骨科手術(shù)機(jī)器人的臨床應(yīng)用與進(jìn)展

摘 要 手術(shù)機(jī)器人具有智能、微創(chuàng)、精準(zhǔn)的特點(diǎn)，可提供術(shù)前規(guī)劃、手術(shù)導(dǎo)航及微創(chuàng)精準(zhǔn)操作等功能，為臨床醫(yī)生的決策判斷和操作提供了保障，同時(shí)在骨科領(lǐng)域的應(yīng)用中也越來(lái)越廣泛。近30年，骨科手術(shù)機(jī)器人發(fā)展迅速，在國(guó)內(nèi)外已有多款成熟產(chǎn)品應(yīng)用于臨床中，涵蓋了關(guān)節(jié)、脊柱、創(chuàng)傷及運(yùn)動(dòng)等學(xué)科，其中應(yīng)用于關(guān)節(jié)置換手術(shù)與椎弓根螺釘植入術(shù)的機(jī)器人技術(shù)相對(duì)成熟，正逐步向自動(dòng)化方向發(fā)展，且有效性與安全性已得到大量研究證實(shí)。目前限制機(jī)器人推廣的主要原因在于手術(shù)費(fèi)用高、醫(yī)生學(xué)習(xí)曲線長(zhǎng)、臨床效果及安全性仍缺乏長(zhǎng)期臨床研究證據(jù)支持等。因此，機(jī)器人未來(lái)的發(fā)展方向應(yīng)是擴(kuò)大應(yīng)用范圍，進(jìn)而提高手術(shù)機(jī)器人的成本效益，同時(shí)開(kāi)發(fā)出適合于骨科臨床術(shù)式和應(yīng)用習(xí)慣的軟件系統(tǒng)，并將此手術(shù)系統(tǒng)與遙控操作、3D打印等技術(shù)結(jié)合。

關(guān)鍵詞 骨科疾病；骨科手術(shù)；機(jī)器人手術(shù)系統(tǒng)；微創(chuàng)；學(xué)習(xí)曲線

中圖分類(lèi)號(hào) R608 R68 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 2096-7721（2022）05-0376-12

Clinical applications and research progress of orthopedic surgical robot

XU Zijian1， GU Hongsheng2， KUAI Shengzheng3， HUANG Lin4， ZHANG Rui2， ZHOU Wenyu2

（1. Shantou University Medical College， Shantou 515000， China; 2. Department of Spine Surgery， Shenzhen Second People’s Hospital， Shenzhen 518000， China; 3. Department of orthopaedics， Shenzhen second People’s Hospital， Shenzhen 518000， China; 4. Department of Spine Surgery， Sun Yat-sen Memorial Hospital， Guangzhou 510000， China）

Abstract Robotic surgery is characterized with intelligence， minimally invasive and precision， which could guarantee proper decision-making and precise operation by providing accurate preoperative planning， surgical navigation and minimally invasive procedure. Recently， surgical robot is more and more widely used in the field of orthopedics. Orthopedic surgical robots have developed rapidly in the past 30 years， and many mature products have been put into clinical practice， including robots for joint， spine， trauma， kinematics et al. Relatively， surgical robots in joint replacement surgery and pedicle screw implantation are more developed and gradually progressed to automation， company represents the advanced level， which could be applied in many fields， and its effectiveness and safety have been confirmed by a large number of studies. At present， the main limitations of surgical robots are the high cost， long learning curve， uncertain clinical effect and lacking of long-term clinical studies. Therefore， to expand application fields and improve the cost-effectiveness should be the development direction of surgical robots. Meanwhile， to design a system suitable for orthopedic surgeons combining with remote control， 3D printing should be the priority in the development of orthopedic surgical robot.

Key words Orthopedic disease; Orthopedic surgery; Robot-assisted surgery; Minimal invasive surgery; Learning curve

隨著人工智能化科學(xué)的迅速發(fā)展，其應(yīng)用逐步滲透到各行業(yè)，在醫(yī)療領(lǐng)域中也扮演著越來(lái)越重要的角色。手術(shù)機(jī)器人因在操作速度、精準(zhǔn)性及可重復(fù)性等方面相較于人工操作有絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，且符合當(dāng)前手術(shù)微創(chuàng)、減少侵入性操作、提高精準(zhǔn)性的發(fā)展大趨勢(shì)，故而在醫(yī)療領(lǐng)域中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。從20世紀(jì)80年代外科手術(shù)機(jī)器人面世，截至2020年，達(dá)芬奇機(jī)器人手術(shù)系統(tǒng)在全球范圍內(nèi)已經(jīng)完成超過(guò)150萬(wàn)臺(tái)手術(shù)，涉及領(lǐng)域包括普外科、婦科、頸外科和胸外科等，手術(shù)機(jī)器人的發(fā)展不斷發(fā)展、壯大[1]。骨科手術(shù)機(jī)器人作為其中的一個(gè)重要發(fā)展方向，雖仍處于起步階段，但是在近30年間發(fā)展迅速，目前已有多款成熟產(chǎn)品在臨床中使用。在國(guó)外，Excelsius GPS、Renaissance等手術(shù)機(jī)器人系統(tǒng)已獲得了CE、FDA的上市批準(zhǔn)，并在臨床中得到廣泛應(yīng)用。在歐美一些地區(qū)，骨科手術(shù)機(jī)器人已經(jīng)被廣泛用于全髖關(guān)節(jié)置換手術(shù)[2]。目前，北京天智航上市的首款國(guó)產(chǎn)骨科手術(shù)機(jī)器人“天璣”在國(guó)內(nèi)骨科機(jī)器人市場(chǎng)中占主導(dǎo)地位。2019年6月，田偉教授利用5G技術(shù)在機(jī)器人遠(yuǎn)程手術(shù)中心同時(shí)遠(yuǎn)程操控兩臺(tái)天璣骨科手術(shù)機(jī)器人，為不同地區(qū)醫(yī)院的兩名患者同時(shí)進(jìn)行手術(shù)，實(shí)現(xiàn)了5G遠(yuǎn)程醫(yī)療。截至2020年12月，天璣骨科手術(shù)機(jī)器人TiRobot?的手術(shù)量已經(jīng)超過(guò)10 000例，并被應(yīng)用于股骨頸骨折手術(shù)（包括傳統(tǒng)的空心螺釘內(nèi)固定術(shù)、雙平面雙支撐螺釘固定法等）、骨盆手術(shù)（包括經(jīng)皮空心釘固定骶髂關(guān)節(jié)、恥骨支、髖臼骨折等）、脊柱手術(shù)（經(jīng)皮內(nèi)窺鏡下腰椎髓核摘除術(shù)、微創(chuàng)經(jīng)椎間孔椎間融合術(shù)及椎弓根螺釘內(nèi)固定術(shù)等）及手足外科手術(shù)（經(jīng)皮空心釘固定舟骨骨折、Lisfranc骨折等）。目前，骨科手術(shù)機(jī)器人在臨床中蓬勃發(fā)展。

近年來(lái)，骨科手術(shù)機(jī)器人的應(yīng)用主要集中在關(guān)節(jié)、脊柱、創(chuàng)傷等領(lǐng)域，其發(fā)展時(shí)間相對(duì)較短，術(shù)后臨床療效還有待長(zhǎng)期隨訪。本綜述結(jié)合文獻(xiàn)針對(duì)骨科手術(shù)機(jī)器人臨床應(yīng)用、研究進(jìn)展進(jìn)行綜述，并進(jìn)一步分析骨科機(jī)器人手術(shù)的前景。

