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1、最新：机器人辅助人工关节置换的应用现状与前景摘要 近年来，随着进口骨科机器人的引入和国产骨科机器人的研发与应用，机 器人辅助人工关节置换被越来越多的国内骨科医生应用于临床。机器人辅 助系统可以提高手术的精确度，但同时也有很多学者质疑它的临床意义, 因具存在手术时间延长、需要较长的学习曲线、增加医疗花费以及与机器 人相关的并发症等。随着技术的不断普及与改进，机器人辅助手术的不利 因素也有逐渐改变的趋势。因此，只有提高对机器人辅助人工关节置换的 认知，才能促进相这一交叉学科在骨科的应用。本文从机器人可提高假体 安放位置的精确性、更好地实现个性化术前计划两方面阐述机器人在辅助 关节置换方面的优势；从
2、学习曲线、经济学因素及相关并发症方面叙述其 可能存在的不足；最后基于当前的临床现状，指出未来的应用方向。人工关节置换术被公认为最成功的外科手术之一，被广泛应用于治疗终末 期骨关节病。因假体位置不佳导致的脱位、磨损、松动等是手术失败的重 要原因。机器人辅助人工关节置换致力于为关节假体提供精准定位，其应 用为上述假体位置不佳问题的解决提供了可能。然而人工关节置换术作为 一种非常成熟的技术，机器人辅助能否进一步提高关节假体的生存率尚不 确定。一、机器人辅助人工关节置换的优势(-)准确度和精密度确保关节假体安放位置的准确度和精密度是人工关节置换术的核心理念 之一。准确度是指假体位置的正确性，即达到理想
3、假体位置的能力；精密 度是指可重复性，即每次手术的假体位置都能获得相同结果的能力。良好 的关节假体位置是人工关节置换术能够获得良好远期效果的重要前提。与常规的关节置换相比，机器人辅助人工关节置换可提高假体位置和下肢 立线的准确度与精密度，这一点已有大量的研究证实123,4,5,6。Sousa 等5的一项随机对照临床试验证实机器人辅助全膝关节置换术后未出现 超过3。的机械轴线偏差,而常规手术的偏差发生率高达19%24%。 Thiengwittay叩。rn等6的随机对照试验证实机器人辅助全膝关节置换 术的中立位机械对线(偏差3。)准确度为94.7% (71/75 ),高于常规手 术组的84.4%
4、( 65/77 ),差异有统计学意义(P=0.035 );此外，机器人 辅助全膝关节置换组关节线的平均变化距离为3.6 mm，常规手术组为5.5 mm ,差异有统计学意义(P=0.004 )。本期文章机器人辅助全膝关节置 换术的多中心I缶床研究对106例国产鸿鹄”机器人辅助全膝关节置换术 的结果显示，下肢机械力线99.1 %的绝对误差在3。以内；股骨远端外侧角 (lateral distal angle of femur, LDFA ) 90.8%的绝对误差在 3以内、胫骨近端内侧角(medial proximal angle of tibia , MPTA ) 98.7%的绝 对误差在3。以
5、内，表明鸿鹄国产手术机器人系统可辅助术者实现精确的 个性化下肢力线重建并取得满意的短期临床效果。本期另一篇文章机器人 辅助全膝关节置换术的安全性及有效性研究同样是对国产“鸿鹄机器人 辅助全膝关节置换临床效果的早期评价。结果证实与术前规划相比，术中 实际截骨厚度偏差平均为1 mm左右，下肢机械力线偏差为1.68。0.58。, 表明国产鸿鹄机器人辅助全膝关节置换能够帮助临床医生在术中达到精 确截骨及恢复良好的下肢力线，是一种安全有效的辅助膝关节置换手术方 式。虽然上述两项研究均为术后短期随访研究，且未设置对照，但结合其 他关于国产机器人的相关研究7,8,9,可为国产人工关节机器人研发及临 床研究提
