机器人辅助人工关节置换的应用现状与前景

近年来, 随着进口骨科机器人的引入和国产骨科机器人的研发与应用, 机器人辅助人工关节置换被越来越多的国内骨科医生应用于临床。机器人辅助系统可以提高手术的精确度, 但同时也有很多学者质疑它的临床意义, 因具存在手术时间延长、需要较长的学习曲线、增加医疗花费以及与机器人相关的并发症等。随着技术的不断普及与改进, 机器人辅助手术的不利因素也有逐渐改变的趋势。因此, 只有提高对机器人辅助人工关节置换的认知, 才能促进相这一交叉学科在骨科的应用。本文从机器人可提高假体安放位置的精确性、更好地实现个性化术前计划两方面阐述机器人在辅助关节置换方面的优势;从学习曲线、经济学因素及相关并发症方面叙述其可能存在的不足;最后基于当前的临床现状, 指出未来的应用方向。     

前后联合入路全髋关节置换术治疗髋关节融合或强直

目的评估前后联合入路(Gibson后外侧入路+改良Hardinge入路)全髋关节置换术(total hip arthroplasty, THA)治疗髋关节融合或强直的安全性和有效性。方法回顾性分析2015年1月至2020年12月于上海长征医院治疗的37例因髋关节融合或强直而行THA的患者资料, 男28例、女9例;年龄(47.9±12.0)岁(范围26～72岁);强直性脊柱炎累及髋关节23例、陈旧性化脓性关节炎致髋关节融合9例、髋臼或股骨颈骨折后创伤性关节炎致髋关节融合5例。手术采用前后联合入路THA。评估内容包括手术时间、术中失血量、输血量、输血率、Harris评分、髋关节活动度、并发症等, 术后行髋关节X线片评估髋臼杯外展角、前倾角和股骨柄假体固定情况、假体周围骨溶解和异位骨化情况。结果 37例患者的手术时间为(147.6±16.8)min(范围129～190 min), 术中失血量为(850.0±10.8)ml(范围600～1 200 ml), 输血率为59%(22/37), 输血量为(420±45.0)ml(范围0～800 ml)。所有患者均获得随访, 随访时间为(4.2±0.9...     

5G远程机器人辅助全髋关节置换术治疗大骨节病致髋关节病变

目的探讨5G远程机器人辅助全髋关节置换术治疗大骨节病致髋关节病变的早期疗效。方法回顾性分析2020年11至2021年11月在昌都市卡若区人民医院治疗的55例(59髋)大骨节病致髋关节病变患者资料, 按照全髋关节置换手术方式分为常规手术组及5G远程机器人辅助手术组(简称机器人组);其中2例患者双侧髋关节均采用常规手术, 2例患者双侧髋关节分别接受常规手术及机器人辅助手术, 其余患者均为单髋手术。常规组30例(32髋), 男16例(17髋)、女14例(15髋), 年龄(56.56±9.33)岁(范围36～76岁);机器人组27例(27髋), 男10例、女17例, 年龄(55.41±10.90)岁(范围24～79岁)。术前记录Harris评分, 并通过X线片测算股骨偏心距(femoral offset, FO)和双下肢长度差(leg length discrepancy, LLD)。远程通信图像及音频信号传输的平均延迟时间为(172.28±36.58) ms, 数据包丢失率为1.08%。术后24 h测量FO和LLD, 并测算髋臼外展角及前倾角。末次随访时评估Harris评分。比较两组的手术时...     

