Phẫu thuật Cột sống Hỗ trợ Robot và Điều hướng. CHƯƠNG 4. ĐIỀU CHỈNH BIẾN DẠNG CỘT SỐNG DƯỚI HƯỚNG DẪN ĐỊNH VỊ

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 4. ĐIỀU CHỈNH BIẾN DẠNG CỘT SỐNG DƯỚI HƯỚNG DẪN ĐỊNH VỊ

Brian Dial, MD, Richard Danilkowicz, MAT, MD, Melissa Erickson, MD, và Isaac Karikari, MD

Giới Thiệu Công Nghệ: Biến Dạng Cột Sống Người Lớn

Bối Cảnh Của Biến Dạng Cột Sống Người Lớn

Biến dạng cột sống người lớn (adult spinal deformity – ASD) được định nghĩa là độ cong bất thường hoặc sự thẳng hàng bất thường của cột sống. ASD đã được chứng minh là làm hạn chế đáng kể chất lượng cuộc sống của bệnh nhân, và những bệnh nhân bị biến dạng cả vùng cổ và vùng ngực-thắt lưng có sự suy giảm có thể dự đoán được về chất lượng cuộc sống liên quan đến sức khỏe (health-related quality of life – HRQOL). Trong những trường hợp nghiêm trọng nhất, bệnh nhân bị vẹo cột sống thắt lưng và mất cân bằng mặt phẳng đứng dọc (sagittal malalignment) có các chỉ số chất lượng cuộc sống ngang bằng với những bệnh nhân mất khả năng sử dụng tay hoặc chân. Định nghĩa của vẹo cột sống (scoliosis) là góc Cobb lớn hơn 10 độ; tuy nhiên, trong vẹo cột sống do thoái hóa khởi phát mới ở người lớn (de novo adult degenerative scoliosis), biến dạng mặt phẳng trán (coronal deformity) được xác định khi số đo góc Cobb vượt quá 20 đến 30 độ. Hệ thống phân loại Schwab của Hội Nghiên cứu Vẹo cột sống (Scoliosis Research Society – SRS) cho biến dạng cột sống phân loại biến dạng mặt phẳng trán chính là vẹo cột sống ngực, ngực-thắt lưng hoặc thắt lưng lớn hơn 30 độ.

Một cột sống thẳng hàng trên toàn bộ hệ thống cho phép tiêu hao ít năng lượng nhất cần thiết để duy trì tư thế đứng thẳng, dáng đi hai chân và tầm nhìn ngang. Ở một cột sống thẳng hàng toàn bộ, đường dây dọi C7 (C7 plumb line) phải rơi vào giữa góc trên sau của xương cùng và tâm của chỏm xương đùi, và đường thẳng đứng qua tâm xương cùng (central sacral vertical line – CSVL) phải cắt ngang mỏm gai C7. Trong khi mất cân bằng mặt phẳng trán lớn hơn 4 cm (40 mm) có liên quan đến việc gia tăng cơn đau và suy giảm chức năng, mất cân bằng mặt phẳng đứng dọc có tương quan chặt chẽ hơn với chất lượng cuộc sống liên quan đến sức khỏe và là trọng tâm chính của việc điều chỉnh biến dạng ở người lớn.

