作者：蚌埠医科大学第一附属医院骨科组织移植安徽省重点实验室     张衡

随着全球人口老龄化的加剧，伴随着关节退行性疾病发病率的增长，髋膝关节置换的数量不断增加。在美国，预计到2030年，初次全膝关节置换（TKA）数量将达到348万，初次全髋关节置换（THA）数量将达到57．2万。我国虽没有人工关节登记系统，但据不完全统计，截至2019年，我国关节置换的数量已经超过每年95万例，年均增长率达19．96％。人工关节置换在缓解关节疼痛和重建关节功能方面取得了显著疗效，然而，仍然有18．6％全膝关节置换和7％全髋关节置换患者术后不满意。患者不满意的原因是多因素的，但精准化和个性化假体放置将有助于提高关节置换远近期临床疗效，降低并发症发生率，从而提高患者满意度。机器人辅助关节置换（RAA）可根据患者个体化解剖特点，实现精准化、个性化关节置换，且具有术者之间及自身良好的可重复性和一致性，是关节外科领域的一项革命性突破性技术。目前，RAA是关节外科的一个热点问题，其提高假体位置的精准性是否改善了临床疗效，是否增加了医疗负担，其标准化技术操作是否让患者及关节外科医师受益等方面仍然存在争议。本文就RAA的临床应用现状与展望予以述评，旨在为本领域的创新发展提供有价值的意见。

RAA临床应用优势

提高假体置入的精准性     THA髋臼假体位置不良可导致脱位、撞击、松动、磨损加剧，是翻修的主要原因之一。多数学者提倡将髋臼假体安装在Lewinnek“安全区”或Callanan“安全区”内，同时参考联合前倾角，以最大限度规避因假体位置不良而引起的并发症。KAMARA等开展了一项回顾性研究，100例人工后侧入路（MP）THA（MP组），100例透视辅助下前路（FA）THA（FA组），100例机器人后侧入路（RP）辅助THA（RP组），目标范围为髋臼杯外展角（30°～50°），前倾角（10°～30°）；MP组76％患者髋臼假体位置在目标范围，FA组84％患者髋臼假体位置在目标范围，RP组97％患者髋臼假体位置在目标范围。多项研究表明，相对于人工THA，机器人辅助THA可以显著提高髋臼假体置入位置的精准性。本期杨浩等开展国产机器人辅助THA病例对照研究，得到相似的结论。TKA假体位置不良是导致术后假体松动、不稳、疼痛、患者不满意的重要因素。提高假体置入位置的精准性和实现良好的软组织平衡有助于获得满意的临床疗效。人工TKA由于难以进行精准的术前规划和术中假体位置的实时调整，对术者的经验依赖性高，容易发生假体位置不良。机器人辅助TKA可以进行精确的术前规划、精准的术中截骨和假体位置的实时调整，从而实现假体的精准安装。

MA等报道使用MAKO机器人辅助TKA与人工TKA相比，有更准确的假体位置和更佳的早期临床功能学结果。ZHANG等进行系统综述认为机器人辅助TKA比人工TKA有更好的假体精确率和更高的临床评分，两种术式在血栓形成、感染、伤口愈合及其他并发症方面没有差异。本期胡家亮等对比了ROSA机器人辅助TKA与人工TKA的近期临床疗效和影像学结果，认为ROSA机器人辅助TKA治疗终末期膝骨关节炎患者，能提高假体安放位置的准确率以及下肢力线的精准度，早期临床疗效更佳。膝关节单髁置换术（UKA）术后平均6．5年翻修率为8．8％，牛津活动平台UKA10年假体生存率为85％。翻修的风险与错误的操作技术、假体位置不良和不准确的力线高度相关。BATAILLER等报道人工UKA有35％的病例胫骨平台假体冠状位有超过3°的位置不良。CITAK等开展了一项尸体研究，机器人辅助UKA（RAUKA）股骨和胫骨假体位置均方根误差分别为1．9mm、3．7°和1．4mm、5．0°；人工UKA股骨和胫骨假体位置均方根误差分别为5．4mm、10．2°和5．7mm、19．2°。BOUCH魪等进行一项系统综述和Meta分析认为：相对于人工UKA，RAUKA能实现更准确的截骨及下肢力线。