6、供证据支持。相比于人工膝关节置换，全骸关节置换术和单牌置换术中假体的置入则更 加依赖术者的经验，主观性更强。因此，机器人辅助技术准确度和精密度 的优势在人工貌关节置换术中体现得更为明显。Kamara等在回顾性研 究中比较了透视辅助的前路全骸关节置换、机器人辅助全毓关节置换和常 规全额关节置换三组患者资料，每组100例。结果发现常规全能关节置换 中76%的假体位置在目标区域中，透视辅助前入路组达到84% ,机器人 辅助全馥关节置换组达到97%，机器人辅助技术显著提高了骰臼假体位置 和角度的精准度。李俊成等11回顾性比较机器人辅助全毓关节置换和常 规全或关节置换，每组各54例。机器人组术后下肢长度
7、差异为（2.33.4 ） mm小于常规组的6.75.4 ） mm两者比较差异有统计学意义t=3.52 , P0.001 ）。本期文章5G远程机器人辅助全骸关节置换术治疗大骨节病 致能关节病变也回顾性比较了机器人辅助全骸关节置换和常规全髓关节 置换两组患者，结果显示机器人组患者双下肢长度差异更小，但两组患者 骸臼假体的外展角和前倾角的差异无统计学意义。虽然机器人辅助人工关节置换的准确度和精密度得到了广泛证实和认可, 但其是否会给患者带来临床效果的获益还需要进一步研究。本期文章5G 远程机器人辅助全能关节置换术治疗大骨节病致骸关节病变回顾性比较 了机器人辅助全貌关节置换和常规全髓关节置换的临床效果
8、，术后机器人 组Harris评分为(69.001233 )分，高于常规组的(62.31 11.87 )分, 差异有统计学意义(t=2.12 , P=0.039 )o但上述研究随访时间较短，且 评价指标为主观评分量表，其结论还需要中长期的随访并通过影像学的假 体生存情况等指标来进一步证实。(二)实现个性化术前规划机器人手术需要在术前进行规划，是根据患者个人特征、疾病特点的个性 化规划。当患者存在畸形或骨骼解剖异常时，进行个性化规划就显得格外 重要。这一点与常规手术不同，因为常规手术计划多根据主刀医生的经验 进行决策，而机器人手术需要定量规划，从而迎合了不同严重程度疾病的 手术需求。有效且成功的术
9、前规划可以减少术中暴露时间，缩小暴露范围，从而减少 出血、降低感染的风险，促进快速康复。在副损伤方面，个性化的术前规 划可以减少术中对血管、神经、韧带等的损伤，从而保障了手术安全。由 此可见，充分发挥机器人手术的术前规划价值是发挥其辅助关节置换手术 作用的关键。二、机器人辅助人工关节置换的不足（-）操作繁琐，使手术时间延长，需要较长的学习曲线机器人辅助人工关节置换操作繁琐、明显增加手术时间是被很多骨科医生 所诟病的问题，也是阻碍其推广的主要原因之一。熟练掌握机器人辅助人 工关节置换的操作、缩短手术时间需要相对较长的学习曲线。不同文献报 道的结果不尽相同，度过学习曲线所需例数为743例12,13
10、。总体来说, 学习曲线主要体现在手术时间上，不同术者、手术团队差异较大，而在假 体位置方面并没有明显的学习曲线12,13。何锐等14回顾性分析了 30例鸿鹄骨科手术机器人辅助全膝关节置换手术的情况，认为其学习曲线 为15例。戴慧勇等15回顾性分析了 50例MAKO辅助直接前侧入路全骸关节置换术，学习曲线最佳拟合为三次方曲线，拟合曲线在手术例数累 积至第19例时达到顶点，以此为分界将学习曲线划分为两个阶段，其手 术总时间、骨盆参考架安装时间、嵌臼注册时间、髓臼磨锂时间的差异均 有统计学意义（P0.05 本期文章MAKO机器人辅助全膝关 节置换术的学习曲线也报道了类似结果。该研究比较了四位术者使用