Tầm quan trọng của sự thẳng hàng trên mặt phẳng đứng dọc đã được giới thiệu cùng với khái niệm về các thông số khung chậu (pelvic parameters) và trở thành nền tảng cho việc điều chỉnh biến dạng cột sống, vì nó đã được chứng minh là có tương quan với các chỉ số chất lượng cuộc sống liên quan đến sức khỏe. Cơ thể cố gắng bù trừ cho sự mất cân bằng mặt phẳng đứng dọc thông qua một loạt các cơ chế bao gồm giảm gù cột sống ngực (thoracic kyphosis), trượt đốt sống thắt lưng ra sau (retrolisthesis), ngả khung chậu ra sau (pelvic retroversion), và gập gối. Việc xác định các cơ chế bù trừ trên lâm sàng và hình ảnh X-quang là rất quan trọng vì chúng có thể che lấp sự biến dạng cột sống tiềm ẩn. Các thông số cột sống-khung chậu phổ biến nhất được sử dụng để mô tả sự thẳng hàng toàn bộ trên mặt phẳng đứng dọc là góc nhập cốt chậu (pelvic incidence – PI), độ dốc xương cùng (sacral slope – SS), độ nghiêng khung chậu (pelvic tilt – PT), độ ưỡn thắt lưng (lumbar lordosis – LL), và trục dọc đứng (sagittal vertical axis – SVA). Tương tự, trục dọc đứng C2-C7 và góc thẳng đứng cằm-chân mày (chin-brow vertical angle – CBVA) được sử dụng để đánh giá mức độ biến dạng cột sống cổ. Để đạt được sự cải thiện lớn nhất về chất lượng cuộc sống, cần đạt được các thông số sau phẫu thuật sau đây: PT < 25 độ, sự không tương xứng PI-LL dao động +- 11 độ, và SVA < 5 cm (50 mm). Về mặt lịch sử, điều trị biến dạng cột sống mang tính chất hỗ trợ và nhằm mục đích trì hoãn sự suy giảm tiến triển đối với sức khỏe tổng thể của bệnh nhân. Tuy nhiên, hiện nay, phương pháp điều trị mang tính chất chỉnh sửa và nhằm mục đích cải thiện chất lượng cuộc sống của bệnh nhân. Đã có những bằng chứng đáng kể được công bố chứng minh sự cải thiện có ý nghĩa lâm sàng về chỉ số chất lượng cuộc sống sau phẫu thuật điều chỉnh biến dạng cột sống người lớn.

Tiềm năng cải thiện đáng kể chất lượng cuộc sống của bệnh nhân bị biến dạng cột sống thông qua phẫu thuật được đánh giá rất cao. Tuy nhiên, sẽ là phiến diện nếu chỉ thảo luận về những lợi ích tiềm năng của can thiệp phẫu thuật mà không đề cập đến tỷ lệ biến chứng cao liên quan đến việc thực hiện các phẫu thuật này. Trong một nghiên cứu đa trung tâm tiến cứu kéo dài hai năm, tỷ lệ biến chứng sau phẫu thuật điều chỉnh biến dạng cột sống người lớn là khoảng 70% và tỷ lệ mổ lại là khoảng 28%. Các biến chứng thường gặp nhất sau phẫu thuật bao gồm gãy thanh rod, gù đoạn nối gần (proximal junctional kyphosis – PJK), thiếu máu sau phẫu thuật, nhiễm trùng vị trí phẫu thuật, và tổn thương thần kinh. Hiện tại, các mô hình phân tích dự đoán đang được phát triển để xác định những bệnh nhân bị biến dạng cột sống sẽ được hưởng lợi từ phẫu thuật chỉnh hình và có nguy cơ biến chứng thấp. Việc sử dụng công nghệ hiện đại với học máy (machine-based learning) để dự đoán tỷ lệ thành công sau phẫu thuật biến dạng cột sống người lớn là một ví dụ hoàn hảo về việc công nghệ hiện đại đang cải thiện lĩnh vực phẫu thuật cột sống như thế nào.

