骨科手術(shù)中的機器人屬于新興領(lǐng)域并逐漸開始流行，在改進(jìn)手術(shù)計劃、提高置入物準(zhǔn)確性和增加患者安全性方面具有巨大作用。機器人輔助系統(tǒng)的支持者們認(rèn)為，采用計算機輔助手術(shù)可以進(jìn)行更好的術(shù)前計劃和術(shù)中操作從而改善患者療效。

針對上述情況，英格蘭的karthik教授對目前骨科方面使用機器人手術(shù)的有效性、安全性進(jìn)行了一項文獻(xiàn)綜述，其研究發(fā)表在近期的thebone&jointjournal雜志。

骨科手術(shù)是最早開展臨床實驗機器人手術(shù)的科室之一，手術(shù)機器人的運用不斷增多，可以帶來良好的近期療效。由于人體肢體可固定不動，骨科機器人無需面對牽拉內(nèi)臟和軟組織的問題，從而在進(jìn)行導(dǎo)航和定位方面時更為方便。

機器人手術(shù)的支持者們認(rèn)為采用該系統(tǒng)可以幫助醫(yī)生改善從術(shù)前計劃到術(shù)中操作步驟之間的轉(zhuǎn)化過程，從而提高手術(shù)的精確性。但是，也有一些研究報道發(fā)現(xiàn)機器人手術(shù)會增加并發(fā)癥發(fā)生率。在本次文獻(xiàn)綜述中，我們研究了目前骨科手術(shù)中機器人手術(shù)的使用情況并對其作用效果進(jìn)行評價。

由兩位作者獨立全面檢索1966年至2014年6月之間所有文獻(xiàn)。設(shè)立納入標(biāo)準(zhǔn)和排除標(biāo)準(zhǔn)(見表1)。最初的檢索發(fā)現(xiàn)了15053篇文獻(xiàn)，其中143篇與骨科手術(shù)相關(guān)，44篇文獻(xiàn)符合此次研究的納入標(biāo)準(zhǔn)，將其研究結(jié)果納入本次研究，并按照類別進(jìn)行亞組分析。

表1研究的納入標(biāo)準(zhǔn)和排除標(biāo)準(zhǔn)

納入標(biāo)準(zhǔn)排除標(biāo)準(zhǔn)骨科手術(shù)中采用機器人輔助/手術(shù)重復(fù)文獻(xiàn)可以獲得全文未使用全主動機器人的骨科手術(shù)(例如計算機輔助或?qū)Ш绞中g(shù))英文文獻(xiàn)專家意見、給雜志編輯的信或者病例報道以動物為對象的實驗研究失訪率大于30%

文獻(xiàn)回顧

膝關(guān)節(jié)

在2012年，整個英格蘭、威爾士和北愛爾蘭共進(jìn)行了超過94000例膝關(guān)節(jié)置換手術(shù)。8年期間全膝關(guān)節(jié)的累積翻修率為3%、單髁膝關(guān)節(jié)置換的翻修率為11%。導(dǎo)致關(guān)節(jié)置換失敗的最常見原因是無菌性松動，其中假體配件的位置不良是產(chǎn)生無菌性松動的主要原因。機器人輔助下進(jìn)行膝關(guān)節(jié)置換手術(shù)可能會降低假體松動和翻修的發(fā)生率。

單髁膝關(guān)節(jié)置換

cobb等人進(jìn)行了一項關(guān)于傳統(tǒng)手術(shù)操作和機器人輔助手術(shù)操作的前瞻性雙盲隨機對照研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，機器人輔助手術(shù)組的手術(shù)時間延長，但是下肢力線明顯優(yōu)于傳統(tǒng)手術(shù)操作組。機器人組的冠狀對位與術(shù)前計劃中的誤差在2°之內(nèi)，平均僅為0.65°，而傳統(tǒng)操作組的15個膝關(guān)節(jié)置換中只有6例達(dá)到了上述精確度，平均誤差為-0.84°。