1 骨科手術(shù)機(jī)器人的概況

骨科機(jī)器人能夠提供術(shù)前規(guī)劃模擬、手術(shù)導(dǎo)航及微創(chuàng)精準(zhǔn)操作等功能，有效提高靶點(diǎn)定位、精密微創(chuàng)和復(fù)雜手術(shù)的操作質(zhì)量，為臨床醫(yī)生的決策判斷和操作提供保障。一般來(lái)說(shuō)，手術(shù)機(jī)器人主要分為3種：①需要在醫(yī)生操作下進(jìn)行手術(shù)的被動(dòng)機(jī)器人；②需要醫(yī)生在一些動(dòng)作控制下進(jìn)行操作的半自動(dòng)機(jī)器人，如MAKO機(jī)器人；③不依賴(lài)醫(yī)生，能遵循術(shù)前規(guī)劃獨(dú)立執(zhí)行手術(shù)的主動(dòng)（自主）機(jī)器人。目前，大多數(shù)骨科手術(shù)機(jī)器人仍停留在被動(dòng)或半自動(dòng)階段，主動(dòng)機(jī)器人將是未來(lái)的主要發(fā)展方向。已有的主動(dòng)機(jī)器人代表是Think Surgical公司（即Curexo Technology公司，2014年改名）的TSolution One系統(tǒng)（由1992年第一個(gè)用于骨科手術(shù)的機(jī)器人Robodoc系統(tǒng)改名而來(lái)），由TPLAN?三維規(guī)劃工作站和TCAT?工作臺(tái)（帶機(jī)械臂）組成，主要用于全膝關(guān)節(jié)置換手術(shù)，能幫助醫(yī)生精確完成假體放置。醫(yī)生可利用患者的CT資料在TPLAN?上進(jìn)行術(shù)前規(guī)劃，為患者選擇合適的假體及植入路線。在做好切口、擺好體位后，TCAT?上的機(jī)械臂可以在亞毫米精度范圍內(nèi)按照術(shù)前規(guī)劃完成截骨，使假體能夠完美嵌合。另外，該工作臺(tái)還有自動(dòng)灌洗系統(tǒng)，可以降低截骨時(shí)的溫度，并且清理掉在這個(gè)過(guò)程中產(chǎn)生的碎骨和組織。如果術(shù)中骨頭發(fā)生移動(dòng)，TCAT?上的骨動(dòng)監(jiān)視器會(huì)馬上停止手術(shù)，等待醫(yī)生擺好位置后再重啟手術(shù)。雖然目前還缺乏長(zhǎng)期、高質(zhì)量的臨床數(shù)據(jù)證明TSolution One系統(tǒng)的有效性，但根據(jù)已有的相關(guān)文獻(xiàn)報(bào)道來(lái)看，使用TSolution One系統(tǒng)進(jìn)行手術(shù)能達(dá)到良好的臨床療效，術(shù)后影像學(xué)報(bào)告顯示沒(méi)有力線的偏移，而作為對(duì)照的傳統(tǒng)手術(shù)組則出現(xiàn)了19.4%的偏移率[3]。由此可見(jiàn)，以TSolution One系統(tǒng)為代表的機(jī)器人手術(shù)已經(jīng)展示出了一定的優(yōu)越性，未來(lái)將繼續(xù)發(fā)展并引發(fā)一場(chǎng)技術(shù)革新。未來(lái)的創(chuàng)新方向包括工作流程的改進(jìn)、術(shù)中間隙平衡傳感器的改進(jìn)、可還原病變前膝關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)學(xué)的新型仿生植入物的設(shè)計(jì)及帶軟組織平衡的機(jī)器人控制器械。如今，該領(lǐng)域正處于機(jī)器人外科發(fā)展的“前工業(yè)化”階段，本團(tuán)隊(duì)預(yù)測(cè)機(jī)器人將逐漸成為骨科醫(yī)師不可或缺的輔助工具，并實(shí)現(xiàn)手術(shù)的精準(zhǔn)化和個(gè)體化。

2 骨科手術(shù)機(jī)器人在關(guān)節(jié)置換手術(shù)中的應(yīng)用

在關(guān)節(jié)置換手術(shù)中，由于無(wú)法做到精準(zhǔn)定位，假體的放置往往無(wú)法做到完全滿(mǎn)意，假體對(duì)位、對(duì)線不良成為一個(gè)比較常見(jiàn)及棘手的問(wèn)題。近20年來(lái)，盡管關(guān)節(jié)置換手術(shù)取得了巨大的成功和發(fā)展，但仍存在早期假體松動(dòng)、關(guān)節(jié)不穩(wěn)及彈響等并發(fā)癥，導(dǎo)致患者手術(shù)后的滿(mǎn)意率降低，而關(guān)節(jié)骨科機(jī)器人的出現(xiàn)彌補(bǔ)了這一缺陷。目前，關(guān)節(jié)置換骨科機(jī)器人主要用于初次全膝關(guān)節(jié)置換術(shù)（Total knee arthroplasty，TKA）、初次膝關(guān)節(jié)單髁置換術(shù)（Unicompartmental knee arthroplasty，UKA）和初次人工全髖關(guān)節(jié)置換術(shù)（Total knee arthroplasty，THA）。

2.1 全膝關(guān)節(jié)置換術(shù)

在膝關(guān)節(jié)置換術(shù)中，精確的截骨、合適的假體選擇與下肢力線的重建及良好的軟組織平衡是保證手術(shù)成功和遠(yuǎn)期療效的重要因素。膝關(guān)節(jié)置換骨科機(jī)器人可以通過(guò)術(shù)前規(guī)劃構(gòu)建骨骼模型，精準(zhǔn)計(jì)算假體大小、對(duì)線、截骨角度和截骨量。與傳統(tǒng)人工膝關(guān)節(jié)置換術(shù)比較，膝關(guān)節(jié)置換骨科機(jī)器人輔助下手術(shù)可使下肢力線與關(guān)節(jié)對(duì)位，更契合正常生物力學(xué)表現(xiàn)[4]。膝關(guān)節(jié)置換骨科機(jī)器人在國(guó)內(nèi)的相關(guān)研究和應(yīng)用較少，國(guó)外應(yīng)用較廣的全自動(dòng)手術(shù)機(jī)器人以TSolution One、CASPAR為代表，半自主機(jī)器人以MAKO（Mako stryker，F(xiàn)ort Lauderdale，F(xiàn)L）為代表。目前，該機(jī)器人手術(shù)相比于傳統(tǒng)手術(shù)的優(yōu)勢(shì)重點(diǎn)在于假體放置更加精確。

