王章宇，黃偉，廖軍義，程強(qiáng)，陳誠，徐偉，陳虹，李雨鍵

（重慶醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院 骨科，重慶 400016）

0 引言

全髖關(guān)節(jié)置換術(shù)（THA）是治療髖關(guān)節(jié)終末期疾病的一種有效手段，被認(rèn)為是現(xiàn)代醫(yī)學(xué)史上最成功的手術(shù)之一[1]。然而，全髖關(guān)節(jié)置換術(shù)的失敗仍然是一個(gè)亟待解決的問題，脫位和機(jī)械松動(dòng)是導(dǎo)致翻修手術(shù)的最常見的并發(fā)癥，而導(dǎo)致翻修的最常見原因是不穩(wěn)/脫位（22.5%），無菌性松動(dòng)（19.7%），感染（14.8%），假體位置放置不佳與髖關(guān)節(jié)脫位、松動(dòng)、髖臼骨溶解、假體磨損加速、雙下肢不等長有關(guān)，所以因假體位置不佳導(dǎo)致的翻修可占40%以。機(jī)器人技術(shù)的應(yīng)用或許是解決這些問題的手段，機(jī)器人輔助髖關(guān)節(jié)置換術(shù)的一個(gè)目的是減少由于人為錯(cuò)誤導(dǎo)致的假體錯(cuò)位，使假體位置更精準(zhǔn)，從而使下肢力線完全恢復(fù)，減少撞擊，改善患者的預(yù)后[2]。

1 機(jī)器人輔助技術(shù)類型

機(jī)器人系統(tǒng)分為被動(dòng)型、主動(dòng)型和半主動(dòng)型，其中，后兩種是最常用的。被動(dòng)型機(jī)器人系統(tǒng)如達(dá)芬奇機(jī)器人在術(shù)中受到外科醫(yī)生的直接控制，早期機(jī)器人輔助全髖關(guān)節(jié)置換主要使用主動(dòng)型機(jī)器人系統(tǒng)，機(jī)器人根據(jù)預(yù)先導(dǎo)入的CT數(shù)據(jù)，可以在沒有外科醫(yī)生的情況下進(jìn)行自主操作，如有需要，外科醫(yī)生可以使用緊急開關(guān)關(guān)閉機(jī)器人系統(tǒng)。近年來，半主動(dòng)機(jī)器人系統(tǒng)逐漸成為主流。半主動(dòng)型需要外科醫(yī)生的參與，它有觸覺反饋系統(tǒng)，通過提供觸覺反饋實(shí)現(xiàn)與外科醫(yī)生實(shí)時(shí)溝通，便于術(shù)前計(jì)劃在術(shù)中的實(shí)施。一般來說，主動(dòng)型機(jī)器人適用于股骨側(cè)假體的安置，而半主動(dòng)型適用于髖臼側(cè)假體的安置[3]?；仡櫫思韧墨I(xiàn)，我們發(fā)現(xiàn)了4個(gè)主要的機(jī)器人手術(shù)系統(tǒng)：RoboDoc（Curexo Technology Corporation，美國）、Caspar（Universal Robotic Systems Ortho，德國）、ACROBOT（The Acrobot Co. Ltd，英國）和Mako機(jī)器人（Stryker Corporation，美國）?，F(xiàn)只有RoboDoc和Mako機(jī)器人在臨床上廣泛使用。

RoboDoc 20世紀(jì)80年代，在William Bargar和Howard Paul的共同合作下，第一個(gè)用于骨科手術(shù)的機(jī)器人系統(tǒng)（RoboDoc）誕生了。自1994以來，該系統(tǒng)已在全球做了超過17，000多臺THA11，它可以協(xié)助外科醫(yī)生對股骨側(cè)進(jìn)行術(shù)前規(guī)劃。在手術(shù)前，RoboDoc需要病人身上的“標(biāo)記點(diǎn)”來繪制解剖坐標(biāo)，這些坐標(biāo)會(huì)被發(fā)送到計(jì)算機(jī)然后再把坐標(biāo)信息反饋到機(jī)械臂上[4]。最初，這些“標(biāo)記點(diǎn)”是在CT掃描前在局麻下打入股骨大轉(zhuǎn)子和股骨髁內(nèi)的鈦螺釘，該操作有發(fā)生骨折，膝關(guān)節(jié)痛，神經(jīng)損傷以及螺釘斷裂等風(fēng)險(xiǎn)。因?yàn)檫@些問題，隨后RoboDoc引入表面標(biāo)記技術(shù)，盡管術(shù)中進(jìn)行骨骼表面標(biāo)記會(huì)花費(fèi)額外的時(shí)間，但該技術(shù)安全有效的。雙下肢長度差異（LLD）與患者的預(yù)后密切相關(guān)，是患者滿意度的重要指標(biāo)。Caspar是一種主動(dòng)型機(jī)器人系統(tǒng)，它與RoboDoc類似，需提前導(dǎo)入CT數(shù)據(jù)，并作術(shù)前計(jì)劃。有研究者指出該系統(tǒng)有幾個(gè)普遍存在的問題，比如：手術(shù)時(shí)間長、失血量較多且術(shù)后功能較差，現(xiàn)在這個(gè)機(jī)器人系統(tǒng)已經(jīng)不再使用[5]。