髋关节翻修术中应用数字设计3D打印定制带翼臼杯重建髋臼严重骨缺损

目的探讨髋关节翻修术中应用数字设计3D打印定制带翼臼杯重建髋臼严重骨缺损的早中期疗效。方法回顾性分析2017年2月至2021年8月无锡市人民医院关节外科在髋关节翻修术中应用数字设计3D打印定制带翼臼杯重建髋臼严重骨缺损10例患者的资料, 男5例、女5例, 年龄(73.6±8.1)岁(范围62～87岁), 左、右侧各5例。髋臼严重骨缺损Paprosky分型:ⅢA型2例、ⅢB型8例。术前薄层CT数据逆向重建数字骨盆, 计算机设计一体式带翼臼杯5例、分体式带翼臼杯5例, 其中复合一体式垫块3例。翻修手术中严格按照设计方案进行臼杯放置及固定。记录手术时间、术中出血量、血管和神经损伤、术后感染及脱位等并发症发生情况, 随访时评估髋关节Harris功能评分, 通过骨盆X线片测量旋转中心高度、水平位置, 并评估假体稳定性。结果术中臼杯放置及固定过程顺利, 手术时间为(147.9±48.3)min(范围96～212 min), 术中出血量为(730.4±262.6)ml(范围500～1 300 ml)。随访时间为(40.8±18.7)个月(范围16～70个月)。术前髋关节Harris功能评分为(28....     

三维术前规划辅助全髋关节置换术治疗发育性髋关节发育不良继发骨关节炎

目的分析三维术前规划辅助全髋关节置换治疗发育性髋关节发育不良继发骨关节炎的临床疗效。方法回顾性分析2019年10月至2021年3月接受初次单侧人工全髋关节置换术的80例CroweⅠ～Ⅲ型发育性髋关节发育不良继发骨关节炎的患者资料, 男18例、女62例;年龄(55.7±10.4)岁(范围41～72岁)。三维规划组的40例患者采用下肢全长CT扫描数据在三维重建软件上规划假体型号及安装角度并计算下肢长度差和股骨偏距;常规规划组的40例患者采用常规胶片测量法进行术前规划, 根据术前的测量数据及术中双下肢比对的方法计算下肢长度差。比较两组术后双下肢长度差及髋关节偏心距、Harris髋关节功能评分、手术时间、术中失血量和并发症的发生率。结果 80例患者均顺利完成手术, 统一随访至术后3个月。三维规划组的手术时间为(70.9±7.7) min, 术后下肢长度差为(2.78±1.31) cm, 髋关节偏心距差为(2.43±1.41) cm, 术后1周的髋关节功能评分为(75.67±3.35)分;对照组为手术时间为(81.6±13.3) min, 术后下肢长度差为(5.35±2.15) cm, 髋关节偏...     

国产人工智能与骨科机器人在关节置换手术中的应用现状与前景

近年来, 人工智能与骨科机器人作为医疗领域的研究热点以及重要发展方向, 为骨科手术提供了精确的术前规划以及手术导航。人工智能与骨科机器人可以真正实现关节置换手术精准化。人工智能在关节疾病影像诊断、图像分割、术前规划等方面具有巨大的优势, 通过更加精确的智能图像分割、更加快捷准确的术前规划可有效降低复杂初次关节置换及翻修术的手术难度, 降低临床医生与工程师的沟通成本, 理论上可以提高假体选择的准确性。骨科机器人基于X线片或CT扫描信息, 在精准术前规划的基础上进行术中的精准骨骼操作, 避免术者经验及操作带来的偏差, 实现不同级别医生手术水平的同质化, 降低关节置换手术的学习曲线, 在复杂手术中具有理论上的优势。     

全髋关节置换术后双下肢不等长的评估与处理策略

双下肢不等长(LLD)是全髋关节置换术(THA)后的常见并发症。在保证髋关节稳定性, 即良好的假体位置和软组织张力的前提下, 术后双下肢等长能提高患者的满意度。术前对患者进行综合评估有利于预防术后LLD的发生, 因此, 术前应详细分析骨盆-脊柱状况和LLD的类型及原因。术中结合触摸髌骨位置、克氏针定位及参考股骨头中心和大转子尖的位置关系等方法来调整肢体长度。术后需明确区分真性LLD和功能性LLD, 根据患者的症状和双下肢长度差异, 制定合理的治疗方案。本文通过回顾最新文献, 结合临床实践经验, 总结了THA术后LLD的研究现状, 以期对关节外科医师对该手术后并发症的深入了解有所帮助。     

