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科技进展:骨科机器人展身手

2020-05-26 15:26:49

针对上述情况,英国的Karthik教授对目前机器人外科矫形手术的有效性和安全性进行了一次文献回顾,他的研究发表在最近的“美国医学杂志”(Journal of the&)上。

骨科手术是最早开展临床实验机器人手术的科室之一。外科机器人的使用越来越多,可以带来良好的短期效果.由于人体的四肢不能固定,骨科机器人不需要面对牵拉内脏和软组织的问题,因此导航定位更加方便。

机器人手术的支持者认为,该系统可以帮助医生改进从术前计划到术中操作步骤的转换过程,从而提高手术的准确性。然而,一些研究发现,机器人手术增加了并发症的发生率。本文综述了机器人手术在骨科手术中的应用,并对其效果进行了评价。

1966年至2014年6月,两位作者对所有文献进行了独立、全面的检索。制定包容和排除标准(见表1)。初步研究共发现15053篇文献,其中143篇与骨科手术有关,其中44篇符合本研究的纳入标准,其结果纳入本研究,并按分类进行亚组分析。

表1纳入和排除研究的标准

纳入标准 排除标准 骨科手术中采用机器人辅助/手术 重复文献 可以获得全文 未使用全主动机器人的骨科手术(例如计算机辅助或导航手术) 英文文献 专家意见、给杂志编辑的信或者病例报道 以动物为对象的实验研究 失访率大于 30%

文献回顾

膝关节

在……里面。2012年,英格兰、威尔士和北爱尔兰进行了超过94 000次膝关节置换手术。8年间膝关节的累积翻修率为。单髁膝关节置换术的翻修率为3%。11%关节置换失败最常见的原因是无菌性松动,其中假体位置差是造成无菌松动的主要原因。机器人辅助膝关节置换术可以减少假体的使用。松动和修改的发生。

单髁膝关节置换术

Cobb等人对传统手术和机器人辅助手术进行了前瞻性的双盲随机对照研究.结果表明,机器人辅助手术组手术时间延长,但下肢力量线明显优于传统手操作组。机器人组与术前计划的冠状位误差在2°以内,平均为0.65°,而传统手术组15例中只有6例达到上述精度,平均误差为-0.84°。

单侧髁状突膝关节置换术的冠状位是否接近正常,是影响膝关节置换术远期疗效和成活的主要因素之一。术后18周,机器人辅助手术组美国膝关节协会AKS评分明显优于传统手术组,但西安大略和麦克马斯特大学骨关节炎指数(WOMAC)无差异。

朗纳、约翰和康迪特比较了传统的单髁膝关节置换术和机器人手臂辅助手术的触觉引导系统。在胫骨假体的后倾和倒立角度方面,机器人辅助组对胫骨假体的不利对准作用较小。然而,本研究也存在着严重的局限性,如不能按照设定的序列或CT扫描进行X线片的拍摄。

因此,对研究结果的判断必须在这种背景下进行评估,特别是研究还报告了一例患者术后3个月胫骨假体位置良好、疼痛和假体松动。

此外,另一位作者还发现,机器人辅助膝关节置换术可以实现更好的对齐.他们将35例机器人辅助手术患者与45例传统手术患者进行比较。机器人手术组胫骨后倾和内翻排列明显优于传统手术组。Pearle等人评价了10例采用机器人辅助技术进行单髁膝关节置换术的患者.结果表明,术后胫骨与大腿角与术前计划的偏差在1°以内,下肢轴的偏差在2°以内。

钢板等人认为,机器人辅助单髁膝关节置换术能更准确地完成软组织的平衡,重建膝关节的自然运动,对假体的存活和膝关节功能的恢复具有积极的作用。

[医]全膝关节置换术

支持机器辅助全膝关节置换术的人强调,这种方法能带来比传统手术更好的人工体位。宋等人在进行双侧膝关节置换术时,一方面采用传统的手术方法,另一方面采用机器人辅助技术。机器人辅助组膝关节屈伸间隙平衡27例,传统手术组仅23例,机械轴平均角度分别为9.1°和10.9°。但两组患者的上述结果及术后功能评分无显着性差异。

Decking等人将术前计划CT与关节置换后CT进行比较,评价机器人辅助手术的准确性。结果表明,机械轴的平均偏差仅为0.2°,在所有平面上,假体的精度都很好。然而,本研究缺乏对照组来比较和判断研究结果。

他的类似研究还证实,机器人辅助手术可以使膝关节假体的位置更加准确,但手术的时间和成本也有显著增加。Park和Lee进行的一项前瞻性随机研究发现,早期机器人辅助手术由于外科医生的学习曲线,包括髌骨肌腱断裂、髌骨骨折或脱位,容易出现严重并发症。股骨髁上骨折与腓总神经损伤。

髋关节

[医]Th

机器辅助全髋关节置换术系统是在1992年引进的,以减少技术误差,提高非水泥全髋关节置换术的手术效果。对该系统的多中心研究表明,该机器人在提高股骨假体的位置和匹配方面有明显的优势,但平均手术时间超过240 min。机器人辅助髋关节置换术组失血量也显著增加.