是否取得接近正常的冠狀對位對于單髁膝關(guān)節(jié)置換而言非常重要，是影響膝關(guān)節(jié)假體置換長期療效和生存的主要因素之一。在術(shù)后18周，機器人輔助操作組的美國膝關(guān)節(jié)協(xié)會評分(aks)明顯優(yōu)于傳統(tǒng)操作組，但是西安大略省和麥克馬斯特大學(xué)骨關(guān)節(jié)炎指數(shù)(womac)方面并無差別。

lonner、john和conditt回顧性比較傳統(tǒng)單髁膝關(guān)節(jié)置換與采用tactile觸覺引導(dǎo)系統(tǒng)的機器人手臂輔助手術(shù)，在脛骨假體后傾與內(nèi)外翻角方面，機器人輔助組較少出現(xiàn)對位不良。但是該研究存在較嚴(yán)重的局限性，例如并未按照設(shè)定的程序拍攝x線片也未進(jìn)行ct掃描。

因此對其研究結(jié)果的判斷必須放在這一背景條件下進(jìn)行評估，特別是該研究還報道了一例脛骨假體位置良好的患者，在術(shù)后3個月出現(xiàn)了疼痛和假體松動。

另外一位作者也發(fā)現(xiàn)機器人輔助進(jìn)行膝關(guān)節(jié)置換可以取得更好的對線，他們比較了35例機器人輔助手術(shù)的患者和45例傳統(tǒng)手術(shù)操作的患者，機器人手術(shù)操作組的脛骨假體后傾和外翻-內(nèi)翻對位明顯優(yōu)于傳統(tǒng)手術(shù)組。pearle等人對10例采用機器人輔助技術(shù)進(jìn)行單髁膝關(guān)節(jié)置換的患者進(jìn)行評估，結(jié)果發(fā)現(xiàn)術(shù)中脛股角與術(shù)前計劃之間的偏差在1°之內(nèi)，術(shù)后下肢軸線的偏差在2°之內(nèi)。.

plate等人認(rèn)為，采用機器人輔助進(jìn)行單髁膝關(guān)節(jié)置換，可以更準(zhǔn)確地完成軟組織的平衡，重建自然的膝關(guān)節(jié)運動，這對于假體生存和膝關(guān)節(jié)功能恢復(fù)具有積極作用。

全膝關(guān)節(jié)置換

機器人輔助全膝關(guān)節(jié)置換的支持者們強調(diào)與傳統(tǒng)手術(shù)操作相比該方法可以帶來更好的假體位置。song等人在進(jìn)行同側(cè)雙膝關(guān)節(jié)置換手術(shù)時，一側(cè)采用傳統(tǒng)手術(shù)方法，另外一側(cè)采用機器人輔助技術(shù)。機器人輔助組有27例取得了膝關(guān)節(jié)屈伸間隙平衡，而傳統(tǒng)手術(shù)組只有23例，平均機械軸的角度分別為9.1°和10.9°。但是兩組患者在上述結(jié)果以及術(shù)后功能評分方面并無顯著統(tǒng)計學(xué)差異。

decking等人通過比較術(shù)前計劃的ct與關(guān)節(jié)置換術(shù)后的ct來評估機器人輔助手術(shù)假體置入的準(zhǔn)確性。他們的結(jié)果顯示機械軸的平均偏差只有0.2°，假體在所有平面均取得了優(yōu)異的準(zhǔn)確精度。但是，該研究缺乏對照組來對研究結(jié)果進(jìn)行比較判斷。

其他類似的研究也同樣證實機器人輔助手術(shù)，可以使膝關(guān)節(jié)假體的位置更為精確，但也存在很明顯的增加手術(shù)時間和費用的問題。park和lee進(jìn)行的一項前瞻性隨機研究發(fā)現(xiàn)由于手術(shù)醫(yī)生存在學(xué)習(xí)曲線，早期開展機器人輔助手術(shù)時容易出現(xiàn)嚴(yán)重的并發(fā)癥，包括：髕腱斷裂、髕骨骨折或脫位、股骨髁上骨折和腓總神經(jīng)損傷。

髖關(guān)節(jié)