卡塞爾骨科診所（Kassel Orthopedic Clinic）為比較機(jī)器人輔助TKA與傳統(tǒng)手術(shù)的效果差異，對(duì)69例行機(jī)器人輔助TKA術(shù)的膝關(guān)節(jié)骨關(guān)節(jié)炎患者（48例女性，21例男性，平均年齡為66歲）與進(jìn)行傳統(tǒng)手術(shù)的52例患者（40例女性，12例男性，平均年齡為68歲）進(jìn)行隨訪[5]，結(jié)果表明大多數(shù)實(shí)施機(jī)器人輔助TKA術(shù)患者的術(shù)后早期（術(shù)后2周）軟組織水腫程度較輕，關(guān)節(jié)活動(dòng)度的恢復(fù)更快，在出院時(shí)患者的膝關(guān)節(jié)屈曲活動(dòng)度都達(dá)到90°以上。術(shù)后3個(gè)月和6個(gè)月時(shí)，兩組患者的假體位置都沒(méi)有發(fā)生改變，且膝關(guān)節(jié)評(píng)分（Knee society score，KSS）也無(wú)明顯差異。Song E K等[6]通過(guò)對(duì)2004年8月—2006年3月行雙側(cè)TKA手術(shù)的30例患者（一側(cè)用RoboDoc行機(jī)器人手術(shù)，另一側(cè)行傳統(tǒng)手術(shù)，隨機(jī)決定進(jìn)行手術(shù)的方式）進(jìn)行長(zhǎng)期隨訪發(fā)現(xiàn)，90%（27例）行機(jī)器人手術(shù)的膝關(guān)節(jié)能達(dá)到伸膝及屈膝間隙平衡，而傳統(tǒng)手術(shù)為77%（23例）；機(jī)器人組可將假體安裝及下肢力線的誤差在各平面上控制在1度以?xún)?nèi)，而傳統(tǒng)手術(shù)組出線了8例股骨側(cè)冠狀位傾斜角偏移，3例股骨側(cè)矢狀位傾斜角偏移，15例脛骨側(cè)冠狀位傾斜角偏移。這些結(jié)果表明，機(jī)器人手術(shù)可能在下肢力線的重建及提供良好的軟組織平衡方面具有一定優(yōu)勢(shì)，能提升患者術(shù)后的滿(mǎn)意度。Kim S M等[7]評(píng)估了RoboDoc與傳統(tǒng)手術(shù)在假體放置及力線的區(qū)別，發(fā)現(xiàn)RoboDoc與傳統(tǒng)手術(shù)相比假體放置及力線恢復(fù)方面更為準(zhǔn)確，但也存在手術(shù)時(shí)間延長(zhǎng)和費(fèi)用提高的缺點(diǎn)。Park S E等[8]對(duì)采用機(jī)器人和傳統(tǒng)手術(shù)的72例患者分別進(jìn)行了近4年的隨訪，發(fā)現(xiàn)在使用機(jī)器人手術(shù)的前32臺(tái)手術(shù)中，有6例患者出現(xiàn)了包括感染、股骨髁上骨折等近期并發(fā)癥。兩種術(shù)式在假體安裝的準(zhǔn)確性上存在明顯的差異，機(jī)器人手術(shù)比傳統(tǒng)手術(shù)在假體放置方面更為精準(zhǔn)，但遠(yuǎn)期臨床效果無(wú)明顯差異。同時(shí)，由于機(jī)器人手術(shù)系統(tǒng)在術(shù)前對(duì)截骨的軌跡進(jìn)行了精確規(guī)劃，并使用機(jī)械臂截骨，與傳統(tǒng)擺鋸截骨相比，損傷血管、神經(jīng)和韌帶的概率更小，且因?yàn)闄C(jī)器人截骨面更平，假體可更好地嵌入，這一點(diǎn)在不使用骨水泥的關(guān)節(jié)置換手術(shù)中效益更高。從安全性的角度來(lái)說(shuō)，機(jī)器人TKA手術(shù)與傳統(tǒng)手術(shù)也沒(méi)有明顯區(qū)別，且無(wú)重大不良事件發(fā)生。

總的來(lái)說(shuō)，已有研究證明機(jī)器人TKA手術(shù)在手術(shù)效果方面有與預(yù)期相符的提升，但由于應(yīng)用于臨床的時(shí)間較短，目前尚缺乏長(zhǎng)時(shí)間的隨訪證實(shí)機(jī)器人手術(shù)較傳統(tǒng)手術(shù)具有明顯的優(yōu)勢(shì)[9]。機(jī)器人手術(shù)主要的缺點(diǎn)在于手術(shù)時(shí)間的延長(zhǎng)及費(fèi)用的增加，但從提高手術(shù)質(zhì)量、降低翻修率的角度來(lái)說(shuō)，其具有潛在的經(jīng)濟(jì)效應(yīng)。TSolution One系統(tǒng)代表著未來(lái)機(jī)器人輔助TKA手術(shù)發(fā)展的趨勢(shì)，相信在不久的將來(lái)，自動(dòng)化的膝關(guān)節(jié)置換機(jī)器人將會(huì)占據(jù)主導(dǎo)地位。

2.2 膝關(guān)節(jié)單髁置換術(shù)

UKA是相對(duì)全膝關(guān)節(jié)置換術(shù)而言的一種新型微創(chuàng)手術(shù)，僅針對(duì)磨損部位，對(duì)膝關(guān)節(jié)內(nèi)側(cè)或外側(cè)間室進(jìn)行表面置換，用以替代膝關(guān)節(jié)股、脛關(guān)節(jié)損壞的軟骨表面，被稱(chēng)為膝關(guān)節(jié)置換中的“補(bǔ)牙”技術(shù)。該技術(shù)不需要去除前后交叉韌帶，較大限度地保留了患者的本體感覺(jué)和關(guān)節(jié)功能，具有創(chuàng)傷小、恢復(fù)快等優(yōu)點(diǎn)，使患者能回歸正常生活。國(guó)外的機(jī)器人UKA手術(shù)較國(guó)內(nèi)應(yīng)用較多，比較成熟的手術(shù)機(jī)器人有Acrobot、Navio PFS、MAKO系統(tǒng)。Cobb等進(jìn)行的雙盲隨機(jī)對(duì)照性試驗(yàn)（RCT）對(duì)使用Acrobot系統(tǒng)（Acrobot Co. Ltd.，London，United Kingdom）進(jìn)行機(jī)器人UKA手術(shù)的患者與行傳統(tǒng)手術(shù)的患者進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)機(jī)器人UKA手術(shù)雖然手術(shù)時(shí)間長(zhǎng)，但對(duì)線效果明顯更優(yōu)[9]。Lonner J H等[11]采用Navio PFS輔助開(kāi)展UKA，結(jié)果發(fā)現(xiàn)置入的假體位置精準(zhǔn)，無(wú)旋轉(zhuǎn)、偏移，患者術(shù)后膝關(guān)節(jié)功能恢復(fù)良好。除此之外，MAKO 機(jī)器人在單髁膝關(guān)節(jié)置換中的準(zhǔn)確性也已獲得了大量的證實(shí)，在一項(xiàng)包含了由同一手術(shù)者完成的37例MAKO機(jī)器人UKA手術(shù)和27例傳統(tǒng)手動(dòng)單髁膝關(guān)節(jié)置換術(shù)的回顧性研究中，Lonner J H等[12]發(fā)現(xiàn)脛骨假體的力線在機(jī)器人組的準(zhǔn)確性更高，且有更高的可重復(fù)性。在臨床效果方面，MAKO機(jī)器人在單髁置換手術(shù)方面也有較多的報(bào)道，Jones B等[13]研究發(fā)現(xiàn)使用 MAKO機(jī)器人行單髁膝關(guān)節(jié)置換術(shù)的患者術(shù)后3個(gè)月內(nèi)的復(fù)診率與再入院率明顯低于傳統(tǒng)手術(shù)的患者。在一項(xiàng)包含909例患者的多中心大宗病例研究中，Coon T等[14]對(duì)行機(jī)器人輔助單髁膝關(guān)節(jié)手術(shù)與傳統(tǒng)手術(shù)的患者進(jìn)行了平均29.6個(gè)月的隨訪，發(fā)現(xiàn)行機(jī)器人手術(shù)的患者在隨訪時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)翻修的概率明顯低于傳統(tǒng)手術(shù)的患者。Plate J F等[15]通過(guò)對(duì)同一名醫(yī)生進(jìn)行的52例機(jī)器人輔助UKA術(shù)后病例進(jìn)行分析，結(jié)果顯示機(jī)器人輔助UKA手術(shù)能提供精確的軟組織平衡，以幫助恢復(fù)自然膝關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)力學(xué)，對(duì)植入物存活和改善功能具有積極意義。