Honl等人发现,由于系统故障,18%的机器人辅助手术将转变为传统的常规手术,机器人辅助手术组患者的手术时间将显著延长。机器人辅助全髋关节置换术可以改善下肢的不等长和假体的方向。术后第一年,机器人辅助手术组的Mayo临床评分和Harris髋关节评分明显优于传统手术组。

但术后第二年,差异无统计学意义。机器人辅助组术后出现脱位、异位骨化、臀中肌腱断裂、假体翻修等并发症。

同样,Schulz等人发现,机器人辅助手术组中的并发症发生率为9.3%,他们认为在继续使用技术和设备之前,应改进并发症的发生率。

在……里面。在一项长期研究中,作者发现机器人辅助手术组的假体更精确,下肢不太明显,股骨近端应力闭塞较少。在其他研究中,机器人辅助手术也被发现是可以接受的.更好地改善股骨假体的位置。Lim等人进行了一项身体研究显示。机器人辅助手术可以提高干骺端匹配短手柄假体的位置和初始稳定性。Hagio等人进行的随机对照试验。发现用了超声心动图。RoboDoc系统降低了股骨外侧手术中全身栓塞的风险。

然而,另一个机器人辅助系统的临床效果存在着明显的问题,如失血、假体脱位、修复率、异位骨化等。

髋关节镜最早出现于1931年,目前应用越来越多,主要用于股骨髋臼撞击综合征。Masjedi等人最近建立了一个股骨头的轴模型。结果表明,机器人辅助手术可以更准确地进行髋臼撞击的凸轮式截骨手术。

除了有三个机械手的机器人辅助髋关节手术外,列奥纳多达芬奇的标准手术系统也被引入来解决外科技术问题。

Kather等人进行了身体实验,得出结论:现有的Leonardo da Vinci腹腔镜器械也可完成髋关节镜检查,两具身体手术时可对髋关节各部位进行检查,同时行唇裂治疗,但不能切除关节盘状软骨和皱襞。

足踝

在目标前方,采用INNOMOTON机器人辅助装置实现了胫骨距离、距骨、跖、距下关节和胼胝体关节注射的机器人导航。通过评估疼痛缓解和视觉疼痛评分,证实关节内注射在所有患者中都是成功的。这项技术需要薄层CT扫描,很难说机器人引导脚和踝关节注射必须具备优势。

肩关节

博兹库尔特等人用四臂莱昂纳多·达芬奇手术系统对身体的肩部进行了关节镜手术,以评估该系统进入肩关节的能力,并处理各种组织结构,如肱二头肌、骨盆唇、冈上肌、棘下肌、肩袖间隙、肩胛下肌肉、所有肩胛韧带和喙突。然后对身体进行解剖,以评估机器人手臂的位置,结果表明,所有装置都在正确的位置,没有造成神经血管损伤。

脊柱

在脊柱畸形患者中,很难使用微创技术精确地放置椎弓根螺钉。在一项研究中,脊柱辅助机器人被用于将椎弓根螺钉放置在胸椎、腰椎和骶椎,其中96%的椎弓根螺钉可以在术前计划位置的1mm以内放置。

在某些情况下,也有报道说机器人用于皮肤切口。然而,由于透视辐射和软组织暴露的减少,机器人辅助手术更适合脊柱畸形和骨标记缺失患者。

Devito等人报告说,3271枚椎弓根螺钉在机器人的帮助下插入,其中3204枚处于良好位置。神经功能障碍4例,经翻修手术治愈。其他研究也取得了同样的成果,减少了辐射照射(见表四)。

在MRI引导下应用INNOMOTION装置进行骶髂关节注射研究,成功注射30例.

创伤和普通骨折

对于严重创伤患者,尤其是在军事领域、远程辅助机器人手术或自动机器人操作,机器人技术越来越受到关注。Garcia等人我们的研究证实,创伤舱系统是一种半自动遥控机器人手术系统,确实是有效的。在模拟患者中,他们证明外科医生可以通过远程手术系统进行肠道吻合和分流,这也支持术中CT扫描。

这种机器人的优点是它有自动的机器人手臂来代替流动护士和洗手护士。这个早期的实验模型显然还与临床实践相距甚远,但它的潜力在于机器人可以用于外科手术,而不仅仅是辅助手术。

其他机器人在创伤骨科的应用包括髓内钉的入口点和远端锁定螺钉的导航。对股骨、胫骨骨折的复位也有相关的研究。

讨论

本文综述了机器人系统在骨科手术中的应用及发展趋势。尽管机器人技术可以帮助提高外科手术的准确性,但由于资金昂贵、可靠性不稳定以及缺乏长期随访研究的证据,对全面和广泛的临床应用的需求受到了限制。机器人手术设备的初始设备成本超过800000美元,后期使用的运营成本很高。

支持者认为,机器人辅助手术可以缩短切口长度,提供更精确的假肢和放置,促进患者康复,降低翻修率,从而降低术后初期关节置换和长期管理成本。

现有证据表明,机器人辅助手术不仅安全,而且比传统手术治疗微创性脊柱损伤更有效。然而,机器人手术在膝关节置换术中的作用尚不清楚,髋关节置换术中存在一些严重的安全问题。机器人也可以用于关节注射,但目前还不清楚它会有多大帮助。

机器人辅助技术在创伤骨科和关节镜中的应用尚不成熟,难以确定其在临床应用中的作用。在广泛应用和临床应用之前,建立全国机器人辅助手术注册系统是分析其长期疗效的一种方法,也是必要的。