骨科机器人在骨盆骨折治疗中的突破与局限
2025-10-13 来源:骨科临床与研究杂志


作者:首都医科大学附属北京积水潭医院创伤骨科国家骨科医学中心    吴新宝


骨盆骨折在创伤骨科中占比虽小,但由于解剖位置深,结构复杂,手术难度极高,尤其是不稳定型骨折,病死率高达8%~37%。骨盆骨折治疗的核心难题之一在于骨折的复位,传统开放手术虽可直视下实现骨折复位,但手术创伤大、出血多、并发症发生率高。21世纪以来,微创技术因切口小、软组织损伤轻、患者术后恢复快等优势,已成为当下骨盆骨折治疗领域的重要发展方向。然而,微创技术对闭合复位精度及术中影像引导的要求极为严格,往往需反复透视确认,辐射暴露高;同时闭合复位操作难度大,高度依赖术者经验,学习曲线较长。此外,在徒手微创手术过程中,骨盆骨折复位的维持常需多名助手持续牵引,显著增加了人力成本及辐射风险。临床实践中,部分病例常因复位困难,最终不得不转为传统开放手术,行切开复位内固定术。近年来,随着计算机导航与机器人辅助技术在创伤骨科领域的迅速发展,为上述难题提供了新的临床解决路径,有效推动了骨盆骨折微创技术的进一步发展。


骨盆骨折微创治疗的发展


微创复位:骨盆骨折的闭合复位一直是微创治疗的瓶颈。传统骨盆骨折闭合复位最初依靠徒手操作,需多位助手配合,并借助C臂反复透视确认骨折端对齐,人力成本较高。为此,Matta等率先设计了骨盆复位架,通过多方向施力以克服徒手方法的局限;Lefaivre等又在此基础上推出了Starr骨盆复位架,使闭合复位更加稳定可靠。国内也针对亚洲人群特点,研发了带解锁伸缩装置的301复位系统,实现了与术中CT联用的可视化操控。但即便如此,持续透视仍难以解决辐射问题,复位过程依旧严重依赖操作者经验。近年来,北京积水潭医院在智能手术规划与复位力学辅助等关键技术领域实现了突破,自主研发了骨盆骨折复位机器人系统,并于2023年获得国家三类医疗器械注册证。该机器人基于镜像对称理论,算法自动生成最佳复位方案,机械臂按预定轨迹避开骨性阻挡,无须反复透视,也无须手术团队持续牵引。目前报道显示,该机器人骨盆骨折闭合复位成功率高达100%,骨折复位优良率高达95%,已在全国开展推广应用,为骨盆骨折的微创治疗指引新方向。


微创固定:经皮骶髂螺钉置入已是后环骨折微创固定的常规治疗。自Matta等在20世纪80年代末提出开放式骶髂螺钉置入,再到1993年Chip等将之改良为经皮通道螺钉,外科手术不断向口袋式切口演进。然而,骶髂区解剖复杂,邻近神经血管,单纯依赖C臂透视的徒手置钉仍难以兼顾安全与效率。导航技术的出现开启了更精确的经皮置钉时代。CT引导下的螺钉置入,使孔位规划和穿刺角度可视化,大幅缩短了学习曲线;随后计算机导航的加入,不仅提升了置钉精度,也显著减少了术中辐射剂量。近年来,机器人技术在骨科领域的落地更是进一步提升了手术精度。沿智能规划模块计算出的螺钉路径,机械臂仅需一次精准对位即可完成固定,手术时间、透视时间、出血量以及低并发症率均优于传统方式。


机器人应用的临床挑战与优势


骨盆骨折复位质量评估的挑战     骨盆环骨折的独特性使得复位质量评估异常困难。与四肢长骨骨折不同,骨盆骨折至少包含前环和后环2处损伤。在手术复位过程中,即使后环得到满意复位,前环仍可能存在移位。因此,准确评估骨盆骨折移位及制定复位方案需采用三维整体视角进行综合判断。相较于四肢骨干骨折治疗中普遍接受的“对线对位”原则以及关节内骨折强调的“解剖复位”标准,骨盆骨折的复位标准尚未达成统一共识,且复位质量的评估面临较大挑战。目前,临床应用最广泛的评估方法是由Matta等于1996年提出的影像学标准,该标准基于骨盆正位、入口位和出口位X线片中移位最大部位的测量结果进行分级。然而,该评估方法的测量准确性尚未经过系统性研究验证,存在一定局限性。2009年,Lefaivre等提出了基于骨盆对称性的新型评估标准,将对称性作为评估复位质量的重要参数。尽管,近年来诸多学者尝试通过各种影像学方法量化骨盆复位质量,但均未获得广泛认可。此外,复位质量与患者功能恢复间的关系也未明确,缺乏高等级临床研究证据支撑。机器人辅助技术引入三维空间复位概念,借助精准规划与实时导航,使复位效果更为直观与精准,但如何构建一种兼顾解剖学精准度和功能预后的复位评估新体系,仍是亟待解决的学术难题。未来研究需借助人工智能技术和高质量临床队列研究,建立与患者长期功能预后相关的骨盆骨折复位质量标准。


机器人辅助骨盆骨折治疗的独特优势     提高复杂移位骨盆骨折的治疗效率:传统的微创手术缺少可靠的复位技术和辅助工具,复杂移位的骨盆骨折往往需要反复尝试复位,手术时间长,辐射暴露次数多。机器人辅助复位骨盆骨折可以在三维空间中分析骨折移位形态,并通过术前精准规划、模拟复位路径,术中有效把持、实时导航,为解决复杂移位骨盆骨折复位难题提供切实可行的临床方案。


