基于機器人系統輔助的膝關節置換術綜述

吳江天 胡鑫陽

【摘 要】本文介紹機器人系統的分類及操作流程，最終分析出其優勢。

【關鍵詞】機器人系統;膝關節置換術;常規手術

機器人系統的分類

機器人系統可分為三大類型：被動型系統，半自動型系統或全自動型系統。⑴被動型系統：醫生手動輸入患者膝關節各方位的數據，機器人系統返回醫生所需要的信息，例如截骨夾角和骨線解剖軸的準確性，醫生具有是否采納信息的決策權。[1]⑵半自動型系統：此類型機器人具備手術安全防御機制，通過視覺的文字信號，聽覺的聲音信號，觸覺的振動信號共同組成觸覺反饋。[2]在手術中，系統會測量空間的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。[3]⑶全自動型系統：無需操控機械臂，機器人單獨操作手術全部流程。

機器人系統在手術中的操作流程

（1）術前膝關節CT掃描[4]：采取膝位仰，令患者仰臥伸膝，CT掃描時射線與膝關節面的機械軸線夾角呈90度，確定解剖軸。（2）術前虛擬植入假體[5-6]：引入MRI掃描更深層細微的軟組織，例如髕腱、半月板、側副韌帶、滑膜等。結合CT掃描圖像的骨性結構，將上訴數據導入3D模型重構應用程序，測量各個部位的尺寸，利用導航系統測量矢狀位，冠狀位及旋轉對線的精確位置。根據關聯數據制作虛擬的個性化假體模型，將其導入至Mimics應用程序中進行虛擬植入。

（3）術中截骨[7]：根據術前向機器人系統預設的方案和數據，由系統全自動操控機器臂，實時規劃移動方位，向手術的部位進行亞毫米級精確度的3D截骨。（4）借助機械臂將假體植入患者膝關節內。

機器人系統操作手術的優勢

（1）提高手術的精確性：MAKO機器人在測量假體力線時比常規測量方法的精確度高。[8]Hampp等[9]研究發現，機器人系統對膝關節各個位面的定位更趨近于醫生的預設值。HyBAR[10]是混聯結構的固位機器人。在手術時，只需固定在患者的肢體上，確保數值浮動率滑向平穩的范疇，提高手術的精確值。⑵加強對軟組織的防護：Babar Kayan等[11]研究發現，運用常規和機器人系統的方法對30例膝關節骨關節炎的患者分為兩組實施手術，運用MASTI分類系統對兩組患者的軟骨組織損傷度進行評級，觀察兩組患者的發炎癥狀，結果是機器人系統手術對脛骨和股骨的損傷程度明顯優于常規手術。Kayani等[12]將30組實施常規方法的TKA與30組實施機器人系統輔助TKA的軟骨組織損傷度進行數據化分析，論證出機器人系統對關節損傷度更低。

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（作者單位：山東協和學院）