbar junction), nằm ở vị trí từ đốt sống ngực 10 (T10) đến thắt lưng 2 (L2), là một vùng chuyển tiếp từ cột sống ngực cứng chắc sang cột sống thắt lưng linh hoạt hơn. Chấn thương thường xuyên xảy ra ở vùng này bởi vì cột sống ngực thiếu đi sự linh hoạt của cột sống thắt lưng, do đó các chuyển động đột ngột và chấn thương thường gây căng thẳng lên khu vực này với một tải trọng cao hơn mức nó có thể chịu đựng. Katsuura và cộng sự đã tiến hành một phân tích gộp và nhận thấy tỷ lệ gãy cột sống ngực – thắt lưng là 6.9% ở những bệnh nhân bị chấn thương đụng dập (blunt trauma). Trong số các bệnh nhân bị gãy cột sống ngực – thắt lưng, tổn thương tại bản lề ngực – thắt lưng có thể lên tới 41%. Chấn thương có thể đồng thời xảy ra ở các vị trí khác, chẳng hạn như tứ chi (19%), đầu (13%), cột sống cổ (11%), và ổ bụng (7%).

May mắn thay, nhiều trường hợp gãy xương là vững và không liên quan đến tổn thương thần kinh; do đó, chúng có thể được điều trị bảo tồn bằng các biện pháp kiểm soát đau, mặc áo nẹp cột sống (bracing), hoặc kết hợp cả hai. Khi chấn thương cột sống gây ra khiếm khuyết thần kinh hoặc làm mất vững cột sống, phẫu thuật có thể cần thiết để cố định, giải ép các thành phần thần kinh (decompression of neural elements), và/hoặc nắn chỉnh biến dạng (reduction of deformity). Với những tiến bộ trong chăm sóc chấn thương hiện đại, phẫu thuật ngày nay có thể cho phép bệnh nhân vận động sớm hơn, điều này được cho là quan trọng trong việc giảm thiểu tỷ lệ bệnh tật và tử vong. Cụ thể, can thiệp phẫu thuật sớm có thể mang lại lợi ích trong việc:

• Cải thiện chức năng hô hấp, giúp giảm tỷ lệ viêm phổi và rút ngắn thời gian thở máy,
• Giảm đau do tình trạng mất vững cột sống,
• Giảm tỷ lệ mắc mới và mức độ nghiêm trọng của nhiễm trùng huyết (sepsis) và suy hô hấp (respiratory failure), và
• Giảm tổng thời gian nằm lại đơn vị chăm sóc tích cực và thời gian nằm viện nói chung.

Tuy nhiên, trong nhóm bệnh nhân chấn thương cột sống, can thiệp phẫu thuật mang theo những nguy cơ gia tăng nhất định. Các bệnh nhân chấn thương có thể chưa được hồi sức đầy đủ, có xu hướng tăng xuất huyết, nhạy cảm với tình trạng hạ huyết áp, có những chấn thương phối hợp bị bỏ sót hoặc đánh giá thấp, hoặc một sự kết hợp của các yếu tố này. Các bác sĩ phẫu thuật thậm chí có thể gặp nhiều bất lợi hơn khi phải mổ trong những điều kiện không lý tưởng. Những yếu tố này phải được bác sĩ phẫu thuật cân nhắc kỹ lưỡng khi quyết định về sự cần thiết cũng như thời điểm can thiệp phẫu thuật.

Kỹ thuật bắt vít cuống cung (pedicle screw instrumentation) lần đầu tiên được mô tả vào những năm 1960 và 1970 và kể từ đó đã trở thành tiêu chuẩn vàng trong phẫu thuật hàn khớp cột sống (spinal fusion). Khi vít cuống cung và các quy trình cố định cột sống trở nên phổ biến hơn, các nỗ lực nhằm tối ưu hóa quỹ đạo bắt vít đồng thời giảm thiểu mức độ xâm lấn và việc đặt vít sai vị trí đã được đầu tư mạnh mẽ vào các giải pháp công nghệ. Bắt đầu từ năm 1995, hệ thống định vị hỗ trợ bằng máy tính (tức là định vị bằng hình ảnh – image-guided navigation) đã được áp dụng vào các quy trình phẫu thuật cột sống để cải thiện độ chính xác khi đặt vít và giảm nguy cơ cho bệnh nhân. Những bước phát triển xa hơn trong hai thập kỷ qua đã đưa việc sử dụng các chiến thuật định vị trong mổ (như hệ thống C-arm và O-arm) cũng như robot vào ứng dụng thường ngày cho kỹ thuật cố định cột sống.

