機器人輔助全膝關節置換術治療膝骨關節炎臨床效果研究

摘 要 目的：探究機器人輔助全膝關節置換術在膝骨關節炎患者中的臨床應用效果。方法：選取2020年6月—2023年6月西安市4家醫院收治的92例膝骨關節炎患者實施前瞻性研究，按照隨機數字表法分為研究組和對照組，每組46例。對照組實施傳統全膝關節置換術，研究組實施機器人輔助全膝關節置換術，比較兩組患者手術指標、Hb、Hct、疼痛程度、影像學評價指標、膝關節功能、并發癥情況。結果：與對照組相比，研究組手術時間更長。與術前相比，術后兩組Hb、Hct均降低，但兩組間比較差異無統計學意義。與術后8 h相比，術后16 h、24 h兩組疼痛視覺模擬評分法（VAS）評分均降低，且術后24 h VAS評分更低，術后8 h、16 h研究組VAS評分低于對照組。與術前相比，術后6個月兩組脛骨近端內側角（MPTA）、股骨遠端外側角（LDFA）均升高，髖-膝-踝角（HKA）偏移、關節線收斂角（JLCA）均降低，且研究組HKA偏移、JLCA更低。與術前相比，術后6個月兩組西安大略和麥克馬斯特大學骨關節炎指數（WOMAC）各項評分均降低，美國膝關節協會評分（KSS）各項評分及膝關節活動度（ROM）均升高，且研究組術后6個月ROM高于對照組，但兩組間WOMAC評分、KSS評分比較，差異無統計學意義。兩組患者術后隨訪6個月，均未發生手術相關并發癥。結論：機器人輔助全膝關節置換術治療膝骨關節炎具有較好效果，可有效緩解術后疼痛，提高治療效果，安全性較好。

關鍵詞 膝骨關節炎；機器人輔助手術；全膝關節置換術；臨床效果

中圖分類號 R687.4 文獻標識碼 A 文章編號 2096-7721（2024）05-0783-06

Clinical effect of robot-assisted total knee arthroplasty in the treatment of knee osteoarthritis

LU Junwei1， HAN Liang2， HAN Shuai3， CHEN Anqiang4

（1.Department of Orthopedics， Xi’an No.5 Hospital， Xi’an 710082， China; 2.Department of Orthopedics， Armed Police Corps Hospital of Shaanxi， Xi’an 710054， China; 3.Department of Orthopedics， Xi’an Gaoling District Hospital， Xi’an 710200，

China; 4.Department of Orthopedics， Xi’an Qinhuang Hospital， Xi’an 710699， China）

Abstract Objective： To investigate the clinical effect of robot-assisted total knee arthroplasty （TKA） in the treatment of patients with knee osteoarthritis. Methods： 92 patients with knee osteoarthritis admitted to the four hospitals in Xi’an from June 2020 to June 2023 were selected for prospective study. They were divided into the study group and the control group using a random number table method， with 46 cases in each group. Conventional TKA was performed in the control group， and robot-assisted TKA was performed in the study group. The surgical indexes， Hb， Hct， pain level， imaging evaluation indexes， knee joint function， and complications between the two groups were compared. Results： Compared with the control group， the study group had a longer operative time. Compared with that before surgery， Hb and Hct levels were both decreased in the two groups after surgery， but the difference between the two groups was not statistically significant. Compared with that 8 h after surgery， visual analogue scales （VAS） scores of the two groups were both decreased at 16 h and 24 h after surgery， and more lower at 24 h after surgery， and they were lower in the study group than those in the control group at 8 h and 16 h after surgery. Compared with that before surgery， the medial proximal tibial angle （MPTA） and lateral distal femoral angle （LDFA） were raised， and the hip-knee-ankle angle （HKA） excursion and the joint-line convergence angle （JLCA） were reduced in the two groups at 6 months after surgery， and the HKA excursion and JLCA were lower in the study group than those in the control group. The Western Ontario and McMaster Universities Osteoarthritis index （WOMAC） scores were lower in the two groups at 6 months after surgery， while the knee society score （KSS） scores and range of motion （ROM） were higher， and ROM was higher in the study group than that in the control group at 6 months after surgery， but the differences in WOMAC and KSS scores were not statistically significant between the two groups. There were no surgical-related complications in both groups during the 6-month follow-up. Conclusion： Robot-assisted TKA has good effect in treating knee osteoarthritis， which can effectively alleviate postoperative pain， improve the therapeutic effect with better safety.