11、 MAKO辅助全膝关节置换初始10例和最终10例手术的手术时长、下肢 力线、假体规划准确度等数据。结果显示对MAKO辅助全膝关节置换术 术者经过约15例的学习后，截骨操作时间缩短，手术例数增加并未带来 下肢力线精确度的变化。不过，文中也提到不同术者学习曲线不尽相同， 四位术者其中两位手术时长并没有明显下降趋势，甚至最终10例的手术 时长还高于最初的10例。（二）花费高，费效比有待证实应用机器人完成手术的额外成本包括机器人系统、一次性用品、术前成像 以及时间成本等，这势必导致费用增加。在美国，ROBODOC系统的价格 在63.5万美元左右，MAKO机器人价格在79.3万美元,大多数机器人系 统的
12、年维护费为415万美元10,16,而每台手术一次性用品的花费为 7501 500美元17。应用机器人辅助手术必然需要付出额外的时间成本, 除术前的建模时间外还需要增加手术时间，统计发现机器人辅助人工关节 置换增加时间1525 min0在美国，手术每多消耗1 min ,意味着多花费 2065美元18。另外，手术时间的延长还会增加感染风险18。对影像 依赖性机器人系统来说，术前还需要额外进行下肢关节的CT扫描。据测 算,对于机器人辅助单牌置换系统来说，每年至少需要完成100例单骨果置 换才被认为费效比是可接受的，而对机器人辅助全膝置换系统来说这个数 字是253例19。有国外学者对比了机器人辅助全膝
13、关节置换与常规全膝 关节置换的花费情况。在汇总了住院基础花费、住院时长、出院后处置以 及再住院率等情况后发现，机器人辅助全膝关节置换住院时间更短、出院 后回家的患者比例更高、90 d内再住院率更低及90 d内总花费更低19,20。国内尚缺乏相关的研究数据。尽管国外的一些研究报道显示机器 人辅助人工关节置换短期的医疗花费较常规手术低，但考虑到机器人设备 的昂贵价格以及机器人手术所需要的额外时间成本等因素，机器人辅助人 工关节置换能否达到良好的费效比还需要看其远期能否降低手术失败率 和翻修率。（三）机器人手术相关并发症机器人手术相关并发症主要是术中定位放置的探针和标记钉等相关的一 些并发症。这些并
14、发症虽然不太常见，但也不容忽视，主要包括探针部位 浅表感染、针道骨髓炎、血管损伤、血肿、骨化性肌炎、针钉松动或断裂 等19。Thomas等21回顾性总结了 7 336例MAKO辅助全膝关节置换 术，发现总体探针部位并发症发生率为1.4%。其中术中并发症主要为探 针断裂或松动，可能导致机器人手术无法继续而不得不转为常规手术。而 术后并发症主要为探针部位浅表感染、蜂窝织炎及血肿等。三、机器人辅助人工关节置换的前景机器人辅助人工关节置换技术的问世迄今已有近30年。手术机器人可依 据准确的数据进行操作，辅助术者精准实施手术，准确度和精密度是明显 优于传统手术方式的，可以帮助我们获得更好的假体位置和影像
15、学结果。 这种优势在单牌置换、全骸关节置换中髓臼假体的安放和肢体长度的把握 以及运动力学对线全膝关节置换的个性化调整中体现得尤为明显。然而，这种影像学的优势能否转化为远期假体失败率和翻修率的降低还有 待证实。手术机器人昂贵的价格、手术时间的延长、术前额外的CT扫描、 三维重建和规划、术中需要更多的软组织分离和显露等，制约了机器人辅 助人工关节置换技术的进一步推广应用。此外，目前的骨科手术机器人主 要聚焦于骨性组织，缺乏对软组织张力的有效评估。而对于人工关节置换 来说，软组织平衡和稳定是尤为重要的。目前，机器人辅助人工关节置换的精准性已经得到了广泛认可。未来，设 备的精简化、非CT影像依赖、兼顾软组织张力的评估是人工关节机器人 进一步研发的方向。如果能在这些方面取得突破，并能进一步压缩机器人 的成本和价格，机器人辅助人工关节置换将迎来更加广阔的发展前景。