全髖關(guān)節(jié)置換

機器人輔助下全髖關(guān)節(jié)置換系統(tǒng)是1992年引進(jìn)的，用于降低技術(shù)失誤，提高非骨水泥型全髖關(guān)節(jié)置換的手術(shù)療效。對該系統(tǒng)的一項多中心研究顯示，機器人在改善股骨假體位置與匹配方面存在顯著性優(yōu)勢，但是平均手術(shù)時間超過240分鐘。機器人輔助髖關(guān)節(jié)置換組的失血量也存在明顯增高的現(xiàn)象。

honl等人發(fā)現(xiàn)，由于該系統(tǒng)的故障會有18%的機器人輔助手術(shù)轉(zhuǎn)為傳統(tǒng)常規(guī)手術(shù)，而且機器人輔助手術(shù)組患者的手術(shù)時間明顯延長。通過機器人輔助進(jìn)行全髖關(guān)節(jié)置換，可以改善下肢不等長以及假體內(nèi)外翻方向。在術(shù)后第一年，機器人輔助手術(shù)組的mayo臨床評分和harris髖關(guān)節(jié)評分要明顯優(yōu)于傳統(tǒng)手術(shù)組。

但是到了術(shù)后第二年，這一差異就不存在統(tǒng)計學(xué)意義。機器人輔助組存在較高的并發(fā)癥發(fā)生率，例如脫位、異位骨化、臀中肌肌腱斷裂和假體翻修。

同樣，schulz等人發(fā)現(xiàn)機器人輔助手術(shù)組的并發(fā)癥發(fā)生率為9.3%，他們認(rèn)為在繼續(xù)使用該技術(shù)和設(shè)備之前應(yīng)對其進(jìn)行改進(jìn)。

在一項最少隨訪5年的長期研究中，作者發(fā)現(xiàn)機器人輔助手術(shù)組的假體位置更精確、下肢不等長情況更少、股骨近端應(yīng)力遮擋更少。在其他的一些研究中，同樣發(fā)現(xiàn)機器人輔助手術(shù)可以更好的改善股骨假體位置。lim等人進(jìn)行了一項尸體研究，結(jié)果顯示采用robodoc系統(tǒng)的機器人輔助手術(shù)，可以改善干骺端匹配型短柄假體的位置和初始穩(wěn)定性。hagio等人進(jìn)行的隨機對照試驗發(fā)現(xiàn)，超聲心動圖上中采用robodoc系統(tǒng)可以降低股骨側(cè)手術(shù)時的系統(tǒng)性栓塞的風(fēng)險。

而另外一種機器人輔助系統(tǒng)在失血量、假體脫位、翻修率、異位骨化等臨床效果方面就存在明顯問題。

髖關(guān)節(jié)鏡是在1931年首次出現(xiàn)的，目前獲得越來越多的運用，主要是用于股骨髖臼撞擊綜合征。masjedi等人近期進(jìn)行了一項股骨頭骨干模型，結(jié)果顯示采用機器人輔助手術(shù)，可以更準(zhǔn)確的對cam型股骨髖臼撞擊進(jìn)行截骨。

除了使用3個機械臂的機器人輔助髖關(guān)節(jié)鏡手術(shù)之外，達(dá)芬奇標(biāo)準(zhǔn)手術(shù)系統(tǒng)也被引進(jìn)用于解決手術(shù)技術(shù)難題。

kather等人進(jìn)行了一項尸體實驗，得出明確的結(jié)論：采用現(xiàn)有的達(dá)芬奇腹腔鏡器械同樣可以完成髖關(guān)節(jié)鏡手術(shù)，在兩具尸體的操作中可以查看髖關(guān)節(jié)的所有部位，同時進(jìn)行盂唇處理，但是無法進(jìn)行關(guān)節(jié)盤狀軟骨和皺襞的切除。

足踝

目前，已有采用innomoton機器人輔助裝置進(jìn)行機器人導(dǎo)航下的脛距、距舟、跗跖、距下關(guān)節(jié)和跟骰關(guān)節(jié)內(nèi)注射報道。通過評估疼痛緩解情況和視覺疼痛評分，證實所有的患者關(guān)節(jié)內(nèi)注射均獲得成功。該技術(shù)需要進(jìn)行薄層ct掃描，還很難說機器人引導(dǎo)足踝關(guān)節(jié)內(nèi)注射就一定存在優(yōu)勢。

肩關(guān)節(jié)

bozkurt等人使用4個機器臂的達(dá)芬奇外科手術(shù)系統(tǒng)進(jìn)行了一項尸體肩關(guān)節(jié)鏡手術(shù)，評估該系統(tǒng)能否進(jìn)入肩關(guān)節(jié)以及處理各個組織結(jié)構(gòu)的能力，例如：肱二頭肌、盂唇、岡上肌、岡下肌、肩袖間隙、肩胛下肌、所有的盂肱韌帶和喙突。隨后對尸體進(jìn)行解剖來評估機器臂的位置，結(jié)果顯示所有的裝置均位于合適的位置，沒有造成神經(jīng)血管損傷。