盡管機(jī)器人輔助UKA手術(shù)在重建下肢力線、假體放置精確性和實(shí)現(xiàn)軟組織平衡上的優(yōu)勢(shì)已經(jīng)得到證明，但與機(jī)器人輔助TKA類(lèi)似，手術(shù)時(shí)間長(zhǎng)、費(fèi)用高等問(wèn)題成為限制其推廣的主要因素，且尚缺乏在功能恢復(fù)方面比傳統(tǒng)手術(shù)更佳的相關(guān)報(bào)道[16]。

2.3 全髖關(guān)節(jié)置換術(shù)

機(jī)器人輔助THA可追溯到1991年全球第一個(gè)骨科機(jī)器人RoboDoc誕生，1992年完成了第1例全髖關(guān)節(jié)置換術(shù)，有研究表明其在股骨假體的嵌合和對(duì)位方面較傳統(tǒng)手術(shù)取得了明顯提升[17]，但也存在相關(guān)的并發(fā)癥，如髖關(guān)節(jié)脫位、異位骨化發(fā)生率較高等問(wèn)題。隨后THA機(jī)器人不斷創(chuàng)新和改進(jìn)，包括把定位導(dǎo)針的數(shù)量從3個(gè)減少到2個(gè)，提高截骨速度和改變路徑以減少手術(shù)侵入性等，相關(guān)的研究和報(bào)道也越來(lái)越多。在2008年RoboDoc由美國(guó)FDA認(rèn)證并正式應(yīng)用于臨床中，目前世界范圍內(nèi)使用Robodoc 機(jī)器人完成的關(guān)節(jié)置換手術(shù)已經(jīng)超過(guò)24 000臺(tái)[9]。Nakamura N等[18]通過(guò)對(duì)130例患者共146臺(tái)THA手術(shù)（其中75例行RoboDoc機(jī)器人手術(shù)，71例行傳統(tǒng)手術(shù)）進(jìn)行5年以上的隨訪發(fā)現(xiàn)，機(jī)器人THA手術(shù)具有植入位置更精確、植入后肢體長(zhǎng)度差異更小、股骨近端應(yīng)力遮擋更少等優(yōu)點(diǎn)，特別適合于不放置骨水泥的THA手術(shù)，但兩組患者在術(shù)后5年功能評(píng)分方面差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

目前國(guó)外市場(chǎng)上的THA機(jī)器人主要有兩種：以MAKO機(jī)械臂交互式骨科系統(tǒng)（Mako Robotic"Arm Interactive Orthopaedic System，Stryker Ltd，Kalamazoo，Michigan，USA）為代表的半自主機(jī)器人和以Robodoc（Curexo Technology Corporation，F(xiàn)remont，California，現(xiàn)已更名為T(mén)hink Surgical公司和TSolution One）為代表的主動(dòng)機(jī)器人。前者在手術(shù)過(guò)程中允許醫(yī)生對(duì)截骨和假體的放置進(jìn)行控制，通過(guò)聲音和圖像進(jìn)行術(shù)中實(shí)時(shí)反饋以避免偏離術(shù)前計(jì)劃，在假體放置之前可以通過(guò)屏幕看到假體的位置、腿的長(zhǎng)度等重要指標(biāo)以便調(diào)整。后者可自主完成截骨和假體的放置，其在精確性、對(duì)線上均有優(yōu)越性，但使用過(guò)程中存在軟組織意外損傷和股骨骨折等問(wèn)題，這阻礙了該技術(shù)在全髖關(guān)節(jié)置換術(shù)中的推廣。此外，該系統(tǒng)在髖臼擴(kuò)孔或髖臼杯放置技術(shù)方面仍未完善，且臨床應(yīng)用的時(shí)間較短，故仍有較大的改進(jìn)空間。目前國(guó)內(nèi)已有醫(yī)院引進(jìn)該機(jī)器人，其臨床效果有待考察。

在全髖關(guān)節(jié)置換術(shù)中，良好的假體位置及合適的周?chē)浗M織平衡是術(shù)后假體穩(wěn)定的保證，還可延長(zhǎng)假體壽命。骨科機(jī)器人在THA術(shù)中可以實(shí)現(xiàn)假體與骨皮質(zhì)的緊密相連和精準(zhǔn)安置，從理論上講還可以幫助恢復(fù)髖關(guān)節(jié)正常的生物力學(xué)結(jié)構(gòu)，從而有益于術(shù)后功能的恢復(fù)和假體壽命的維持。然而，根據(jù)2019年英國(guó)關(guān)節(jié)手術(shù)年報(bào)（National Joint Registry for England，Wales，Northern Ireland，and the Isle of Man，NJR）的報(bào)道，傳統(tǒng)THA手術(shù)假體存活率在10年隨訪期內(nèi)已經(jīng)超過(guò)90%，25年內(nèi)超過(guò)80%，是非常成熟且性?xún)r(jià)比高的手術(shù)方式。因此，雖然在過(guò)去的十余年間有大量機(jī)器人輔助THA手術(shù)的相關(guān)報(bào)道，醫(yī)生們依然對(duì)這種花費(fèi)高、效果尚未完全證實(shí)比傳統(tǒng)THA術(shù)更好的手術(shù)持懷疑態(tài)度。Domb B G等[19]通過(guò)對(duì)1 980例不同種手術(shù)方式（包括傳統(tǒng)的后路手工THA術(shù)、導(dǎo)航下THA術(shù)、機(jī)器人THA術(shù)、透視下THA術(shù)等）對(duì)比發(fā)現(xiàn)，機(jī)器人置入臼杯假體的準(zhǔn)確率明顯高于傳統(tǒng)手術(shù)和導(dǎo)航輔助手術(shù)（Plt;0.005），但在術(shù)后腿長(zhǎng)差異、并發(fā)癥發(fā)生率等方面的差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。Bukowski B R等[20]隨訪發(fā)現(xiàn)，THA術(shù)后2年行機(jī)器人手術(shù)的患者比傳統(tǒng)人工手術(shù)的患者在美國(guó)加州大學(xué)（The University of California at Los Angels，UCLA）髖關(guān)節(jié)評(píng)分和改良Harris髖關(guān)節(jié)評(píng)分方面都更高，但在健康調(diào)查12項(xiàng)簡(jiǎn)表（Short-Form 12 Health Survey，SF-12），西安大略和麥克馬斯特大學(xué)骨關(guān)節(jié)炎指數(shù)（Western Ontario and McMaster Universities Osteoarthritis Index，WOMAC）評(píng)分方面差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。Kayani B等[21]也在綜述中指出，與傳統(tǒng)THA術(shù)相比，機(jī)器人THA術(shù)后影像學(xué)結(jié)果的改善并未轉(zhuǎn)化為短期功能結(jié)果的改善、腿長(zhǎng)差異的糾正或術(shù)后并發(fā)癥的差異。因此將該技術(shù)應(yīng)用于主流THA術(shù)實(shí)踐之前，還需要對(duì)長(zhǎng)期功能改善、假體存活率、并發(fā)癥和成本效益做進(jìn)一步研究。