Key words Knee Osteoarthritis; Robot-assisted Surgery; Total Knee Arthroplasty; Clinical Effect

膝骨關節炎是一種常見的關節疾病[1]，主要表現為由關節軟骨磨損、骨質增生等原因導致的關節疼痛、僵硬和功能障礙。隨著人口老齡化的加劇，膝骨關節炎發病率呈上升趨勢[2]，嚴重影響患者的生活質量。全膝關節置換術（Total Knee Arthroplasty，TKA）是治療膝骨關節炎的有效手段之一，可以幫助患者恢復關節功能、減輕疼痛。然而，傳統人工TKA對醫生技術要求高[3]，手術風險較大，且術后恢復效果不一。

近年來，隨著機器人技術的發展，機器人輔助全膝關節置換術（Robot-assisted Total Knee Arthroplasty，RTKA）逐漸成為新的治療方式[4]，具有更高的精確度和更小的創傷。但RTKA治療膝骨關節炎患者的研究報道較少。鑒于此，本研究對膝骨關節炎患者進行分析，旨在探討RTKA在治療膝骨關節炎中的臨床效果，為該技術的進一步推廣和應用提供依據。現將結果報道如下。

1 資料與方法

1.1 一般資料 本研究為前瞻性隨機、對照臨床試驗研究。選取2020年6月—2023年6月西安市4家醫院收治的92例膝骨關節炎患者作為研究對象。納入標準：①診斷符合《骨關節炎診治指南》中膝骨關節炎相關標準[5]，且具備TKA手術指征；②初次行手術者，年齡為18～90歲；

③患者與家屬均知情同意。排除標準：①需要截骨矯形的關節外畸形；②存在重要臟器功能不全者；③存在活動性感染者；④存在膝關節周圍神經系統病變者；⑤原發精神疾病、意識障礙、認知障礙者；⑥同時行雙側TKA者；

⑦存在膝關節肌肉癱瘓者。按照隨機數字表法分為研究組、對照組，每組46例，兩組一般資料比較，差異無統計學意義（Pgt;0.05），具有可比性（見表1）。本方案獲得倫理委員會審批。

1.2 方法 兩組患者手術由同一組醫生主刀，患者行全身麻醉。研究組行RTKA，術前將CT數據導入膝關節手術導航系統并創建膝關節手術計劃。患者取平臥位，切皮前安裝被動反射標記球、一次性無菌保護套，快速安裝刀具，鋸片安裝完成后給予鋸片驗證。選擇膝前正中切口，采用髕旁內側入路顯露術區，組裝膝關節支撐架，固定下肢。安裝股骨定位架及脛骨定位架，擺放好機器人手術系統位置，給予股骨、脛骨配準。進行截骨操作，截骨完成后評估膝關節力線，安裝膝關節假體。對照組行傳統TKA[6]。兩組術后常規放置引流管，術后第1 d復查血常規，第2 d拔除引流管。

1.3 觀察指標 ①觀察兩組手術指標，包括手術時間、術后引流量、住院時間、術中出血量。②比較手術前后兩組血紅蛋白（Hb）與紅細胞比容（Hct）。③評價兩組疼痛程度，采用疼痛視覺模擬評分法（Visual Analogue Scales，VAS）[7]，評分為0～10分，分數越高表示疼痛越劇烈。