ACROBOT是為了解決與RoboDoc和CASPAR存在的問題而被開發(fā)出來的。該系統(tǒng)同樣需要預(yù)先導(dǎo)入患者的CT數(shù)據(jù)，在術(shù)中，該系統(tǒng)用表面標(biāo)記的方式識別患者的解剖結(jié)構(gòu)，機(jī)械臂在外科醫(yī)生的操作下，通過觸覺反饋模式引導(dǎo)外科醫(yī)生進(jìn)行手術(shù)。之后其部分技術(shù)被Stryker收購。

Mako是半主動(dòng)型機(jī)器人，與之前的機(jī)器人系統(tǒng)一樣，該系統(tǒng)同樣需要預(yù)先導(dǎo)入患者的CT數(shù)據(jù)，生成術(shù)前髖關(guān)節(jié)3D模型并進(jìn)行術(shù)前計(jì)劃，外科醫(yī)生可以對術(shù)前計(jì)劃進(jìn)行調(diào)整以確保正確的假體位置及下肢力線的恢復(fù)。Mako與之前的機(jī)器人系統(tǒng)不同，它的機(jī)械臂并不是完全自動(dòng)化的，外科醫(yī)生基于其觸覺反饋的系統(tǒng)而保留了部分控制權(quán)[6]。在手術(shù)中，外科醫(yī)生需對股骨及髖臼進(jìn)行注冊。外科醫(yī)生需要使用探針在股骨近端找到32個(gè)預(yù)設(shè)點(diǎn)來完成股骨注冊，注冊完成后，Mako可以引導(dǎo)外科醫(yī)生在術(shù)前規(guī)劃的基礎(chǔ)上進(jìn)行股骨頸截骨。髖臼注冊同樣需要用探針識別32個(gè)預(yù)設(shè)點(diǎn)，在進(jìn)行髖臼磨挫時(shí)，如果外科醫(yī)師在術(shù)前計(jì)劃以外的區(qū)域進(jìn)行操作，那么機(jī)械臂可以通過觸覺反饋系統(tǒng)作出主動(dòng)約束，計(jì)算器屏幕可以實(shí)時(shí)顯示髖臼杯的前傾角和外展角。

2 機(jī)器人操作系統(tǒng)

開放式系統(tǒng)：RoboDoc和CASPAR都是開放式系統(tǒng)，這意味著它們可以兼容不同公司的假體，這使得外科醫(yī)生可以根據(jù)患者的解剖結(jié)構(gòu)來選擇合適的假體。雖然開放式系統(tǒng)可以使用不同的假體但正是因?yàn)槿绱撕茈y去根據(jù)不同的假體進(jìn)行精細(xì)的術(shù)前設(shè)計(jì)。

封閉式系統(tǒng)：Mako是封閉式系統(tǒng)，它只能使用史賽克公司的假體。因此，如果外科醫(yī)生想要使用此技術(shù)，那么他們就不得不放棄他們平時(shí)熟悉的假體而只能使用該公司假體。雖然這樣做可以使該系統(tǒng)在術(shù)前計(jì)劃中實(shí)現(xiàn)精細(xì)化調(diào)整，但是當(dāng)出現(xiàn)患者的解剖結(jié)構(gòu)與假體不匹配時(shí)，那就只能采取傳統(tǒng)術(shù)式[7]。

