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1、我需要一篇(机器人辅助人工髋膝关节置换手术是必然趋势）论文,文献求助求助主题我需要一篇(机器人辅助人工髋膝关节置换手术是必然趋势论文 需求讲明需要原文 求助时间2022-11-23 17:45 本文引用格式：田华. 机器人辅助人工髋膝关节置换手术是必然趋势 J . 中华医学杂志, 2022, 102(1) : 4-8. 机器人辅助人工髋膝关节置换手术是必然趋势 田 华 北京大学章12。这是一款完全主动式的机器人，通过基于患者CT数据的术前规划，确定股骨假体的大小和型号，然后术中股骨髓腔的磨削完全由机械臂完成。ROBODOC机器人于1994年正式在欧洲开场临床应用于THA手术，2000年开场应用
2、于TKA，2008年获得了美国FDA的认证，并于2020年更名为THINK机器人。截至2021年，全球采用ROBODOC机器人辅助进行关节置换的数量超过了17 000例13。另外一款完全主动式的人工关节置换机器人是来自德国的CARSPAR，由于早期出现的臀中肌损伤、注册钉孔部位骨折等较高的并发症而很早就退出了市场14。 MAKO是更新一代机器人的代表，与ROBODOC不同的是MAKO属于半主动式的封闭系统，并且主要用于辅助髋臼假体的安顿。MAKO的前身是ACROBOT，最早是由伦敦帝国理工学院研发的一款基于力反应的主动限制式机器人，2020年其相应的技术和专利被Stryker公司并购，当前是全
3、球范围内装机数量最多的关节置换机器人系统15。并且，MAKO是一款不仅能辅助进行髋关节置换并且也能辅助进行TKA和单髁置换的多功能机器人。 Navio和Rosa也是半主动式的膝关节置换辅助机器人。Navio的特点是患者术前不需要进行CT扫描，通过术中解剖标志、关节面和旋转中心的注册后进行手术规划，Rosa也是半主动式机器人，特点是能将术前二维X线片转化为三维图像，并由此进行术前三维规划。术中则是注册完成后在机械臂辅助下进行导板式截骨，效率更高层次。有关Rosa辅助进行膝关节置换的临床研究当前文献较少。 近年来在国家政策的引导和支持下，我们国家国产人工关节机器人的发展迅速。当前已经有多款髋、膝关
4、节置换机器人处于临床试验阶段，均为半主动式，但其放射学和临床效果均尚待临床验证。 三、髋、膝关节置换手术机器人的优势与缺乏 与传统工具下进行髋关节置换相比，基于术前CT影像的主动式和半主动式机器人如THINK和MAKO的优势之一是能进行三维的术前计划，实现了对假体型号、骨性覆盖、前倾角和外展角、联合偏心距以及肢体长度的可视化规划，使医生做到心中有数15。术中则通过解剖注册进行配准后由机械臂辅助完成假体的精准和安全置入。 Bargar等13的临床研究表示清楚，使用ROBODOC辅助进行的髋关节置换，股骨柄的安顿位置显着优于传统手术组，降低了术中骨折和术后下肢不等长的发生率，并且术后的功能评分也显
5、着高于对照组。MAKO机器人Enhance形式下则可对髋臼的联合前倾角进行个性化的调整。Perets等16的两年随访研究发现，MAKO辅助髋关节置换组患者的功能评分、疼痛评分和满意度均较对照组有显着改善。Nd等17则研究发现MAKO辅助髋关节置换组的脱位率和出血量均优于对照组。 笔者团队自2022年9月开场使用MAKO机器人辅助进行髋关节置换手术，初步结果显示，与传统手术相比MAKO辅助下不仅能显着降低术后双下肢不等长的几率，髋臼角度、旋转中心、偏心距也均优于有经历体验的专家，但平均手术时间较传统手术有所延长18。X线片良好的假体位置是术后获得患者满意和延长假体使用寿命的基础，笔者直接经历体验
6、极大地提高了对机器人辅助关节置换手术的认识和自信心。 业界对机器人辅助TKA手术的期望不仅仅仅是精准置入假体获得良好的力线，更重要的是希望能帮助患者获得更好的软组织平衡。Kayani等19报道了机器人辅助TKA能获得更好的冠状位、矢状位和旋转对线，并能更好地恢复关节线的高度。为了进一步提高患者满意度，TKA正朝着运动学对线和功能化对线的方向发展。而运动学对线和功能化对线只要在机器人的辅助下，才能更完美地实现，更大限度降低对软组织袖套的干扰。在辅助单髁置换方面，机器人的优势愈加明显。众所周知，膝关节单髁置换对假体位置、力线、韧带张力等的要求较TKA更高层次，Bell等20研究发现，使用MAKO辅
7、助单髁置换组患者术后无论股骨侧假体、胫骨侧假体的位置和对线均显着优于传统对照组。同时，有研究也显示MAKO机器人辅助的单髁置换手术术后患者满意度更高层次，翻修率更低21。 力线和软组织平衡是膝关节置换经过中追求的两大目的，也是术后获得良好疗效的基础与前提，而这两个目的MAKO机器人均可帮助更好地实现。 在机器人辅助关节置换手术的研究中也不乏负面报道。有研究显示机器人辅助THA术后的疼痛评分、功能评分与对照组没有区别22；也有研究发现机器人组的臀中肌损伤和术后脱位率显着高于传统手术组23。Kayani等19的研究则以为机器人辅助TKA手术尽管能够更好地恢复力线，但良好的力线能否转化为更高层次的患