MAKO机器人辅助全膝关节置换术的学习曲线

目的探讨MAKO机器人辅助全膝关节置换术的学习曲线。方法纳入2021年5月至2022年9月施行MAKO机器人辅助全膝关节置换术患者136例, 男37例、女99例;年龄(65.53±7.01)岁(范围54～80岁)。原始疾病均为单侧膝关节骨关节炎。手术分别由三名术者分别完成, 术者1完成61例、术者2完成47例、术者3完成28例。记录术中参考架安装、显露、股骨注册、胫骨注册、软组织平衡、截骨、假体植入的时间, 假体型号及术后X线片下肢力线。初始10例与最终10例总手术时间、初始10例与最终10例各手术步骤时间、术前规划与术后X线下肢力线角度比较采用比较配对样本t检验。对截骨时间累积和(cumulative sum control chart, CUSUM)学习曲线进行曲线拟合, 以R2判断拟合优度。结果 3名术者的总手术时间分别为(114.3±25.1) min、(109.8±10.9) min和(118.6±15.1) min。三名术者最终10例截骨时间均较初始10例减少, 术者1初始10例和最终10例截骨时间分别为(13.5±3.41) min和(8.0±1.58) min(t=4....     

机器人辅助与常规全髋关节置换术早期疗效及患者满意度的比较

目的探讨机器人辅助全髋关节置换术(total hip arthroplasty, THA)与常规THA术后早期疗效及患者满意度的差异。方法回顾性分析北京大学第三医院骨科在2019年9月至2022年2月因骨关节炎、股骨头坏死等原因接受由同一名术者使用同一品牌假体单侧初次THA手术患者171例。根据手术方式分为机器人辅助组和常规手术组。术后摄骨盆正位及髋关节穿桌侧位X线片, 观察两组患者总失血量、输血率、住院时间、术后并发症、术后髋臼假体前倾角及外展角、髋臼假体位于Lewinnek和Callanan安全区的比例、疼痛视觉模拟评分(visual analogue scale, VAS)、Harris髋关节功能评分、生活质量评分(quality of life, QOL)及患者满意度评分。结果两组患者性别、年龄、身高、体重、体质指数、手术侧别、术前血容量及术前Harris髋关节功能评分的差异均无统计学意义(P>0.05)。2例患者因骨质疏松症导致机器人定位螺钉松动, 术中改为常规手术。常规手术组87例术后随访时间为(19.7±6.8)个月, 机器人辅助组84例为(18.6±5.4)个月,...     

机器人辅助在股骨头坏死全髋关节置换术中的应用

目的探讨机器人辅助全髋关节置换术(total hip arthroplasty, THA)治疗股骨头坏死的近期临床疗效。方法回顾性分析2018年8至12月因股骨头坏死行MAKO机器人辅助THA的患者23例32髋(MAKO THA组),随机抽取相同时间段因相同诊断行常规THA的患者23例32髋(常规THA组)。两组患者性别、侧别、年龄、身高、体重、体质指数、国际骨循环研究协会(Association Research Circulation Osseous, ARCO)分期、术前Harris髋关节评分、西安大略和麦克马斯特大学(Western Ontario and McMaster Universities,WOMAC)骨关节炎指数、下肢长度差的差异均无统计学意义。MAKO THA组在机械臂的辅助下进行髋臼侧磨削和假体安装,在MAKO系统的反馈下行下肢长度及偏心距调整,其余术中操作与术后处理同常规THA组。比较两组手术时间、并发症发生率、术后影像学参数(外展角、前倾角、下肢长度差、偏心距差),MAKO手术计划与术后X线片髋臼假体位置的一致性,MAKO手术计划与术后CT髋臼假体外展角和前...     

