基于機(jī)器人系統(tǒng)輔助的膝關(guān)節(jié)置換術(shù)綜述

吳江天 胡鑫陽

【摘 要】本文介紹機(jī)器人系統(tǒng)的分類及操作流程，最終分析出其優(yōu)勢(shì)。

【關(guān)鍵詞】機(jī)器人系統(tǒng);膝關(guān)節(jié)置換術(shù);常規(guī)手術(shù)

機(jī)器人系統(tǒng)的分類

機(jī)器人系統(tǒng)可分為三大類型：被動(dòng)型系統(tǒng)，半自動(dòng)型系統(tǒng)或全自動(dòng)型系統(tǒng)。⑴被動(dòng)型系統(tǒng)：醫(yī)生手動(dòng)輸入患者膝關(guān)節(jié)各方位的數(shù)據(jù)，機(jī)器人系統(tǒng)返回醫(yī)生所需要的信息，例如截骨夾角和骨線解剖軸的準(zhǔn)確性，醫(yī)生具有是否采納信息的決策權(quán)。[1]⑵半自動(dòng)型系統(tǒng)：此類型機(jī)器人具備手術(shù)安全防御機(jī)制，通過視覺的文字信號(hào)，聽覺的聲音信號(hào)，觸覺的振動(dòng)信號(hào)共同組成觸覺反饋。[2]在手術(shù)中，系統(tǒng)會(huì)測(cè)量空間的x軸、y軸和z軸的大小，并將截骨量限制在類似于“安全閥”范圍內(nèi)。[3]⑶全自動(dòng)型系統(tǒng)：無需操控機(jī)械臂，機(jī)器人單獨(dú)操作手術(shù)全部流程。

機(jī)器人系統(tǒng)在手術(shù)中的操作流程

（1）術(shù)前膝關(guān)節(jié)CT掃描[4]：采取膝位仰，令患者仰臥伸膝，CT掃描時(shí)射線與膝關(guān)節(jié)面的機(jī)械軸線夾角呈90度，確定解剖軸。（2）術(shù)前虛擬植入假體[5-6]：引入MRI掃描更深層細(xì)微的軟組織，例如髕腱、半月板、側(cè)副韌帶、滑膜等。結(jié)合CT掃描圖像的骨性結(jié)構(gòu)，將上訴數(shù)據(jù)導(dǎo)入3D模型重構(gòu)應(yīng)用程序，測(cè)量各個(gè)部位的尺寸，利用導(dǎo)航系統(tǒng)測(cè)量矢狀位，冠狀位及旋轉(zhuǎn)對(duì)線的精確位置。根據(jù)關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)制作虛擬的個(gè)性化假體模型，將其導(dǎo)入至Mimics應(yīng)用程序中進(jìn)行虛擬植入。

（3）術(shù)中截骨[7]：根據(jù)術(shù)前向機(jī)器人系統(tǒng)預(yù)設(shè)的方案和數(shù)據(jù)，由系統(tǒng)全自動(dòng)操控機(jī)器臂，實(shí)時(shí)規(guī)劃移動(dòng)方位，向手術(shù)的部位進(jìn)行亞毫米級(jí)精確度的3D截骨。（4）借助機(jī)械臂將假體植入患者膝關(guān)節(jié)內(nèi)。

機(jī)器人系統(tǒng)操作手術(shù)的優(yōu)勢(shì)

（1）提高手術(shù)的精確性：MAKO機(jī)器人在測(cè)量假體力線時(shí)比常規(guī)測(cè)量方法的精確度高。[8]Hampp等[9]研究發(fā)現(xiàn)，機(jī)器人系統(tǒng)對(duì)膝關(guān)節(jié)各個(gè)位面的定位更趨近于醫(yī)生的預(yù)設(shè)值。HyBAR[10]是混聯(lián)結(jié)構(gòu)的固位機(jī)器人。在手術(shù)時(shí)，只需固定在患者的肢體上，確保數(shù)值浮動(dòng)率滑向平穩(wěn)的范疇，提高手術(shù)的精確值。⑵加強(qiáng)對(duì)軟組織的防護(hù)：Babar Kayan等[11]研究發(fā)現(xiàn)，運(yùn)用常規(guī)和機(jī)器人系統(tǒng)的方法對(duì)30例膝關(guān)節(jié)骨關(guān)節(jié)炎的患者分為兩組實(shí)施手術(shù)，運(yùn)用MASTI分類系統(tǒng)對(duì)兩組患者的軟骨組織損傷度進(jìn)行評(píng)級(jí)，觀察兩組患者的發(fā)炎癥狀，結(jié)果是機(jī)器人系統(tǒng)手術(shù)對(duì)脛骨和股骨的損傷程度明顯優(yōu)于常規(guī)手術(shù)。Kayani等[12]將30組實(shí)施常規(guī)方法的TKA與30組實(shí)施機(jī)器人系統(tǒng)輔助TKA的軟骨組織損傷度進(jìn)行數(shù)據(jù)化分析，論證出機(jī)器人系統(tǒng)對(duì)關(guān)節(jié)損傷度更低。

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（作者單位：山東協(xié)和學(xué)院）