脊柱

在脊柱畸形的患者中使用微創(chuàng)技術(shù)準(zhǔn)確置入椎弓根螺釘是一件非常困難的事情。有一項研究采用了脊柱輔助機器人置入胸椎、腰椎和骶椎的椎弓根螺釘，96%的螺釘可以被置入在術(shù)前計劃位置的1mm之內(nèi)。

在一些病例中，也有采用機器人進(jìn)行皮膚切開的報道。但是出于減少透視放射和軟組織暴露的原因，將機器人輔助手術(shù)用于脊柱畸形和骨性標(biāo)志缺失的患者更為適宜。

devito等人報道使用機器人輔助置入3271枚椎弓根螺釘，其中3204枚的位置較好。有4例患者出現(xiàn)神經(jīng)功能障礙，通過翻修手術(shù)而獲得治愈。其他的一些研究也取得了同樣的結(jié)果，而且減少了放射暴露(見表iv)。

有一項mri引導(dǎo)下采用innomotion裝置進(jìn)行的骶髂關(guān)節(jié)注射研究，30例患者均獲得成功注射。

創(chuàng)傷和普通骨折

對于嚴(yán)重創(chuàng)傷患者，機器人技術(shù)越來越多的受到重視，尤其是在軍事領(lǐng)域、遠(yuǎn)程輔助機器人手術(shù)或自動機器人操作方面。garcial等人的研究證實創(chuàng)傷pod系統(tǒng)這種半自動化遙控機器人手術(shù)系統(tǒng)確實有效。在一個模擬病人身上，他們證明手術(shù)醫(yī)生可以通過遠(yuǎn)程手術(shù)系統(tǒng)進(jìn)行腸子的吻合手術(shù)和分流手術(shù)，同時這一系統(tǒng)也支持術(shù)中ct掃描。

這種機器人的優(yōu)點在于具有自動操作的機器臂來替代巡回護士和洗手護士。這一早期實驗?zāi)Ｊ斤@然離臨床實踐還有一些距離，但是其潛力在于可以采用機器人進(jìn)行手術(shù)而不僅僅只是輔助手術(shù)。

創(chuàng)傷骨科方面的其他機器人運用方式還包括髓內(nèi)釘?shù)娜脶旤c和遠(yuǎn)端鎖定螺釘?shù)膶?dǎo)航。在輔助進(jìn)行股骨和脛骨骨折復(fù)位手術(shù)方面也有一些相關(guān)研究。

討論

本次文獻(xiàn)綜述強調(diào)了機器人系統(tǒng)在骨科手術(shù)方面的運用以及潛在方向。雖然機器人手術(shù)可以幫助改善手術(shù)操作的精確度，但是想要全面廣泛開展用于臨床還受到資金成本昂貴、可靠性不穩(wěn)定、缺乏長期隨訪研究證據(jù)的限制。機器人手術(shù)設(shè)備的初始設(shè)備成本超過800000美元，后期使用的運營成本也非常高。

支持者們認(rèn)為，采用機器人輔助手術(shù)可以減小切口長度，提供更準(zhǔn)確的假體與放置位置，促進(jìn)患者康復(fù)降低翻修率，從而減少初始關(guān)節(jié)置換和術(shù)后長期管理成本。

現(xiàn)有證據(jù)表明，在微創(chuàng)脊柱損傷方面，和傳統(tǒng)手術(shù)相比，機器人輔助手術(shù)不僅安全而且更為有效。但是機器人手術(shù)在膝關(guān)節(jié)置換中的效果還不明確，在髖關(guān)節(jié)置換中也存在一些嚴(yán)重的安全問題。在關(guān)節(jié)注射時也可以使用機器人進(jìn)行手術(shù)，但是目前還不清楚這樣操作能夠提供多大的幫助。

創(chuàng)傷骨科和關(guān)節(jié)鏡方面的機器人輔助技術(shù)還不成熟，很難確定其在臨床實踐中的作用。在廣泛應(yīng)用與臨床實踐之前，建立全國性的機器人輔助手術(shù)登記制度是分析其長期療效的一個方法，同時這也是必需的。