Định vị bằng robot (robotic navigation) kết hợp độ chính xác của hệ thống định vị dựa trên máy tính với sự vững chắc của máy móc, chỉ đòi hỏi bác sĩ phẫu thuật đưa ra quyết định về quỹ đạo đường đi với sự xác nhận trong mổ và thao tác đặt vít. Hiện nay đã có một số robot phẫu thuật nhằm cải thiện việc đặt vít cuống cung, bao gồm ExcelsiusGPS (Globus Medical, Audubon, Pennsylvania), Mazor (Mazor Robotics, Caesarea, Israel), ROSA (Zimmer Biomet, Warsaw, Indiana), TiRobot (TINAVI Medical Technology, Bắc Kinh, Trung Quốc), và nhiều hệ thống khác. Cùng với việc sử dụng ngày càng tăng của các robot phẫu thuật này, kết quả điều trị của bệnh nhân hiện đang được phân tích một cách kỹ lưỡng hơn. Hầu hết bệnh nhân được mô tả trong các y văn về robot hiện tại là những người mắc bệnh lý thoái hóa cột sống (degenerative spinal disease); thực tế, rất ít nghiên cứu đưa vào bệnh nhân chấn thương cột sống.

Han và cộng sự đã tiến hành một nghiên cứu tiến cứu trên 234 bệnh nhân bị thoái hóa hoặc chấn thương cột sống ngực – thắt lưng được đặt vít cuống cung bằng hệ thống TiRobot hoặc sử dụng hệ thống X-quang tăng sáng truyền hình (fluoroscopy) thông thường. Các bệnh nhân được phân ngẫu nhiên vào nhóm phẫu thuật dưới sự hướng dẫn của robot (n=115) hoặc nhóm có hỗ trợ của X-quang tăng sáng truyền hình (n=119), đồng thời tính an toàn và độ chính xác của việc đặt vít cuống cung trong mỗi nhóm được đánh giá và so sánh. Có 76 trong số 234 người tham gia (32%) mắc bệnh lý do chấn thương. Trong số 76 bệnh nhân chấn thương cột sống, 41 người (54%) được phân vào nhóm hướng dẫn bằng robot và 35 người (46%) được phân vào nhóm hướng dẫn bằng X-quang tăng sáng truyền hình. Việc đặt vít được phân loại dựa trên thang điểm Gertzbein-Robbins với điểm A (nghĩa là vít nằm hoàn toàn bên trong cuống cung) và điểm B (nghĩa là rách vỏ xương cuống cung < 2 milimet) được xem là các vị trí vít có thể chấp nhận được về mặt lâm sàng. Trong các ca phẫu thuật được robot hướng dẫn, 507 trên tổng số 532 vít (95.3%) được xếp loại A và 18 trên 532 vít (3.4%) được xếp loại B, trong khi ở các ca phẫu thuật được hướng dẫn bằng X-quang tăng sáng truyền hình, 503 trên 584 vít (86.1%) được xếp loại A và 43 trên 584 vít (7.4%) được xếp loại B. Tỷ lệ vít nhóm A và B trong nhóm được robot hướng dẫn lớn hơn so với nhóm được X-quang tăng sáng truyền hình hỗ trợ (p < 0.01). Nhóm được robot hướng dẫn không cần phẫu thuật mổ lại (có hai ca cần mổ lại ở nhóm hướng dẫn bằng X-quang tăng sáng truyền hình), có lượng máu mất ít hơn đáng kể, và giảm phơi nhiễm bức xạ cho bác sĩ phẫu thuật so với nhóm hướng dẫn bằng X-quang tăng sáng truyền hình. Mặc dù các phân tích phân nhóm giữa nhóm thoái hóa so với nhóm chấn thương không được thực hiện, nhưng nghiên cứu này đã chứng minh sự thành công của việc sử dụng hướng dẫn bằng robot ở các bệnh nhân chấn thương.

Le và cộng sự, từ cùng một nhóm nghiên cứu, đã thực hiện một nghiên cứu tương tự với TiRobot để đánh giá tính an toàn và độ chính xác của việc đặt vít theo quỹ đạo xương vỏ (cortical bone trajectory screw placement) ở cột sống thắt lưng bằng hướng dẫn của robot so với hướng dẫn bằng X-quang tăng sáng truyền hình. Trong số 58 bệnh nhân được đưa vào nghiên cứu, chỉ có 4 người là bệnh nhân chấn thương cột sống, và tất cả đều được xếp vào nhóm hướng dẫn bằng X-quang tăng sáng truyền hình. Một nghiên cứu khác của Kam và cộng sự đã xem xét đường cong học tập (learning curve) của kỹ thuật đặt vít dưới sự hỗ trợ của robot trên 80 bệnh nhân, trong đó chỉ có 4 bệnh nhân được phẫu thuật do nguyên nhân chấn thương. Cả hai nghiên cứu đều không phân tích cụ thể về các bệnh nhân chấn thương cột sống.