Định Vị Cột Sống Và Robot Trong Biến Dạng Cột Sống

Kể từ năm 1911, khi ca phẫu thuật hàn khớp cột sống đầu tiên được thực hiện, công nghệ đã trở thành nhiên liệu thúc đẩy những tiến bộ trong phẫu thuật cột sống. Các kỹ sư và những nhà phát minh cùng chí hướng không ngừng thúc đẩy lĩnh vực này, và với những sự phát triển về các phương thức hình ảnh, dụng cụ liên thân đốt, các kỹ thuật phẫu thuật xâm lấn tối thiểu (minimally invasive surgical – MIS), sinh học, phần mềm định vị, và robot, diện mạo của phẫu thuật cột sống liên tục thay đổi. Bất chấp nhiều con đường phát triển công nghệ trong lĩnh vực cột sống, những tiến bộ công nghệ trong 30 năm qua chủ yếu bị chi phối bởi việc cải tiến các phương thức chẩn đoán hình ảnh, định nghĩa lại hướng dẫn hình ảnh định vị không gian (stereotactic image guidance), và giới thiệu phẫu thuật dưới sự hỗ trợ của robot. Từ điển Oxford định nghĩa “định vị” (navigation) là quá trình hoặc hoạt động xác định vị trí của một người và lập kế hoạch hoặc đi theo một lộ trình đã được xác định. Khái niệm định vị là nền tảng của phẫu thuật cột sống cũng giống như nó là cơ sở cho du hành hàng hải hoặc hàng không vũ trụ. Về cốt lõi, phẫu thuật cột sống dựa vào các mốc giải phẫu có thể nhìn thấy và hình dung trong tâm trí để tái tạo lại một hình ảnh đại diện ba chiều (three-dimensional – 3D) của cột sống nhằm định hướng ca phẫu thuật một cách an toàn. Các công nghệ chẩn đoán hình ảnh trong mổ đã mở rộng khả năng của bác sĩ phẫu thuật cột sống trong việc hình dung giải phẫu 3D của cột sống, ít dựa dẫm hơn vào những phỏng đoán dựa trên các mốc có thể nhìn thấy. Định vị cột sống mở rộng trên nền tảng chẩn đoán hình ảnh trong mổ, sử dụng công nghệ định vị không gian để cho phép bác sĩ phẫu thuật nhìn thấy dụng cụ của họ trong các hình ảnh X-quang 3D về cột sống của bệnh nhân. Các thiết bị điều khiển chia sẻ bằng robot (robotic shared control devices) đại diện cho đỉnh cao hiện tại trong công nghệ định vị. Với công nghệ robot, bác sĩ phẫu thuật lập kế hoạch cho các quỹ đạo của vít chân cung trên hình ảnh trước mổ hoặc trong mổ; những quỹ đạo này sau đó được tạo ra bởi một cánh tay robot tự động.

Mục tiêu tối thượng của việc sử dụng định vị cột sống và robot có sự hỗ trợ của máy tính trong biến dạng cột sống người lớn là cải thiện sự tinh tế và độ chính xác của bác sĩ phẫu thuật cột sống, điều này sẽ dẫn đến việc giảm thiểu biến chứng và cải thiện kết quả phẫu thuật. Những ưu điểm lý thuyết của định vị và robot là (1) cải thiện độ chính xác của việc đặt vít chân cung, (2) cải thiện khả năng thực hiện phẫu thuật cột sống xâm lấn tối thiểu, (3) giảm thiểu phơi nhiễm bức xạ cho bác sĩ phẫu thuật cột sống, và (4) tránh được sự mệt mỏi của bác sĩ phẫu thuật cũng như sai sót của con người. Phần còn lại của chương này sẽ tập trung vào ứng dụng của định vị và robot trong việc sử dụng cho biến dạng cột sống người lớn.

Độ Chính Xác Của Việc Đặt Vít Chân Cung

Độ chính xác của việc đặt vít chân cung đã là chủ đề được nghiên cứu nhiều nhất cho cả định vị cột sống và phẫu thuật có sự hỗ trợ của robot. Trong phẫu thuật biến dạng, việc đặt các vít chân cung chính xác trở nên ngày càng khó khăn hơn do sự mất đi các mốc giải phẫu trong bối cảnh mổ lại, vẹo xoắn cột sống (rotatory scoliosis) đòi hỏi các quỹ đạo vít chân cung độc đáo, và sự hiện diện của các chân cung loạn sản (dysplastic pedicles) (Hình 4.1).

Hình 4.1 Hình ảnh X-quang cột sống cổ tư thế cúi (A) và ngửa (B) cho thấy biến dạng cột sống cổ cố định. Tình trạng gù sau phẫu thuật cắt cung sau không được cải thiện khi ngửa cổ.

Định vị cột sống và robot là những công cụ có thể tạo điều kiện cho việc đưa vít vào một cách chính xác trong các tình huống lâm sàng khó khăn đã đề cập ở trên, và việc sử dụng định vị cột sống bằng chụp cắt lớp vi tính (CT) đã được chứng minh là có độ chính xác tương đương khi đưa vít chân cung vào trong các ca lâm sàng mổ lần đầu và mổ lại.