3 學(xué)習(xí)曲線

學(xué)習(xí)曲線的定義是外科醫(yī)生學(xué)習(xí)新技能的進(jìn)步速度，通常以實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定結(jié)果所需的病例數(shù)量來表示。假體的機(jī)器人輔助全髖關(guān)節(jié)置換的學(xué)習(xí)曲線可以用多種臨床結(jié)果來表示，包括手術(shù)時(shí)間、假體的位置以及術(shù)中并發(fā)癥。早期研究的相反發(fā)現(xiàn)可能是由于實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)及樣本量的不同。最近對Mako的研究結(jié)果示達(dá)到穩(wěn)定的手術(shù)時(shí)間需要12～35例，然而，就假體的位置擺放而言，大量證據(jù)顯示并沒有學(xué)習(xí)曲線[8]。

4 討論

早期主動(dòng)型機(jī)器人主要用于股骨側(cè)手術(shù)，從理論上講對于非骨水泥型股骨柄可以達(dá)到更好的適配性和更低的醫(yī)源性骨折發(fā)生率。然而，更好的適配性并不意味著更好的臨床結(jié)果，也不等同于脫位率和其他并發(fā)癥的減少，而且，主動(dòng)型機(jī)器人對于許多臨床案例來說并不使用[9]。新的半主動(dòng)型機(jī)器人（如Mako機(jī)器人）在允許外科醫(yī)生操作的同時(shí)能保持準(zhǔn)確的髖臼磨挫、髖臼杯放置，在術(shù)中能更精準(zhǔn)的計(jì)算雙下肢長度差異，偏心距以及聯(lián)合前傾角。因此，半主動(dòng)型機(jī)器人與主動(dòng)型機(jī)器人相比在假體位置準(zhǔn)確度上更優(yōu)。

在某些對比主動(dòng)型機(jī)器人與傳統(tǒng)手術(shù)方式的臨床試驗(yàn)中，主動(dòng)型機(jī)器人發(fā)生并發(fā)癥的幾率更高，這體現(xiàn)了使用主動(dòng)型機(jī)器人存在可能掩蓋其本身優(yōu)點(diǎn)的風(fēng)險(xiǎn)[10]。然而，半主動(dòng)型機(jī)器人Mako與傳統(tǒng)手術(shù)相比，手術(shù)并發(fā)癥發(fā)生率相差無幾，失血量及脫位率較主動(dòng)型機(jī)器人低。以前的主動(dòng)型機(jī)器人之所以脫位率較半主動(dòng)型機(jī)器人高，可能是因?yàn)樗隗y臼側(cè)的手術(shù)方式與傳統(tǒng)手術(shù)方式相同。

盡管在髖關(guān)節(jié)置換中使用機(jī)器人技術(shù)是一項(xiàng)巨大的進(jìn)步，但與傳統(tǒng)手術(shù)方式相比，它并沒有被證明能顯著提高臨床功能及患者滿意度，這有可能是因?yàn)楹笳叩氖中g(shù)效果已經(jīng)足夠理想。封閉式機(jī)器人系統(tǒng)（如Mako機(jī)器人）有一個(gè)潛在的問題，那就是它僅兼容一款假體。這就導(dǎo)致了想要使用該技術(shù)的外科醫(yī)生不得不選擇該假體。然而，有一種觀點(diǎn)認(rèn)為，因?yàn)榧袤w多樣性的減少可能會(huì)抵消部分機(jī)器人技術(shù)的前期成本，因此可能導(dǎo)致總的手術(shù)費(fèi)用減少。

5 結(jié)論

機(jī)器人輔助全髖關(guān)節(jié)置換與傳統(tǒng)全髖關(guān)節(jié)置換相比，并發(fā)癥發(fā)生率更低、假體位置更好，但是短期及長期臨床效果仍不明確。當(dāng)然，這是基于目前有限的臨床數(shù)據(jù)所得出的結(jié)果，并且這些大多是主動(dòng)型機(jī)器人的臨床結(jié)果。半主動(dòng)型機(jī)器人Mako可以使髖關(guān)節(jié)假體位置更加精準(zhǔn)的位于“安全區(qū)”內(nèi)，更好得恢復(fù)髖關(guān)節(jié)偏心距以及旋轉(zhuǎn)中心，但還需要進(jìn)一步的研究來證明這些進(jìn)步能否明顯減少并發(fā)癥的發(fā)生并改善遠(yuǎn)期功能?？偠灾强茩C(jī)器人是推動(dòng)骨科手術(shù)發(fā)展的智能化裝備。骨科機(jī)器人能夠從視覺、觸覺和聽覺上為醫(yī)生決策和操作提供充分的支持，使手術(shù)創(chuàng)傷更小、效果更好、患者滿意度更高，是骨科未來發(fā)展的趨勢。