Thực sự đang có một sự khan hiếm về các tài liệu liên quan đến robot học và chấn thương cột sống; tuy nhiên, khi việc sử dụng robot ngày càng tăng trong phẫu thuật cột sống, kỹ thuật tái tạo bằng robot có thể trở nên có giá trị hơn trong các quy trình xâm lấn tối thiểu đối với những bệnh nhân bị chấn thương. Một trong những ưu điểm chính của phẫu thuật cột sống hỗ trợ bằng robot là khả năng giảm thiểu gánh nặng sinh lý liên quan đến phẫu thuật mở. Các nghiên cứu trước đây đã chỉ ra rằng phẫu thuật cột sống xâm lấn tối thiểu làm giảm mức độ bóc tách cơ và mô mềm, dẫn đến giảm lượng máu mất, thời gian nằm viện, và tỷ lệ biến chứng, trong khi vẫn tạo ra kết quả tổng thể sau mổ tương đương. Sự hỗ trợ của robot cho phép bác sĩ phẫu thuật lập kế hoạch quỹ đạo vít và đặt các vít cuống cung mà không cần bóc tách quá nhiều như trong phẫu thuật mở. Ở những bệnh nhân chấn thương vốn đã dễ bị xuất huyết và có thể gặp phức tạp về mặt huyết động học do các chấn thương khác, việc giảm thiểu mất máu và tính xâm lấn của phẫu thuật có thể giúp giảm thiểu bệnh tật. Ngoài ra, sự hỗ trợ của robot có thể hữu ích ở những bệnh nhân có cấu trúc giải phẫu nhiều thách thức (ví dụ: cuống cung nhỏ) hoặc giải phẫu bất thường bằng cách sử dụng phương pháp chụp cắt lớp vi tính (computed tomography – CT) hoặc chụp X-quang tăng sáng truyền hình trước mổ hoặc trong mổ theo thời gian thực.

Điều Trị Ngoại Khoa Cho Bệnh Lý Cột Sống

Ca Lâm Sàng #1

Bệnh Sử/Bệnh Cảnh Lâm Sàng

Một nam tài xế taxi 73 tuổi với tiền sử y khoa (past medical history) mắc bệnh động mạch vành (coronary artery disease), đái tháo đường, tăng huyết áp, thận móng ngựa (horseshoe kidney), hội chứng ngưng thở khi ngủ tắc nghẽn (obstructive sleep apnea), và bệnh gout đã đến khoa cấp cứu sau khi bị kéo lê dưới gầm chiếc xe taxi của ông khoảng 40 feet (khoảng 12.2 mét). Khi nhập khoa cấp cứu, bệnh nhân mô tả tình trạng đau lưng ở đường giữa và đau bụng, nhưng phủ nhận đau lan theo rễ thần kinh (radicular pain) ở tay hoặc chân, không có cảm giác tê bì hay châm chích, không có tình trạng mất cảm giác vùng yên ngựa (saddle anesthesia), và không có rối loạn chức năng ruột/bàng quang. Ông là người từng hút thuốc lá và đang sử dụng aspirin 81 miligam hàng ngày.

Bệnh nhân có huyết động ổn định với nhiệt độ cơ thể 36.2°C, nhịp tim 74 nhịp/phút, huyết áp 144/52 mmHg và SpO2 97% khi thở khí trời. Bệnh nhân bị béo phì bệnh lý (morbidly obese) với chỉ số khối cơ thể (body mass index) là 38.6 kg/m2. Bệnh nhân tỉnh táo, nhận thức tốt và định hướng đúng. Ông có tình trạng yếu cơ nền tảng ở mức sức cơ 4/5 tại cơ delta bên trái do một chấn thương vai trái trước đó, nhưng ngoài ra thì sức cơ hoàn toàn bình thường ở tất cả các nhóm cơ khác. Khám thực thể (physical examination) cho kết quả âm tính với dấu hiệu Hoffman và cơn rung giật cơ (clonus).

Phim chụp CT cột sống cho thấy tình trạng gãy lún nhiều mảnh mất vững (unstable burst fracture) tại thân đốt sống T8, với sự di lệch ra trước (anteropulsion) lên tới 6 milimet và mất khoảng 25% chiều cao của bản tận trên phía trước (anterior superior endplate). Hình ảnh quét cũng cho thấy sự cốt hóa hình cầu nối lan tỏa nhiều tầng (multilevel diffuse bridging ossification) ở mặt trước thân đốt sống từ T3 đến T11, phù hợp với bệnh tăng tạo xương lan tỏa vô căn (diffuse idiopathic skeletal hyperostosis). Các xét nghiệm của ông đáng chú ý với số lượng tiểu cầu là 176,000 tế bào/mm3, creatinine là 0.98 mg/dL, chỉ số INR là 1.1, và thời gian aPTT là 23.2 giây.