Một số nghiên cứu đã được thực hiện so sánh độ chính xác của việc đặt vít chân cung giữa các kỹ thuật thao tác tay tự do (free-hand techniques), các kỹ thuật X-Quang tăng sáng truyền hình (fluoroscopic techniques), các kỹ thuật có định vị, và các kỹ thuật có robot. Một phân tích gộp lớn đã so sánh các vít chân cung được đặt bằng cách sử dụng X-Quang tăng sáng truyền hình truyền thống, định vị X-Quang tăng sáng truyền hình 2D, hoặc định vị X-Quang tăng sáng truyền hình 3D, và nhận thấy tỷ lệ chính xác tương ứng là 68,1%, 84,3%, và 95,5%. Trong một thử nghiệm ngẫu nhiên có đối chứng (randomized controlled trial – RCT) so sánh 100 bệnh nhân liên tiếp có vít chân cung được đặt bằng kỹ thuật truyền thống hoặc kỹ thuật định vị, tỷ lệ phá vỡ vỏ chân cung (pedicle breach rate) là 13,4% ở nhóm truyền thống và 4,6% ở nhóm có định vị. Một thử nghiệm ngẫu nhiên có đối chứng tiến cứu trên 1116 vít chân cung vùng ngực-thắt lưng đã chứng minh rằng việc đặt vít chân cung dưới sự hỗ trợ của robot có liên quan đến độ chính xác tốt hơn, tỷ lệ vi phạm bao khớp liên mấu phía gần (proximal facet capsule) thấp hơn, và tỷ lệ phá vỡ vỏ chân cung vào trong thấp hơn so với kỹ thuật tay tự do. Những kết quả tương tự về độ chính xác được cải thiện với định vị cột sống đã được báo cáo trong bối cảnh biến dạng cột sống. Một thử nghiệm ngẫu nhiên có đối chứng so sánh độ chính xác của vít chân cung có định vị và không có định vị ở bệnh nhân biến dạng cột sống đã cho thấy tỷ lệ phá vỡ chân cung là 2% với định vị và 23% không có định vị. Trong một đánh giá về những bệnh nhân bị vẹo cột sống do bệnh lý thần kinh cơ và có các chân cung vùng đỉnh bị loạn sản, việc đặt chính xác các vít chân cung đỉnh đạt được ở 79% số chân cung có sử dụng định vị và 67% số chân cung không sử dụng định vị. Một tổng quan hệ thống đã so sánh việc đưa vít chân cung có định vị và không có định vị ở bệnh nhân vẹo cột sống và phát hiện ra tỷ lệ thủng vít chân cung cao hơn nếu không sử dụng định vị. Tuy nhiên, không có sự khác biệt nào về tỷ lệ phải phẫu thuật chỉnh sửa do sai vị trí vít được nhận thấy giữa các nhóm.

Ngoài các vít chân cung vùng ngực-thắt lưng, định vị đã được chứng minh là có hiệu quả đối với việc đặt dụng cụ vít chân cung cổ và cố định vùng thắt lưng-chậu (lumbopelvic fixation). Một số hướng dẫn kỹ thuật và loạt ca bệnh đã chứng minh sự hữu ích của định vị dưới hướng dẫn của CT đối với việc đặt các vít cánh chậu-cánh xương cùng 2 (S2-alar-iliac screws). Vít chân cung cổ đòi hỏi kỹ thuật khắt khe, với việc phá vỡ vỏ xương ra ngoài sẽ đe dọa động mạch đốt sống và việc phá vỡ vỏ xương vào trong sẽ đặt tủy sống vào vòng nguy hiểm. Kỹ thuật tay tự do đối với vít chân cung vùng cổ dưới có độ chính xác từ 14,3% đến 29,1%. Việc đặt vít chân cung cổ sử dụng định vị 3D có độ chính xác là 89,7%. Ở cột sống cổ cao, định vị CT đã được chứng minh là một công cụ hiệu quả cho việc đặt dụng cụ cố định C1 và C2. Tuy nhiên, nghiên cứu đối đầu duy nhất so sánh kỹ thuật tay tự do với kỹ thuật định vị cho việc đặt vít qua eo C2 (C2 pars screw) lại nhận thấy độ chính xác cao hơn ở kỹ thuật tay tự do.