3 骨科手術(shù)機(jī)器人在脊柱手術(shù)中的應(yīng)用

脊柱作為一個(gè)復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)，在解剖上與許多重要的神經(jīng)、血管、組織毗鄰，由于患者的個(gè)體差異大、術(shù)者視野局限等問(wèn)題，造成該手術(shù)難度高、創(chuàng)傷大、對(duì)精準(zhǔn)度要求高，且非常依賴(lài)于術(shù)者的技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)。骨科手術(shù)機(jī)器人的出現(xiàn)可提高手術(shù)的精準(zhǔn)度，減少人為操作的失誤，同時(shí)可減少輻射量，縮短醫(yī)生的手術(shù)學(xué)習(xí)曲線，在脊柱領(lǐng)域中越來(lái)越受歡迎。

腰椎融合術(shù)是治療腫瘤、創(chuàng)傷、感染、畸形引起的腰椎不穩(wěn)定的公認(rèn)療法，也常用于保守治療失敗的腰椎退行性疾病。脊柱外科醫(yī)生可選擇多種融合技術(shù)，包括前路腰椎間融合（Anterior lumbar interbody fusion，ALIF）、后路腰椎間融合（Posterior lumbar interbody fusion，PLIF）、經(jīng)椎間孔腰椎間融合（Transforaminal lumbar interbody fusion，TLIF），以及極外側(cè)（Extreme lateral interbody fusion，XLIF）、直接外側(cè)（Direct lateral interbody fusion，DLIF）和軸向（Axia LIF）腰椎椎間融合技術(shù)。除了ALIF外，以上所有腰椎融合技術(shù)的一個(gè)共同點(diǎn)均是使用椎弓根螺釘固定。然而，徒手置釘依賴(lài)于術(shù)者的經(jīng)驗(yàn)，即使在X線機(jī)透視引導(dǎo)下，置釘位置不理想甚至偏入椎管內(nèi)造成手術(shù)效果差或引起并發(fā)癥時(shí)有發(fā)生，這成為將機(jī)器人技術(shù)應(yīng)用于脊柱手術(shù)的最初動(dòng)力[22]。第一代脊柱機(jī)器人是以色列Mazor公司的SpineAssist，在2004年通過(guò)美國(guó)FDA批準(zhǔn)用于脊柱手術(shù)，它由微型骨骼機(jī)器人和計(jì)算機(jī)工作站組成。微型骨骼機(jī)器人是一個(gè)圓柱形、6個(gè)自由度的半主動(dòng)裝置，能引導(dǎo)醫(yī)生到達(dá)所需的植入位置，但手術(shù)操作仍然由醫(yī)生完成。其簡(jiǎn)單工作流程為：醫(yī)生可先在系統(tǒng)上根據(jù)患者CT資料生成患者3D脊柱模型，在上面設(shè)計(jì)進(jìn)針點(diǎn)、數(shù)目、深度及植入物大小，最后完成術(shù)前規(guī)劃。手術(shù)開(kāi)始后將機(jī)器人與1個(gè)微創(chuàng)可透視Hover-T框架安裝在一起，固定在患者的脊柱上，然后拍攝兩個(gè)前后位和兩個(gè)側(cè)位片以測(cè)試其與術(shù)前規(guī)劃數(shù)據(jù)是否匹配，評(píng)估精確度。之后工作站控制機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)，并運(yùn)行SpineAssist軟件，執(zhí)行術(shù)前計(jì)劃，醫(yī)生在機(jī)器人導(dǎo)向下完成螺釘?shù)闹踩?。Sukovich W等[24]總結(jié)了2005年8月—2006年1月使用SpineAssist進(jìn)行的14臺(tái)手術(shù)，分別用于胸、腰、骶段椎弓根植入，發(fā)現(xiàn)該機(jī)器人能幫助醫(yī)生解決在微創(chuàng)條件下視野受限、置釘不準(zhǔn)的問(wèn)題，Barzilay Y等[23]

研究也表明，96%的螺釘能放置在原計(jì)劃軌跡的1mm范圍內(nèi)，雖然手術(shù)時(shí)間相對(duì)延長(zhǎng)，但明顯減少了醫(yī)護(hù)人員的輻射暴露、并發(fā)癥發(fā)生，并縮短了患者的住院時(shí)間。在使用過(guò)程中也遇到一些困難，比如系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)間長(zhǎng)、長(zhǎng)時(shí)間使用設(shè)備后機(jī)械臂不準(zhǔn)、系統(tǒng)不穩(wěn)定，甚至中途死機(jī)（雖然可快速恢復(fù)）等問(wèn)題，因此仍有很大的改進(jìn)空間[24]。

Mazor公司隨后又推出了SpineAssist的升級(jí)版Renaissance，并于2011年獲得美國(guó)FDA批準(zhǔn)并上市，于2014年引入我國(guó)，其工作流程與SpineAssist基本一致，主要是在軟件上做了更新，其精準(zhǔn)性及安全性也已經(jīng)獲得了證明[25]。在2016年Mazor公司又有一款機(jī)器人XTM通過(guò)美國(guó)FDA批準(zhǔn)，其創(chuàng)新之處在于增加了Mazor XTM Align術(shù)前規(guī)劃App和可對(duì)機(jī)器人操作進(jìn)行實(shí)時(shí)追蹤的3D攝像機(jī)（Mazor X-Eye）。最近Mazor公司又推出了Mazor XTM Stealth Edition，并在2018年獲得FDA批準(zhǔn)，其在XTM的手術(shù)平臺(tái)的基礎(chǔ)上增加了Medtronic手術(shù)導(dǎo)航軟件[26]。

除此之外，目前另一個(gè)比較熱門(mén)的脊柱機(jī)器人是ROSA? Spine系統(tǒng)，其最初由Medtech創(chuàng)建，后來(lái)于2016年被Zimmer Biomet收購(gòu)。該系統(tǒng)由兩個(gè)可移動(dòng)的工作臺(tái)組成，一個(gè)裝備有機(jī)器人導(dǎo)航臂，另一個(gè)裝備有光學(xué)跟蹤攝像機(jī)。ROSA? ONE Spine是ROSA? Spine系統(tǒng)的升級(jí)版，在2019年獲得FDA批準(zhǔn)上市，同應(yīng)用于膝和腦手術(shù)的ROSA? ONE Brain與ROSA? Knee系統(tǒng)建立在同一手術(shù)平臺(tái)上，因此能用于多項(xiàng)手術(shù)，且性?xún)r(jià)比高。目前來(lái)說(shuō)，ROSA?系統(tǒng)的相關(guān)研究較Mazor系統(tǒng)少，但也有研究證明其精準(zhǔn)度較傳統(tǒng)手術(shù)要高（97.3%gt;92%）[27]。另外，美國(guó)Globus Medical公司的Excelsius GPSTM也是目前應(yīng)用較廣的脊柱機(jī)器人，它是一個(gè)固定在地面上、帶實(shí)時(shí)圖像引導(dǎo)的高度剛性機(jī)械臂系統(tǒng)，螺釘通過(guò)管狀機(jī)械臂放置，不需要導(dǎo)針或安裝在患者身上的框架做引導(dǎo)，其特色在于利用動(dòng)態(tài)參考基座、QuattroTM釘?shù)仍O(shè)備監(jiān)測(cè)機(jī)械臂運(yùn)作過(guò)程中產(chǎn)生的震動(dòng)，確保導(dǎo)航的精準(zhǔn)性。雖然目前缺乏前瞻性的隨機(jī)對(duì)照研究，但已有的隊(duì)列研究都證明了該機(jī)器人的安全性和精準(zhǔn)性，并且Huntsman K T等[28]和Godzik J等[29]報(bào)道了其精確率（利用Gertzbein-Robbins評(píng)級(jí)）達(dá)到了96.6%～99%。

