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新時代的寵兒——機器人輔助全髖關節置換

2021-09-28寵物

專家簡介:王波,上海長征醫院骨科醫院關節外科副主任醫師,副教授 。在上海長征醫院關節外科長期從事關節外科專業,主要研究方向為股骨頭壞死保頭治療、髖膝微創關節置換及人工關節置換感染與松動。在人工關節外科,關節矯形及股骨頭壞死保頭治療方面積累了豐富的臨床經驗,建立股骨頭缺血性壞死「長征分型」。同時擅長於高度脫位先天性髖關節發育不良、嚴重膝關節畸形等復雜初次人工關節置換及髖關節翻修等復雜手術。

全髖關節置換機器人

隨著骨關節炎等關節退行性病變發病率的升高以及人們對於生活質素要求的提高,關節置換手術的需求量也持續增加。如何延長義肢壽命,提高術後患者的舒適度以及降低翻修的風險一直以來都是關節醫生急於解決的問題。相比於其他關節置換,髖關節的置換義肢位置變異度大,手術更加復雜,因此手術效果的關鍵因素是醫師的手術技術,人為的失誤和不足造成了義肢安放位置的不準確,會導致義肢使用壽命縮短、下肢不等長、義肢早期松動、脫位、骨折等並行癥。隨著技術的發展,機器人手術技術的發展,機器人輔助全髖關節置換在骨科中的套用越來越廣泛,並且由於其義肢安裝的精確性和準確度,其逐漸成為手術界「新時代的寵兒」。

全髖關節置換機器人是指在髖關節置換手術過程中,由經過嚴格培訓的醫生操控的、能夠根據醫生的方案執行手術的先進醫療器械。

手術機器人系統主要包括:

「大腦」——主控電腦系統;

「眼睛」——光學跟蹤系統;

「手臂」——機械臂主機。

對於全髖關節置換術來說機器人主要的作用是術前確定義肢大小、髖臼與股骨義肢的位置以及下肢長度調整。

機器人輔助全髖關節置換術的流程通常可以分為五大步驟:

①醫生用醫學影像器材為患者病竈拍片;

②機器人的「大腦」自動接收醫學影像並顯示在螢幕上,並用一些體表標誌點如髂前上棘等進行定位;

③醫生根據影像制定手術方案;

④在機器人「眼睛」的即時觀測下,機器人「手臂」引領醫生精準到達病竈部位;

⑤醫生透過機器人的「手臂」精準完成關節置換。

骨科機器人根據醫師與機器人之間的關系,可以分為主動型、半主動型和被動型三類。

主動型:

即使用機器人自主完成手術過程,在手術前向機器人系統中輸入手術方案,機器人即可獨立於醫生執行並完成手術,目前在臨床上套用較少;

半主動型:

是指機器人的操作由醫生參與控制,但醫生的操作又會被機器人系統根據規劃的路徑加以限制,即醫生與機器人共同操作;

被動型:

是指機器人系統本身不進行手術操作,醫生具有完全的主動控制權。在被動系統中,機器人的作用是為醫生提供所需的導航資訊,定位病竈並提供手術工具,目前在臨床中套用最廣泛。

此外,骨科機器人手術還可分為影像依賴型與非影像依賴型。影像依賴型是指在手術前利用影像學數據(主要是CT和MRI)在電腦軟件上三維地確定切除的骨量術前術後力線變化、義肢大小、下肢長度、偏心距重建等參數,在術前確定手術方案。同時,在手術進行前,再利用體表定位點進行一次定位,與術前計劃進行匹配,並在手術過程中隨時驗證手術方案。而非影像依賴型則是舍去了術前影像學檢查,因此這類系統可以減少手術費用、減少放射暴露,但缺點也在於不能在手術中即時觀測。

在髖關節置換術中,人工義肢植入的位置、力線、角度等是影響義肢發揮功能的重要因素。手術中如果髖臼或股骨義肢位置放置不良,術後出現撞擊、邊緣磨損、脫位、反復翻修的概率大大增加。

目前臨床上普遍認為,髖臼義肢應該安放在前傾5-25度,傾斜角在30-50度之間。目前國內骨科手術多采用傳統的「徒手操作」模式,手術效果過於依賴主刀醫生的經驗,大切口和高輻射量都可能會增加手術風險,手術的精確性和穩定性有待提高。

而隨著機器人輔助技術的套用,髖關節置換的誤差能達到毫米量級,有效增加了手術的精確度、提高了臨床療效和患者滿意度。對於髖關節置換手術,機器人輔助技術可以精確地解剖重建,以達到最理想的軟組織平衡、精確力線、恢復關節的正常動力學特點。此外,在中國存在著大量髖關節不良的患者,這類患者髖關節解剖差異大,更加增加了醫生精確手術的難度,而機器人輔助的套用能準確進行手術方案的設定,真正做到個人化手術。

但目前機器人輔助髖關節置換術在臨床上的套用仍然存在許多局限性,其中很大一部份原因來自於費用。一方面機器人手術需要交一筆不菲的「開機費」,大概在2-3萬元間不等,並且一個操作臂大約多收費1萬元,而髖關節置換術往往需要4個以上的操作臂;另一方面這些費用並未納入醫保,因此許多患者在臨床上都不會選擇進行機器人輔助手術。除此之外,機器人輔助手術存在的手術時間明顯延長、手術中突發情況應對能力低、術野暴露要求高、醫生學習成本高等缺點也影響著其在臨床上的推廣。

單純就現階段機器人輔助手術在全髖關節置換中的套用而言,除了常規全髖關節置換的手術指征外,其額外套用指征為:

①術前可獲得標準髖關節CT平掃的影像學數碼資料;

②手術區域具有相應的解剖標記點;

③患者可接受使用機器人手術所帶來的額外費用;

④患者可承受相對較長的手術時間;

⑤術者可熟練掌握及操作機器人手術。

全世界已經有很多醫院開展了機器骨科手術,雖然機器人手術尚不成熟,但其中機器人手術的成功不僅表明以機器人輔助外科手術是可行的,而且展示了機器人在外科手術中的巨大優勢。

盡管目前機器人手術在費用、時間方面的問題仍然難以解決,但目前國內臨床醫生和患者對機器人手術的接受度不斷增加,醫生不斷學習機器人手術技術,而機器人系統也在穩步發展當中,因此毫無疑問機器人輔助髖關節置換手術,甚至是所有機器人輔助手術未來具有廣闊的前景,並且逐漸成為了「時代的寵兒」。