提高老年脆性骨盆骨折治疗的安全性:随着人口老龄化进程的加速,老年人口比例的增加,脆性骨盆骨折的发生人数不断上升。对于老年脆性骨折患者,长期卧床易导致肺部感染、下肢静脉血栓、压疮等严重并发症,并可能伴随持续性慢性疼痛,显著降低生活质量并增加死亡风险。因此,治疗策略应借鉴老年髋部骨折的治疗理念,尽量避免因保守治疗引发长期卧床的后果。然而,由于老年患者常合并多种基础疾病,身体状况差,难以耐受传统开放手术带来的创伤应激,术后感染和死亡风险较高。此外,老年患者骨质疏松严重,传统徒手复位反复操作易造成固定针松动或引发新的骨折,加之血管弹性下降,复位操作幅度过大,易造成血管损伤。因此,如何有效且微创地治疗老年脆性骨盆骨折一直是创伤骨科面临的难题。复位机器人的精准、微创优势可有效解决上述问题。机器人复位系统通过多针把持固定和下肢弹性牵引,能够合理分配复位力量,避免因瞬时应力过大而导致把持针松动或骨折;同时,机器人系统术前借助三维CT完成个性化复位路径规划,术中配合实时三维导航,具备高度的目标导向性,通常可一次操作完成复位,避免传统方法中反复调整带来的一系列不良后果。研究发现,机器人闭合复位内固定技术治疗老年脆性骨盆骨折成功率高,患者术后康复速度快,体现了机器人技术在脆性骨盆骨折治疗中的显著优势。


伴有骨盆骨折的多发创伤患者早期治疗的可靠性:伴有骨盆骨折的多发伤患者的治疗理念经历了从早期全面治疗(ETC)向损伤控制骨科(DCO)的演变。ETC强调早期骨折全面修复以降低病死率及并发症,但骨盆骨折手术创伤大、出血多,术中创伤容易诱发二次打击,进一步加剧机体炎症反应甚至危及生命。而DCO强调救治生命为第一原则,早期尽快完成损伤控制。对于合并骨盆骨折的严重创伤患者,骨盆骨折急诊仅允许行简单固定,待稳定的窗口期到来再行最终手术,然而这种治疗方式常因错过手术时机导致新鲜骨盆骨折变成陈旧性骨折,再治疗难度极大,很多患者因此终身残疾。而机器人技术的引入有效提升了骨盆骨折闭合复位内固定术的成功率,手术操作时间缩短,术中出血量减少,明显降低了手术创伤对急性损伤患者的生理应激;同时有效避免了骨盆骨折患者因延迟治疗引发的畸形愈合,降低了终身残疾风险。


技术推广与远程医疗的便捷性:我国的医疗资源分布不均,区域性差异显著,而骨盆骨折手术难度大、对医生技术要求高,因此基层医院很难普遍开展此类手术。机器人手术技术学习曲线短,显著降低了骨盆骨折微创手术的技术门槛,便于基层医院快速掌握和应用,让更多患者从先进技术中获益。此外,借助5G通信技术的远程医疗模式,专家可远程操控机器人完成手术,显著改善了偏远地区专科医生缺乏的状况。这种技术创新极有助于优质医疗资源真正下沉到基层,缩小不同地区之间的医疗水平差距,惠及更多患者。


机器人辅助技术应用的现实挑战与展望


现存挑战:虽然机器人辅助治疗骨盆骨折显示出良好前景,但实际临床应用中仍面临几大突出问题:(1)高成本制约临床推广:机器人设备的采购及维护成本高昂,基层医院难以承担,实际普及面临较大经济阻力。如何降低成本、简化系统并实现性价比最大化,成为重要研究方向。(2)现有机器人功能单一:临床应用中机器人通常只具备单一的复位或固定功能,缺乏整合式平台,实际操作过程中仍需在多个设备间频繁切换,降低了使用效率。因此,功能整合是未来技术开发的重点方向。(3)医疗人员培训不足:机器人技术对医师操作技术和知识储备要求较高,然而目前系统的培训机制尚不健全,大量临床医生对机器人技术缺乏实操经验,影响了技术的安全性与推广速度。


未来发展:(1)建立以复位和固定功能为一体的智能化机器人治疗平台,简化设备结构,提高系统集成度,从根本上提高设备的实用性及经济性。(2)开展以功能康复为导向的临床研究,尝试建立兼顾解剖精准度与功能康复效果的复位评估新标准,借助大数据、AI技术推动标准化临床路径的建立。(3)推动制定机器人技术的临床指南和规范化培训方案,通过线上线下结合的方式加快培养专业人才,促进基层医院对新技术的掌握与普及。


上所述,机器人辅助治疗骨盆骨折技术发展迅速,短短数年内已实现从实验室到临床的快速转化,显著提升了微创手术精准度与效率,在复杂移位及老年脆性骨折中的临床优势已得到初步验证。然而,成本高昂、功能模块分散及专业培训不足仍制约其大范围应用。未来应聚焦复位-固定一体化智能平台建设,完善基于功能预后的复位质量评估体系,并制定标准化临床路径与培训方案,以充分发挥机器人技术潜力,推动其在骨盆骨折微创治疗领域的广泛落地与价值实现。


来源:骨科临床与研究杂志2025年9月第10卷第5期

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