血液管理方案对日间全髋关节置换术中失血量及输血率的影响

目的探讨改良血液管理方案对日间全髋关节置换(total hip arthroplasty, THA)术中失血量及输血率的影响。方法回顾性分析2019年1月至2021年12月125例行日间THA手术的患者资料, 按照血液管理方案分为原方案组(切皮前10 min静脉输注1 g氨甲环酸)和改良方案组(原方案+关闭切口前关节腔内局部喷洒2 g氨甲环酸+术后3 h静脉输注1 g氨甲环酸+术后第1天静脉输注1 g氨甲环酸)。原方案组52例, 男32例、女20例, 年龄(58.5±9.8)岁(范围39～69岁), 包括发育性髋关节发育不良(CroweⅠ～Ⅱ度)13例、股骨头坏死24例、髋关节骨关节炎10例、强直性脊柱炎累及髋关节3例、股骨颈骨折2例;改良方案组73例, 男43例、女30例, 年龄(55.8±10.4)岁(范围42～67岁), 发育性髋关节发育不良(CroweⅠ～Ⅱ度)17例、股骨头坏死32例、髋关节骨关节炎16例、强直性脊柱炎累及髋关节7例、股骨颈骨折1例。主要观察指标为术中失血量、术前-术后第1天的血红蛋白、红细胞压积的差值及输血率, 次要观察指标为术后2周进行下肢血管超声检查是否...     

髋关节置换术后股骨近端假体周围骨折的内固定组合方式

目的探讨髋关节置换术后股骨近端假体周围骨折的内固定组合方式。方法回顾性分析2008年5月至2022年3月58例人工髋关节置换术后假体周围骨折患者的资料, 男31例、女27例;年龄(75.5±18.2)岁(范围35～95岁)。全髋关节置换39例, 半髋关节置换19例;生物型假体37例, 骨水泥型假体21例;于术中发生假体周围骨折6例、术后52例。骨折通用分型系统(unified classification system, UCS):UCS Ⅳ.3A1型2例、3A2型1例、3B1.1型19例、3B2.1型25例、3B3型2例、3C型9例。骨折部位:股骨A区(大转子)3例、B区(股骨柄周围)46例、C区(股骨柄尖端以远)9例。内固定由主辅固定组成, 主要固定方式为钢丝或钛缆环扎、锁定加压钢板、锁定附加钢板固定, 辅助固定方式为钛缆环扎, 要求覆盖A、B、C三区形成整体平衡固定。比较不同内固定组合的改良Harris评分(modified Harris Hip Scores, mHHS)、钢板长度、工作长度及螺钉数。结果随访时间为(54.2±21.6)个月(范围11～86个月)。所有患者于术后...     

机器人辅助与传统方法行全髋关节置换术后下肢长度差异比较

目的比较机器人辅助与传统方法行全髋关节置换术(total hip arthroplasty, THA)术后下肢长度差异(leg length discrepancy, LLD)。方法回顾性分析2019年1月至2020年5月, 分别采用机器人辅助和传统方法行THA患者资料, 其中机器人辅助行THA组(机器人组)38例(54髋), 男18例, 女20例;年龄(53.5±13.6)岁;BMI为(26.2±3.4)kg/m2;股骨头坏死21例(32髋), CrownⅠ、Ⅱ型先天性髋关节发育不良17例(22髋)。传统方法行THA组(常规组)38例(54髋), 男19例, 女19例;年龄(52.3±14.7)岁;BMI为(25.7±2.9)kg/m2;先天性髋关节发育不良19例(30髋), 股骨头坏死19例(24髋)。比较两组的手术时间、术后LLD、Harris评分、关节遗忘评分、术前与术后LLD的差值, 同时评价手术方法与髋关节长度变化的相关性。结果机器人组手术时间为(73.3±14.1)min较常规组[(59.3±12.6)min]长, 两者比较差异有统计学意义(t=2.732, P=0.00...     

非股骨转子下短缩截骨全髋关节置换术治疗CroweⅣ型髋关节发育不良

目的探讨非股骨转子下短缩截骨全髋关节置换术治疗CroweⅣ型发育性髋关节发育不良(developmental dysplasia of the hip, DDH)的有效性和安全性。方法回顾性分析2013年1月至2021年9月于海军军医大学长征医院接受非股骨转子下短缩截骨全髋关节置换治疗的单侧CroweⅣ型DDH患者46例, 男6例、女40例, 年龄(41.2±7.2)岁(范围25～61岁)。术中通过运动中心适度上移、股骨距逐级截骨、股骨假体适当下沉和软组织充分松解的技术, 实现股骨头复位。记录手术时间、出血量、输血量, 评估Harris髋关节功能评分、患者满意度、Trendelenburg征、肢体长度、骨盆倾斜程度及并发症发生情况。结果 46例均顺利完成手术, 随访时间为(72.2±8.8)个月(范围8～101个月)。手术时间为(97.2±12.0)min(范围84～112 min);术中出血量为(550±60)ml(范围350～850 ml)。至末次随访时, 无患者出现假体周围感染和骨折, 无假体周围骨溶解和假体松动表现, 无患者需要进行翻修手术。Harris评分从术前的(42.5±...     