④拍攝患者雙下肢全長標準X線片，比較術前及術后6個月兩組影像學評價指標，測量參數如下。a.脛骨近端內側角（Medial Proximal Tibial Angle，MPTA）：測量脛骨解剖軸與脛骨近端關節線之間的夾角。b.股骨遠端外側角（Lateral Distal Femoral Angle，LDFA）：測量股骨解剖軸與股骨遠端關節線之間的夾角。c.髖-膝-踝角（Hip-knee-ankle Angle，HKA）：測量髖關節中心、膝關節中心和踝關節中心三點連線之間的夾角，用于評估下肢的整體力線。d.關節線收斂角（Joint-line Convergence Angle，JLCA）：測量股骨遠端關節線與脛骨近端關節線之間的夾角，正常值為0°～2°，JLCA增大可能意味著軟組織不平衡或關節退行性改變。⑤評價術前及術后6個月兩組骨關節炎程度，采用西安大略和麥克馬斯特大學骨關節炎指數（Western Ontario and McMaster Universities Osteoarthritis Index，WOMAC）[8]評分，包括疼痛、僵硬、功能3個方面，采用五級評分法，分數越高表示骨關節炎癥狀越嚴重。⑥評價術前及術后6個月兩組膝關節功能，采用美國膝關節協會評分（Knee Society Score，KSS），包括功能評分和臨床評分兩部分，分數越高表示膝關節功能越好，記錄膝關節活動度（Range of Motion，ROM）。⑦術后對患者進行隨訪，觀察兩組術后3個月的并發癥發生情況。

1.4 統計學處理 應用SPSS 22.0軟件進行數據分析。計數資料以例數（百分比）[n（%）]表示，行 χ2檢驗，正態分布的計量資料以均數±標準差（x±s）表示，行t檢驗。Plt;0.05為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 手術指標 兩組術中出血量、術后引流量、術后住院時間比較，差異無統計學意義（Pgt;0.05），與對照組相比，研究組手術時間更長，差異有統計學意義（Plt;0.05），見表2。

2.2 血液指標 手術前后兩組Hb、Hct比較，差異均無統計學意義（Pgt;0.05），與術前相比，術后兩組Hb、Hct均降低，差異有統計學意義（Plt;0.05），見表3。

2.3 疼痛程度 與術后8 h相比，術后16 h、24 h兩組VAS評分均降低，且術后24 h VAS評分更低，差異有統計學意義（Plt;0.05）；與對照組相比，研究組術后8 h、16 h VAS評分更低，差異有統計學意義（Plt;0.05），術后24 h兩組VAS評分相比，差異無統計學意義（Pgt;0.05），見表4。

2.4 影像學評價指標 術前兩組MPTA、LDFA、HKA偏移、JLCA比較，差異無統計學意義（Pgt;0.05）；與術前相比，術后6個月兩組MPTA、LDFA均升高，HKA偏移、JLCA均降低，差異有統計學意義（Plt;0.05），且與對照組相比，研究組術后6個月HKA偏移、JLCA更低，差異有統計學意義（Plt;0.05），但兩組術后6個月MPTA、LDFA比較，差異無統計學意義（Pgt;0.05），見表5。

2.5 WOMAC評分 與術前相比，術后6個月兩組WOMAC各項評分均降低，差異有統計學意義（Plt;0.05）；手術前后兩組WOMAC各項評分比較，差異無統計學意義（Pgt;0.05），見表6。

2.6 膝關節功能 與術前相比，術后6個月兩組KSS評分、ROM均升高，差異有統計學意義（Plt;0.05）；術前兩組KSS評分、ROM比較，差異均無統計學意義（Pgt;0.05），術后6個月KSS功能評分及臨床評分比較，差異無統計學意義（Pgt;0.05），但研究組ROM高于對照組，差異有統計學意義（Plt;0.05），見表7。

2.7 并發癥 兩組患者在術后隨訪6個月內均未發生手術相關并發癥。

3 討論

膝骨關節炎是一種常見的關節疾病，患病率較高，在老年人群中更為常見。我國膝骨關節癥狀性骨關節炎的患病率約為8.1％，膝骨關節炎發病率明顯高于髖骨關節炎，且呈現明顯的地域差異。膝骨關節炎可能導致膝關節疼痛，嚴重時會造成膝關節的畸形，影響患者的日常生活。TKA是一種將病變的膝關節表面替換為人工假體的治療方法[9]，可以顯著緩解疼痛，改善關節功能，提高患者生活質量。近年來RTKA逐漸成為研究的熱點。張鵬遠等人[10]研究顯示，與傳統手工TKA相比，RTKA取得的手術效果更佳。機器人輔助手術是在人工智能發展下誕生的一種輔助形式，具有精準度高、穩定性好、可視化操作等優點，可以提高手術的精準度和穩定性，減少手術創傷和并發癥風險，加速患者的康復[11]。機器人可以通過術前影像資料如CT等精確測量患者的股骨后髁角，依據測量值進行手術路徑規劃和操作，還可通過高精度的導航和定位能力實現下肢精準對線，同時能夠根據手術醫生的指令進行微調，從而達到最佳的對線效果。本研究對膝骨關節炎應用RTKA治療后，效果比較理想。