除了上述美國(guó)FDA批準(zhǔn)用于脊柱手術(shù)的7個(gè)機(jī)器人系統(tǒng)（4家公司）外，達(dá)芬奇手術(shù)系統(tǒng)也有用于腰椎前路椎間融合手術(shù)的報(bào)道[30]，但手術(shù)成本較高，尚未獲得美國(guó)FDA批準(zhǔn)。在國(guó)內(nèi)，脊柱手術(shù)機(jī)器人的研究起步較晚，但近幾年發(fā)展迅速，目前北京積水潭醫(yī)院和天智航公司聯(lián)合研制的天璣骨科機(jī)器人TiRobot?是首臺(tái)中國(guó)制造的骨科機(jī)器人，代表了我國(guó)該領(lǐng)域的頂尖水平，在2015年完成了世界首例機(jī)器人輔助上頸椎手術(shù)（后路寰樞椎經(jīng)關(guān)節(jié)螺釘固定術(shù)）[31]，2016年獲得中國(guó)食品藥品監(jiān)督管理局批準(zhǔn)上市，其優(yōu)勢(shì)在于可以實(shí)時(shí)跟蹤患者的全身運(yùn)動(dòng)和呼吸運(yùn)動(dòng)，減少脊柱在術(shù)中由于呼吸運(yùn)動(dòng)或手術(shù)過(guò)程發(fā)生微動(dòng)帶來(lái)的影響。HAN X等[32]RCT研究結(jié)果表明，在使用TiRobot?進(jìn)行胸腰椎節(jié)段手術(shù)的234例患者（119例行傳統(tǒng)手術(shù)，115例行機(jī)器人手術(shù)，共1 116枚椎弓根螺釘）中，使用Gerztbein-Robbin評(píng)級(jí)作為評(píng)價(jià)置釘準(zhǔn)確性的標(biāo)準(zhǔn)（A級(jí)：螺釘未穿破骨皮質(zhì)；B級(jí)：螺釘穿破骨皮質(zhì)≤2mm；C級(jí)：螺釘穿破骨皮質(zhì)≤4mm；D級(jí)：螺釘穿破骨皮質(zhì)≤6mm；E級(jí)：螺釘穿破骨皮質(zhì)gt;6mm。A～B級(jí)為臨床可接受的置釘位置，C～E級(jí)為置釘位置不佳的螺釘），發(fā)現(xiàn)機(jī)器人組有95.3%達(dá)到Gerztbein-Robbin A級(jí)，相比之下，傳統(tǒng)手術(shù)組只有86.1%，機(jī)器人在置釘準(zhǔn)確性方面顯著優(yōu)于手工置釘（Plt;0.01）。在傳統(tǒng)手術(shù)組中有2枚螺釘植入位置不當(dāng)，需要進(jìn)行二次手術(shù)翻修，而在機(jī)器人組中這一數(shù)字為0。在減少出血量方面，機(jī)器人組也展示出了明顯的優(yōu)勢(shì)（機(jī)器人組186.0±255.3ml，傳統(tǒng)手術(shù)組217.0±174.3ml；Plt;0.05）。這表明天璣手術(shù)機(jī)器人在脊柱手術(shù)方面較傳統(tǒng)手術(shù)具有明顯的優(yōu)勢(shì)。

Fatima N等[33]對(duì)截至2020年使用各種機(jī)器人（包括Mazor?、天璣?、Rosa?機(jī)器人）進(jìn)行的椎弓根螺釘置入術(shù)的病例（777個(gè)患者，3 684個(gè)椎弓根螺釘）與進(jìn)行傳統(tǒng)手術(shù)的病例（748例，3 695個(gè)椎弓根螺釘）進(jìn)行Meta分析，從植入椎弓根螺釘?shù)臏?zhǔn)確度、并發(fā)癥發(fā)生率、近端小關(guān)節(jié)侵犯程度、術(shù)中放射時(shí)間、放射劑量和手術(shù)時(shí)間進(jìn)行對(duì)比，發(fā)現(xiàn)機(jī)器人組達(dá)到Gerztbein-Robbin A級(jí)的病例數(shù)顯著多于傳統(tǒng)手術(shù)組（OR：1.68，95% CI：1.20～2.35；P=0.003），且并發(fā)癥發(fā)生率及近端小關(guān)節(jié)侵犯較傳統(tǒng)手術(shù)組分別減少了69%（OR：0.31，95% CI：0.20～0.48；Plt;0.00001）和92%（OR：0.08，95% CI：0.03～0.20；Plt;0.00001），術(shù)中放射的劑量和時(shí)間也明顯減少，但手術(shù)時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng)。該Meta分析證實(shí)了使用機(jī)器人置入椎弓根螺釘較傳統(tǒng)手術(shù)具有明顯的優(yōu)越性，主要的不足是手術(shù)時(shí)間的延長(zhǎng)。然而，上述機(jī)器人大多是半自動(dòng)機(jī)器人，骨科醫(yī)生需要在機(jī)器人的導(dǎo)航下手動(dòng)完成椎弓根螺釘?shù)闹萌氩僮?，操作過(guò)程中仍有出現(xiàn)偏差的可能性。在2018年，深圳的鑫君特科技公司發(fā)明的新型骨科機(jī)器人Orthbot實(shí)現(xiàn)了腰椎椎弓根螺釘置釘過(guò)程中導(dǎo)針的自動(dòng)放置[34]。通過(guò)對(duì)比27例使用機(jī)器人手術(shù)的病例及29例傳統(tǒng)手術(shù)的病例，利用偏差距離（Deviation distance，DD）和偏差角（Deviation angle，DA）評(píng)估手術(shù)的精確度，該團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)機(jī)器人組平均DD為（0.95±0.377）mm，傳統(tǒng)手術(shù)組為（4.35±2.01）mm，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（Plt;0.001）。機(jī)器人組克氏針在X光片上冠狀位和矢狀位的DA分別是（6.80°±7.79°）和（1.27°±2.32°），差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（Plt;0.001），傳統(tǒng)手術(shù)組為（22.22°±16.85°）和（4.57°±3.86°），差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（Plt;0.001），且機(jī)器人組中無(wú)神經(jīng)或血管并發(fā)癥的發(fā)生。結(jié)果表明該機(jī)器人可在保證安全性的前提下提供相對(duì)高的精確度，相比于手動(dòng)植入螺釘更符合術(shù)前規(guī)劃，能實(shí)現(xiàn)克氏針自動(dòng)化精準(zhǔn)放置。這也標(biāo)志著未來(lái)脊柱手術(shù)機(jī)器人的發(fā)展方向?qū)?huì)是更加自動(dòng)化、智能化，越來(lái)越接近真正的智能機(jī)器人。