膝关节肿瘤型假体非感染性失败骨水泥固定翻修术的疗效

目的探讨非感染因素导致的膝关节肿瘤型假体失败病例进行骨水泥固定翻修的临床效果。方法回顾性分析2002年2月至2020年8月北京大学人民医院骨与软组织肿瘤治疗中心128例膝关节肿瘤型假体失败接受骨水泥固定翻修手术患者的临床资料, 男71例、女57例, 年龄(33.5±15.4)岁(范围8～77岁)。128例患者中骨肉瘤73例、骨巨细胞瘤38例、未分化肉瘤8例、软骨肉瘤4例、Ewing肉瘤2例、纤维肉瘤2例、滑膜肉瘤1例。假体翻修部位:股骨远端假体105例、胫骨近端假体23例。翻修原因:无菌性松动64例、假体部件损坏47例、肿瘤复发17例。经初次骨水泥固定翻修术后失败19例, 其中16例接受了二次骨水泥固定翻修术。主要观察指标为假体生存情况、手术时间、术中出血量、流行病学数据、手术相关并发症及美国肌肉骨骼肿瘤协会(Musculoskeletal Tumor Society, MSTS)93膝关节功能评分等。结果 128例初次骨水泥固定翻修患者的随访时间为(127±33)个月(范围6～326个月)。初次翻修手术后发生并发症25例(19.5%), 其中导致假体寿命终结19例(14.8%), 包...     

非接触式低频超声清创技术治疗假体周围感染早期效果的前瞻性单臂临床研究

目的探讨非接触式低频超声清创技术治疗假体周围感染(PJI)的早期效果。方法前瞻性纳入2021年8月至2022年1月新疆医科大学第一附属医院骨科应用非接触式低频超声清创技术治疗的符合纳入和排除标准的假体周围感染患者。参考2016年肌肉与骨骼感染协会对PJI的诊断标准进行感染诊断。所有患者在机械清创完成后使用8 mm手持式非接触低频超声探头在整个术区进行超声清创(功率90%、频率22.5 kHz, 每次持续10 s, 暂停3 s, 共5 min)。期间通过移动探头在术区所有软组织、骨界面及金属假体表面[行保留假体清创术联合抗菌药物(DAIR)治疗者]之间反复振荡。对髋关节股骨髓腔和膝关节股骨髓腔及后方关节囊, 使用特制直角探头充分振荡。超声振荡前后各抽取术区液体20 ml分别注入需氧培养瓶及厌氧培养瓶行病原菌培养。采用Harris髋关节评分和美国特种外科医院(HSS)膝关节评分评估患肢功能。治疗失败定义为同一关节感染复发。患者术后1个月、3个月、6个月、1年及之后每年门诊随访一次, 随访截止时间为2022年8月。各种观察数据的比较采用配对t检验、秩和检验、Mann-WhitneyU检验或χ...     

机器人辅助全膝关节置换围手术期总出血量的研究

目的探讨机器人辅助全膝关节置换(total knee arthroplasty, TKA)的围手术期总出血量。方法回顾性分析北京协和医院2022年2至6月接受初次单侧TKA的60例膝关节骨关节炎患者资料, 根据是否接受机器人辅助手术分为机器人辅助组和常规手术组。机器人辅助组32例, 男6例、女26例, 年龄(70.22±5.88)岁(范围57～79岁);左侧14例、右侧18例;Kellgren-Lawrence分级:Ⅱ级1例、Ⅲ级14例、Ⅳ级17例。常规手术组28例, 男5例、女23例, 年龄(68.61±6.79)岁(范围57～87岁);左侧16例、右膝12例;Kellgren-Lawrence分级:Ⅱ级2例、Ⅲ级12例、Ⅳ级14例。两组患者基线资料的差异无统计学意义(P>0.05)。记录两组患者术后血红蛋白、红细胞压积及其下降值, 比较两组患者围手术期的膝关节活动度和美国特种外科医院(Hospital for Special Surgery, HSS)评分。结果所有患者均顺利完成手术并获得随访, 机器人辅助组随访时间(9.93±0.83)个月(范围8～11个月), 常规手术组...     