首先，RTKA能夠改善手術指標。本研究顯示，與對照組相比，研究組的手術時間更長，分析為機器人輔助手術術中醫生需要操作機器人系統，輸入數據指令，機器人再精準執行截骨等步驟，這增加了操作時間，使得手術時間進一步延長。但兩組患者在術中引流量、術中出血量方面相差無異，可見機器人輔助手術不會增加術中出血量，在改善手術指標方面與TKA無異。

其次，RTKA能夠減輕疼痛程度，且對Hb、Hct水平未見顯著影響。汝躍方等人[11]研究結果顯示，RTKA可減輕膝骨性關節炎術后疼痛程度。術后疼痛不僅影響患者的舒適度和心理狀態[12-13]，還可能延緩康復進程，增加并發癥風險。因此，降低疼痛程度對于膝關節炎患者術后恢復至關重要。本研究顯示，治療前兩組VAS評分均處于異常增高狀態，治療后兩組疼痛程度均得到緩解，且與對照組相比，研究組的VAS評分更低。分析為機器人輔助手術可以精確地進行手術規劃和操作，減少手術對周圍組織的損傷，從而減輕術后炎癥反應和疼痛。此外，微創手術方式通過小切口進行操作[14-15]，減少了手術創傷，有助于患者更快恢復和減輕疼痛。另外，本研究顯示，兩組患者的Hb、Hct水平在治療前無明顯差異，治療后兩組Hb、Hct水平均有不同程度的降低，但兩組差異性不大。提示機器人輔助手術不會增加對Hb、Hct水平的影響。

其次，RTKA能夠改善影像學指標。影像學評價指標是評估膝關節炎患者術后效果的重要方法[16]，通過改善指標可以幫助患者更好地恢復膝關節功能，提高生活質量。本研究顯示，與對照組相比，研究組術后6個月HKA偏移、JLCA更低。分析為機器人輔助手術通過術前詳細的三維掃描和手術規劃[17]，能夠精確地確定關節面的切除量和假體的放置位置，從而降低HKA偏移和JLCA。

最后，RTKA能夠提高膝關節功能，且無并發癥發生。術后膝關節功能會影響患者行走、站立等基本能力[18-19]，提高膝關節功能有助于減輕患者疼痛，幫助患者恢復正常生活。本研究顯示，研究組術后6個月ROM高于對照組。分析為機器人輔助手術可精確規劃手術，確保假體準確放置[20]，恢復關節正常結構，而微創手術能夠減輕疼痛[21]，有助于提高患者的膝關節功能。本研究中兩組均未見并發癥發生，可見RTKA和傳統人工TKA均能獲得較高的安全性，能夠提高手術的整體療效。

綜上所述，RTKA治療膝骨關節炎具有較好效果，可有效緩解術后疼痛，提高治療效果，且安全性較好。但本研究尚存不足，包括長期隨訪數據缺乏、患者群體局限。今后的研究需要擴大樣本量、增加不同類型的患者群體、延長隨訪時間等，同時還需要加強對機器人輔助手術技術的培訓和普及，提高醫生的操作水平和熟練度，從而更好地發揮機器人輔助手術的優勢。此外，開展多中心合作研究也是解決研究不足的有效途徑，可以通過共享數據資源，提高研究結果的可靠性和準確性。

利益沖突聲明：所有作者均無任何利益沖突

作者貢獻聲明：魯軍偉負責設計論文框架、起草論文，論文撰寫；韓亮負責研究過程實施、數據收集、統計學分析、繪制圖表；韓帥、陳安強負責擬定寫作思路，指導撰寫文章并最后定稿。

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編輯：張笑嫣