在其他脊柱外科方面，也有一些使用機(jī)器人進(jìn)行手術(shù)的報(bào)道。YUAN W等[35]對(duì)比了使用天璣機(jī)器人進(jìn)行經(jīng)皮椎體后凸成形術(shù)（Percutaneous kyphoplasty，PKP）治療骨質(zhì)疏松性椎體壓縮骨折（Osteoporotic vertebral compression fracture，OVCF）的44例患者（分為4組，每組各11例）和傳統(tǒng)手術(shù)組（11例）的療效，發(fā)現(xiàn)機(jī)器人組分別取得了92.9%、94.4%、94.7%和100%的穿刺成功率，而傳統(tǒng)手術(shù)組只有63.2%，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（Plt;0.05）。該研究結(jié)果還表明，機(jī)器人組的精確性不會(huì)隨著手術(shù)量的增加而降低，且手術(shù)時(shí)間隨著醫(yī)生的熟練程度越來(lái)越短。該技術(shù)學(xué)習(xí)曲線短、效果好，在未來(lái)可能會(huì)成為主流的手術(shù)方式，但目前階段高昂的手術(shù)費(fèi)用仍限制其進(jìn)一步推廣。

總的來(lái)說(shuō)，目前脊柱外科機(jī)器人無(wú)論是在工業(yè)意義上還是在外科醫(yī)生熟悉程度上都還處于早期發(fā)展階段，僅在植入椎弓根螺釘方面應(yīng)用較多，且多集中在胸腰椎段，在其他脊柱手術(shù)領(lǐng)域如頸椎和骨盆的固定、脊柱的減壓、腫瘤性病變切除和復(fù)雜的畸形手術(shù)方面仍有拓展空間[36]。隨著機(jī)器人越來(lái)越廣泛的使用，需要更多研究比較各種機(jī)器人系統(tǒng)的相對(duì)優(yōu)勢(shì)和劣勢(shì)，還需要持續(xù)創(chuàng)新以打破技術(shù)壁壘，降低機(jī)器臂對(duì)軟組織的敏感度，提高機(jī)器人工作量，開(kāi)發(fā)對(duì)外科醫(yī)生更友好的軟件，并縮短學(xué)習(xí)曲線等[37]，這對(duì)保證患者安全和推廣機(jī)器人的應(yīng)用至關(guān)重要。雖然多數(shù)文獻(xiàn)報(bào)道機(jī)器人螺釘放置的準(zhǔn)確性和并發(fā)癥發(fā)生率在可接受的標(biāo)準(zhǔn)之內(nèi)，可能是一種安全、高效的選擇，但手術(shù)性?xún)r(jià)比仍然是一個(gè)不得不面對(duì)的問(wèn)題，需要更多的臨床試驗(yàn)及成本效益分析來(lái)指引其未來(lái)道路。

4 骨科手術(shù)機(jī)器人在創(chuàng)傷手術(shù)中的應(yīng)用

在創(chuàng)傷領(lǐng)域中，目前定位導(dǎo)航機(jī)器人應(yīng)用比較廣泛，主要用于骨盆髖臼骨折的螺釘內(nèi)固定術(shù)、股骨頸骨折空心釘內(nèi)固定術(shù)、髓內(nèi)針內(nèi)固定術(shù)等需要確保精確定位以保證患者安全及穩(wěn)定固定效果的手術(shù)[38]。機(jī)器人可以通過(guò)分析術(shù)前或術(shù)中的影像學(xué)資料更好地規(guī)劃置釘路線，相較于傳統(tǒng)手術(shù)，手動(dòng)置釘減少了螺釘錯(cuò)位造成的血管、神經(jīng)損傷風(fēng)險(xiǎn)及骨折復(fù)位效果的不理想概率，同時(shí)可以令手術(shù)更加微創(chuàng)。在國(guó)內(nèi)，近年來(lái)使用天璣機(jī)器人TiRobot進(jìn)行股骨頸骨折手術(shù)的研究很多，其中大多數(shù)研究表明其具有定位準(zhǔn)確、術(shù)中出血量少、降低手術(shù)時(shí)間及住院時(shí)間、降低輻射劑量和內(nèi)固定失敗的風(fēng)險(xiǎn)等諸多優(yōu)點(diǎn)[39-40]，值得在臨床中推薦使用。

ZHU Z D等[41]對(duì)使用天璣機(jī)器人進(jìn)行股骨頸骨折空心釘內(nèi)固定術(shù)的長(zhǎng)期臨床療效進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)，使用機(jī)器人手術(shù)后發(fā)生骨不連及股骨頭壞死的概率較傳統(tǒng)手術(shù)明顯降低（0 Vs 7.2%；6.0% Vs 24.1%），其技術(shù)上的不足在于難以定義軟組織標(biāo)志，尤其是對(duì)于肥胖患者[42]。雖然使用機(jī)器人進(jìn)行股骨頸骨折空心釘內(nèi)固定術(shù)優(yōu)勢(shì)明顯，但與其他機(jī)器人手術(shù)一樣，也存在著學(xué)習(xí)曲線長(zhǎng)導(dǎo)致的手術(shù)時(shí)間延長(zhǎng)、費(fèi)用較高等缺點(diǎn)，并限制了其進(jìn)一步推廣。

除了導(dǎo)航機(jī)器人之外，機(jī)器人在創(chuàng)傷領(lǐng)域的發(fā)展方向還有遠(yuǎn)程遙控機(jī)器人和自主機(jī)器人。Garcia J C Jr等[43]在2009年提出了“Trauma pod”的概念，這是一種半自動(dòng)的遠(yuǎn)程遙控機(jī)器人手術(shù)系統(tǒng)，旨在幫助自然災(zāi)害或戰(zhàn)爭(zhēng)導(dǎo)致的危重傷員進(jìn)行早期手術(shù)以穩(wěn)定傷情，其在軍事領(lǐng)域中也引起了廣泛興趣。在一例模擬患者中，該團(tuán)隊(duì)的研究證明，醫(yī)生可以通過(guò)遠(yuǎn)程操作進(jìn)行腸吻合和血管分流術(shù)，并且支持術(shù)中CT掃描。這種機(jī)器人的優(yōu)點(diǎn)還在于配備了自動(dòng)機(jī)械臂，可以扮演洗手護(hù)士和巡回護(hù)士的角色。這種早期發(fā)展模式顯然距離進(jìn)入臨床實(shí)踐尚需一段時(shí)間，但卻凸顯了發(fā)展的潛力。Dagnino G等[44]在2017年提出了一個(gè)機(jī)器人輔助和三維圖像引導(dǎo)結(jié)合而成的機(jī)器人輔助骨折手術(shù)系統(tǒng)（Robot-assisted fracture surgery system，RAFS），可用于處理復(fù)雜的關(guān)節(jié)內(nèi)骨折。傳統(tǒng)的關(guān)節(jié)內(nèi)骨折手術(shù)往往無(wú)法做到微創(chuàng)，且可能因?yàn)閺V泛的軟組織損傷和進(jìn)行大型開(kāi)放手術(shù)導(dǎo)致較長(zhǎng)的住院時(shí)間和康復(fù)時(shí)間。此前的經(jīng)皮微創(chuàng)手術(shù)在關(guān)節(jié)內(nèi)骨折中的應(yīng)用受到2D術(shù)中成像（透視）和操作中軟組織（如肌肉）的限制，有可能導(dǎo)致骨折畸形復(fù)位。機(jī)器人輔助和三維圖像引導(dǎo)結(jié)合而成的RAFS有可能克服這些問(wèn)題。該作者提出，它可以同時(shí)操縱兩塊骨骼碎片加上一個(gè)機(jī)械手執(zhí)行牽引，是一種更安全的機(jī)器人骨骼固定系統(tǒng)，并已在實(shí)驗(yàn)室和臨床相關(guān)的尸體試驗(yàn)中進(jìn)行了測(cè)試，證明其適用于固定膝關(guān)節(jié)骨折。這項(xiàng)研究為開(kāi)發(fā)經(jīng)皮治療復(fù)雜關(guān)節(jié)內(nèi)骨折（包括髖關(guān)節(jié)、踝關(guān)節(jié)和肩關(guān)節(jié)）的新技術(shù)鋪平了道路，從而向微創(chuàng)骨折手術(shù)又邁出了一步。