限制性假体对全膝关节置换术后假体周围感染二期翻修效果的影响

目的比较采用高或低限制性假体对初次全膝关节置换术后假体周围关节感染(periprosthetic joint infection, PJI)二期翻修术后膝关节功能及感染控制效果的影响。方法回顾性分析2019年2月至2022年2月于上海交通大学附属第六人民医院接受全膝关节翻修术的患者40例, 按照初次全膝关节置换假体的种类分为低限制性假体组和高限制性假体组。低限制性假体组28例(28膝), 男12例、女16例, 年龄69.0(63.0, 74.0)岁, 体质指数为(25.18±0.55) kg/m2;高限制性假体组12例(12膝), 男5例、女7例, 年龄66.5(65.0, 71.5)岁, 体质指数为(23.94±0.51) kg/m2。均采用二期翻修术治疗, 低限制性假体组1例使用旋转铰链膝RHK、27例使用髁限制性假体LCCK;高限制性假体组3例使用旋转铰链膝RHK、1例使用髁限制性假体PFC Sigma MBT、8例使用髁限制性假体LCCK。比较两组患者手术前后的关节活动度(range of motion, ROM)、美国膝关节协会评分(Knee Society score, K...     

仿生表面髋关节假体生物力学性能的有限元分析

目的比较传统表面髋关节假体和仿生表面髋关节假体的生物力学性能。方法选用Sawbone数字模型(型号3908, 左侧, 中号)作为研究对象, 通过Mimics 21.0软件重建股骨实体化模型, 利用Solidworks 16.0软件建立假体模型, 包括传统和仿生(1～4型)表面髋关节股骨侧假体的三维模型并装配, 其中仿生1～4型假体螺钉交叉位置距压力螺钉顶部分别为20.22 mm、30.12 mm、32.17 mm和37.76 mm。在Workbench 18.2软件中划分网格并对材料赋值, 模拟缓慢行走单足负重下的受力, 测量整个模型的力学分布特征并得到应力分布云图。结果传统和1～4型仿生表面髋关节股骨侧假体的骨-假体柄交界处峰值应力分别为32.18 MPa、13.80 MPa、15.01 MPa、23.46 MPa和34.51 MPa。随着交叉处远离股骨顶部, 1～4型仿生表面髋关节股骨侧假体的交叉处峰值应力分别为37.98 MPa、48.60 MPa、54.80 MPa和53.87 MPa。传统假体和1～4型仿生表面髋关节假体股骨颈上方应力峰值分别为8.00 MPa、7.80 MP...     

血清学指标诊断慢性假体周围感染的性别差异

目的探讨血清C反应蛋白(C-reactive protein, CRP)、红细胞沉降率(erythrocyte sedimentation rate, ESR)、血小板(platelet, PLT)、纤维蛋白原(fibrinogen, FIB)及D-二聚体诊断慢性假体周围感染(periprosthetic joint infection, PJI)的性别差异。方法回顾性分析2013年1月至2021年12月新疆医科大学第一附属医院关节外科收治的470例接受人工关节翻修的患者, 根据性别及疾病诊断分为四组:男性慢性PJI组78例、男性无菌性松动组108例、女性慢性PJI组95例、女性无菌性松动组189例。收集患者术前CRP、ESR、PLT、FIB及D-二聚体等血清学结果。采用受试者工作特征(receiver operating characteristics, ROC)曲线确定CRP、ESR、PLT、FIB及D-二聚体诊断不同性别的慢性PJI的最佳截断值, 并计算其灵敏度及特异度。通过比较不同指标的曲线下面积(area under curve, AUC)分析该指标的诊断效能。结果男性慢性P...