A Propensity Score Matched Cohort Study Comparing Three Different Spine Pedicle Screw Fixation Methods; Free Hand, Fluoroscopy Guided versus Robot Assisted Technique

Abstract

Objective: This matched cohort study aimed to compare the accuracy of robotic spine surgery and conventional pedicle screw fixation. We evaluated clinical and radiological outcomes to demonstrate the non-inferiority of robotic surgery. Methods: This study employed propensity score matching and included three groups: robotic spine surgery (RS), pedicle screw fixation with C-arm guidance (CG), and free of guidance (FG) (54 patients each). The follow-up duration was at least 1 year (median of 1.8 years). Accuracy was evaluated using the Gertzbein-Robbins scale (GRS score) and Babu classification (Babu score). Radiological outcomes included Weiner's classification for adjacent segmental disease (ASD) and mechanical failure. Clinical outcomes were assessed based on the Visual Analog Scale, Oswestry Disability Index, 36-Item Short Form Health Survey, and clinical ASD rate. Results: Accuracy was higher in the RS group (p<0.01) than in other groups. The GRS score was lower in the CG group, whereas the Babu score was lower in the FG group compared with the RS group. No significant differences were observed in radiological and clinical outcomes among the three groups. Regression analysis identified GRS and Babu scores as significant variables for radiological ASD. Mechanical failure was influenced by the GRS score and patients' age. A regression graph for clinical ASD was constructed with the Babu score and age as factors. Conclusion: This study showed the superior accuracy of robotic spine surgery compared with conventional techniques. When combined with minimally invasive surgery, robotic surgery is advantageous with reduced ligament and muscle damage associated with traditional open procedures.

연구목적: 본 연구는 2020년 9월에 시작된 이 병합된 코호트 연구의 목적은 로봇 척추 수술과 전통적인 척추 기둥 고정술의 정확성을 비교하는 것이다. 우리는 정확성 면에서 로봇 수술의 우월성을 증명하기 위한 임상 및 방사선학적 결과를 평가하였다. 연구방법: 경향점수 매칭을 실시하고 로봇 척추 수술 (RS 군), C-arm 가이드를 사용한 나사못 고정술 (CG 군), 및 영상 가이드 없이 수행한 나사못 고정술 (FG 군)로 구성된 세 개의 군을 연구에 포함하였다. 최소 추적기간은 1년이며, 중앙값 기간은 1.8년이었다. 정확성은 CT 기반 Gertzbein-Robbins 분류 (GRS 점수) 및 Babu의 등급 (Babu 점수)을 사용하여 평가하였다. 방사선학적 결과에는 인접 마디 변성에 대한 Weiner 분류평가 및 기계적 실패 비율이 포함되었다. 시각 아날로그 척도 (VAS), Oswestry 장애 지수 (ODI), 36 항목 설문 (SF-36), 및 임상적 인접 마디 변성 비율을 기반으로 하여 임상 결과도 검토하였다. 연구결과: RS 군은 CG 군, FG 군에 비해 뚜렷한 정확성을 나타냈다 (p<0.01). GRS 점수는 CG 군에서, Babu 점수는 FG 군에서 낮게 확인되었다. 방사선 및 임상 결과 측면에서는 세 그룹 간에 유의한 차이가 없었다. 모든 환자를 포함한 회귀 분석을 통해 방사선 및 임상학적 결과를 자세히 검토하였으며, 방사선학적 인접 마디 변성의 경우, GRS 점수와 Babu 점수가 모두 유의한 설명 변수로 확인되었다. 기계적 실패 비율은 GRS 점수 외에 환자의 연령도 영향을 받았다. 마지막으로, 임상적 인접 마디 변성에 대한 유의한 회귀 그래프는 Babu 점수와 연령을 주요 인자로 만들 수 있었다. 연구결론: 이 종합적인 코호트 연구는 로봇 척추 수술이 전통적인 척추 나사못 고정술보다 더 정확한 나사못의 위치를 달성하는 데 우월함이 있음을 증명한다. 더불어 경피적 나사 삽입술과 같은 최소 침습적 수술과 결합할 때, 로봇 수술은 고식적인 개방적 방법과 관련된 인대와 근육 손상을 최소화하면서 그 이점을 극대화할 수 있다.