8、者满意度和假体存活率则存在争议。而Kim等24平均随访10年的随机对照研究发现，与传统手术的对照组相比无论临床效果还是假体存活率均无明显区别。 THINK机器人是一款开放的操作系统，优势是医生能够根据自个的习惯选择相应的假体，但缺乏之处则是由于没有假体特异性和缺乏相应生物力学资料，无法对特定假体的最优位置进行术前规划。系统封闭的机器人如MAKO等的缺乏之处则正好相反，即术中只能选用机器人相应品牌的假体，迫使医生在一定程度上改变自个的习惯。 非基于影像的手术机器人Navio最大的优势是减少了患者CT扫描经过中的X线辐射并同时降低了相关费用。Batailler等25研究发现Navio辅助的单髁置换
9、假体位置和力线均优于传统手术；同样，Casper等26也报告Navio辅助TKA手术也显着地改善了力线。非基于影像的机器人的最大缺乏之处在于无法在手术以前进行良好的手术规划，进而在假体准备方面不具有减少物流费用等优势。 总之，当前的髋、膝关节置换手术机器人能够帮助医生进行可视化的三维术前规划，使得手术不再盲目；术中在机械臂的辅助下显着克制人力误差并精准置入假体，进而完美实现术前计划，减少术后下肢不等长、偏心距过大或过小、脱位等并发症的发生，提高医疗安全质量和患者满意度27, 28。而在膝关节置换中可辅助获得更好的软组织平衡。但是，当前的关节置换辅助机器人并不完美，还处于发展阶段。其缺乏之处包括
10、术前人为图像分割等经过耗时效率低、无法对髋关节置换患者的髋臼位置针对脊柱-骨盆联动关系进行自动的个性化调整、注册流程繁琐、手术时间长等。同时，大多数机器人并不是完全主动式的，并且体积宏大、设备昂贵29, 30。 四、机器人辅助髋、膝关节置换的将来 将来无法精准预测，但任何事物的发展都将会是一个不断修正问题、日臻完善的经过，髋、膝关节置换手术机器人的发展也是如此。当前的髋、膝关节置换手术机器人确实存在着前面所述的问题和缺乏之处，但问题的存在并不能改变机器人辅助人工关节置换手术成为关节外科发展的必然趋势，而且当前存在的问题也正是将来发展的目的。 将来的关节置换机器人将会充分融合人工智能技术，实现术
11、前图像的自动分割和手术自主规划，即能够根据每个患者的解剖特异性、病变病理特异性、脊柱-骨盆联动关系的特异性等自动个性化规划髋臼位置。针对膝关节置换机器人而言，将可能会根据患者的解剖和功能特异性，自动规划出最优的下肢力线和假体安顿位置，术中能可视化地输出韧带张力和运动轨迹，实时指导手术经过。机器人将来发展的目的也会扩展到关节置换翻修领域，通过对金属降噪实现对骨缺损的有效评估、术前规划出骨缺损个性化修复的方式以及合理的螺钉位置，手术中在机械臂的辅助下完美实现骨缺损修复、假体位置理想安顿、螺钉位置合理而有效避免血管神经损伤的风险。完美的假体置入和软组织平衡，不仅会提高患者的满意度，由于外科医生具有追
12、求完美的特质，机器人辅助下获得的完美X线片，也会明显提高关节外科医生的满意度和自自信心。 关节置换假体尤其是膝关节置换假体，将来将可能会高度个性化，这需要在影像学技术、3D打印技术、计算机技术进一步发展以及相关法律法规的支持下才能得以实现。完全个性化的真正膝关节外表置换假体的完美置入只能在机器人的辅助下才能完成。关节置换机器人的发展也将顺应关节置换假体的发展趋势，机械臂将愈加灵敏和柔性，体积也将大幅减小。除此之外，将来的关节置换机器人的工作效率也将会大幅提高，同时价格大幅降低。二十一世纪是人工智能的世纪，也是机器人的世纪，机器人能孜孜不倦地工作，完美实现既定目的。关节置换机器人在人工智能的赋能
13、下，必将成为关节外科将来发展的趋势。 以下为参考文献 1LearmonthID, YoungC, RorabeckC. The operation of the century: total hip replacementJ. Lancet, 2007, 370(9597):1508-1519. DOI: 10.1016/S0140-6736(07)60457-7. 2边焱焱, 程开源, 常晓, 等. 2018至2022年中国人工髋、膝关节置换手术量的初步统计与分析J.中华骨科杂志, 2020, 40(21):1453-1460. DOI: 10.3760/121113-20200320-00
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