5 骨科手術(shù)機(jī)器人在運(yùn)動(dòng)醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用

骨科手術(shù)機(jī)器人在運(yùn)動(dòng)醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用相對(duì)較少。20世紀(jì)90年代末，在現(xiàn)代導(dǎo)航工具發(fā)展和演變之前，機(jī)器人輔助手術(shù)被認(rèn)為是提高手術(shù)精度的一種開(kāi)創(chuàng)性方法。由于關(guān)節(jié)鏡下手術(shù)空間和手術(shù)視野的限制，前交叉韌帶（Anterior cruciate ligament，ACL）隧道的精確構(gòu)建非常困難。此前，歐洲一些醫(yī)生曾嘗試把機(jī)器人用于ACL重建中的自動(dòng)隧道定位。Stengel D等[45]對(duì)2000—2003年在德國(guó)CASPAR機(jī)器人輔助行ACL重建的100例患者（術(shù)后所有脛骨隧道位置良好，沒(méi)有超過(guò)Blumensaat線）進(jìn)行了超過(guò)4年的隨訪，發(fā)現(xiàn)8例患者術(shù)后出現(xiàn)Lachman試驗(yàn)陽(yáng)性，5例出現(xiàn)軸移試驗(yàn)陽(yáng)性，且功能評(píng)分的結(jié)果并不理想。該研究的結(jié)果顯示，機(jī)器人輔助重建ACL可能提高膝關(guān)節(jié)的穩(wěn)定性，但術(shù)后功能較差，這項(xiàng)手術(shù)所付出的高成本并沒(méi)有給患者帶來(lái)好處。后來(lái)這項(xiàng)技術(shù)也逐漸退出歷史舞臺(tái)，被認(rèn)為不如導(dǎo)航系統(tǒng)。Bozkurt M等[46]也嘗試將關(guān)節(jié)鏡與機(jī)器人技術(shù)結(jié)合，該團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)該技術(shù)在尸體模型中似乎是可行的，但目前有一些明顯的局限性，有待開(kāi)發(fā)出更為特殊的器械，使醫(yī)生能在有限的空間內(nèi)執(zhí)行更復(fù)雜和精確的任務(wù)。

在國(guó)內(nèi)，機(jī)器人在運(yùn)動(dòng)醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用也仍屬于探索階段，但近年來(lái)陸續(xù)有使用TiRobot進(jìn)行韌帶重建手術(shù)的相關(guān)報(bào)道。胡漢等[47]報(bào)道了使用TiRobot輔助重建急性后交叉韌帶（Posterior cruciate ligament，PCL）斷裂1例，術(shù)后患者功能恢復(fù)好，滿(mǎn)意度較高。該研究結(jié)果顯示，這項(xiàng)技術(shù)在建立脛骨隧道方面優(yōu)勢(shì)明顯，關(guān)節(jié)鏡下脛骨端止點(diǎn)定位通常需要輔助后內(nèi)側(cè)切口，而機(jī)器人可通過(guò)手術(shù)路徑三維規(guī)劃脛骨端PCL止點(diǎn)，無(wú)須傳統(tǒng)關(guān)節(jié)鏡下輔助切口監(jiān)視PCL止點(diǎn)，可避免神經(jīng)、血管的損傷，有利于重建韌帶的穩(wěn)定和術(shù)后膝關(guān)節(jié)康復(fù)。四川省人民醫(yī)院骨科也報(bào)道了1例TiRobot輔助膝關(guān)節(jié)鏡兒童后交叉韌帶脛骨止點(diǎn)骨折復(fù)位內(nèi)固定術(shù)[48]，術(shù)后膝關(guān)節(jié)活動(dòng)及穩(wěn)定性滿(mǎn)意。該手術(shù)的優(yōu)勢(shì)在于骨隧道定位更精準(zhǔn)，不會(huì)破壞未成年人的骨骺骺板，可安全避開(kāi)腘窩血管神經(jīng)，手術(shù)切口小、時(shí)間短?？傮w而言，機(jī)器人手術(shù)在運(yùn)動(dòng)醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的前景是光明的，但由于現(xiàn)有關(guān)節(jié)鏡技術(shù)相對(duì)成熟，機(jī)器人在運(yùn)動(dòng)醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用仍未鋪開(kāi)，手術(shù)量相對(duì)較少，需要更多的臨床研究來(lái)證明其可靠性，而且在技術(shù)層面上也需要進(jìn)一步升級(jí)。

6 結(jié)語(yǔ)

本綜述闡述了目前骨科機(jī)器人在國(guó)內(nèi)外各個(gè)領(lǐng)域中的臨床應(yīng)用情況和未來(lái)發(fā)展前景，其智能性、微創(chuàng)性、精準(zhǔn)性已經(jīng)展現(xiàn)出了卓越的臨床應(yīng)用價(jià)值，雖然目前還處在應(yīng)用和推廣的早期階段，在未來(lái)必然會(huì)扮演著越來(lái)越重要的角色。目前限制其推廣的主要原因在于手術(shù)費(fèi)用高、醫(yī)生需要一定時(shí)間培訓(xùn)學(xué)習(xí)、臨床效果及安全性缺乏長(zhǎng)期臨床研究證據(jù)支持等。就目前已有的短期研究資料來(lái)看，骨科手術(shù)機(jī)器人的安全性是有保障的，在多數(shù)研究中都未出現(xiàn)嚴(yán)重的并發(fā)癥，其未來(lái)的發(fā)展方向應(yīng)著眼于擴(kuò)大應(yīng)用范圍，提高手術(shù)機(jī)器人的成本效益，并開(kāi)發(fā)出適合于臨床術(shù)式和應(yīng)用習(xí)慣的軟件系統(tǒng)，同時(shí)應(yīng)與遙控操作、3D打印等技術(shù)結(jié)合。相信在未來(lái)的醫(yī)療系統(tǒng)研發(fā)中，骨科手術(shù)機(jī)器人將更加發(fā)光、發(fā)熱。

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