精确控制下肢长度差异和力线      THA术后下肢不等长（LLD）仍是一种常见的并发症，初次THA术后LLD发生率为1％～50％，术侧肢体延长比肢体短缩更常见，其中16％～32％的患者LLD＞10mm，差异范围为3～17mm。LLD的存在不仅会导致患者的步态异常，还可能引发一系列并发症，如假体脱位和松动、骨盆倾斜、坐骨神经痛、骶髂关节痛、腰背痛、脊柱侧弯等，导致患者满意度下降。SHIMIZU等比较了机器人辅助THA和人工THA假体位置及下肢长度差异，当LLD定义为5mm时，机器人辅助THA组发生率为8．3％，人工THA组发生率为18．2％。马明阳等对比机器人辅助后外侧入路（RPA）THA（RPA组，68例）和人工后外侧入路（PA）THA（PA组，86例），认为：当定义LLD＞3mm时，RPA有33例，PA组有57例，差异有统计学意义；当定义LLD＞5mm时，RPA组有20例，PA组有37例，差异无统计学意义；当定义LLD＞10mm时，RPA组有2例，PA组有5例，差异无统计学意义。自20世纪80年代，机械对线（MA）一直被认为是TKA下肢力线的“金标准”，其通过实现下肢中性对齐，在伸直和屈曲时平行且相等的内外侧关节间隙，使得负荷均匀地分布在假体上，从而减少假体磨损，提高假体生存率。然而，33％～54％的MA－TKA患者存在持续症状或功能障碍，因为在人群中只有5％～5．5％的人具有天然中性机械对准，健康人群中有32％男性和17％女性下肢存在≥3°膝内翻。功能对线（FA）TKA（FA－TKA）是在去除骨赘后，根据患者膝关节周围软组织在内外翻应力下的张力状态，优先通过调整截骨和微调假体位置，来获得屈伸间隙平衡和内外侧间隙平衡，尽可能减少对膝关节周围软组织的松解，同时保持下肢冠状位力线在（0±3）°的可接受安全范围内。FA－TKA可恢复膝关节的关节线和倾斜度。KAYANI等研究表明，功能对线下肢冠状位力线在（0±3）°以内，假体的移位和生存率并无明显差异，且有助于软组织平衡和膝关节功能的早期康复，因而有更佳的临床结果。人工TKA由于手术器械和操作技术的限制，难以实现冠状位（0±3）°以内的下肢力线，机器人辅助TKA可实现毫米级，甚至亚毫米级的精确截骨和冠状位、矢状位截骨角度的控制，因而容易实现功能对线。本期张衡等实施机器人辅助功能对线全膝关节置换，术后患肢平均髋－膝－踝角为（177．71±1．05）°，保留了患肢固有的下肢生理力线，获得了与KAYANI等相似的研究结果。

实现个性化关节置换      膝骨关节炎伴有严重的关节内畸形时，人工TKA常需要软组织松解和调整截骨以实现屈伸和内外侧间隙平衡，然而截骨量和软组织松解程度难以精确控制，此时对术者技术要求较高。膝骨关节炎合并关节外畸形（下肢矢状位畸形＜20°，股骨冠状位畸形＜15～20°，胫骨冠状位畸形＜30°）时，人工TKA需要在截骨、软组织平衡和下肢力线矫正之间寻找最佳平衡点，能否在关节稳定性和假体限制性之间进行最恰当的选择对术者是一种挑战。膝骨关节炎合并股骨、胫骨、踝关节创伤性或病理性畸形或软组织瘢痕时，人工TKA常难以依靠髓内定位和髓外解剖标志定位进行截骨。在这些情况下，机器人辅助TKA可不依赖髓内、髓外定位，通过术前规划、术中根据屈伸和内外侧间隙张力定量调整截骨量和截骨角度，结合必要的软组织松解，实施个性化TKA。在伴有解剖学异常的复杂THA中，机器人辅助THA可根据脊柱－骨盆参数，个性化放置髋臼假体，最大限度避免假体位置不良引起的并发症，同时可避免人工THA因过度磨锉使用大号臼杯而丢失骨量。

优越的近期临床疗效      COULOMB等进行了一项回顾性病例对照研究，机器人辅助THA和人工THA各98例，术后1年机器人辅助THA组关节遗忘评分（FJS）、牛津髋关节评分（OHS）评分高于人工THA组，但两组Harris髋关节评分（HHS）差异无统计学意义。NAKAMURA等应用ROBODOC机器人辅助THA，与人工THA相比，术后2、3年日本骨科学会（JOA）临床评分较高，但是术后5年两组差异无统计学意义。KHLOPAS等、MARCHAND等通过连续性病例研究，术后3、12个月的随访，得出机器人辅助TKA组比人工TKA组西安大略和麦克马斯特大学骨关节炎指数（WOMAC）和膝关节协会评分（KSS）更高。CHOI等报道机器人辅助TKA相较于人工TKA术后2年仍有优越的临床功能结果。曹正等对33例MAKO机器人辅助膝关节内侧UKA患者平均随访了（51．1±6．0）个月，认为MAKO辅助膝关节内侧UKA中期随访的假体在位率好，膝关节功能及患者报告的临床预后结果优异，有较好的临床疗效。与人工关节置换相比，RAA由于可实现更加精准的假体放置、良好的运动轨迹和相对合适的软组织张力，具有良好的近期临床疗效，这与本期多数研究结果一致，但中远期疗效是否具有优势，仍有待进一步的观察与研究。

RAA临床应用存在的问题

增加手术时间     HONL等报道机器人辅助THA平均手术时间（107．1±29．1）min，与人工THA平均手术时间（82．4±23．4）min相比，差异有统计学意义。GOH等报道机器人辅助单髁置换较人工单髁置换手术时间延长32min。本期田雪晴等对机器人辅助TKA与传统TKA效果比较的系统评价再评价，其中9篇文献比较了手术时间，均认为机器人辅助TKA手术时间长于传统TKA。与人工关节置换相比，RAA手术时间延长包括机器人系统操作前准备时间，置入定位钉及安装参考架时间，注册、配准时间，术中机器人“手－眼－脑”调整配合时间及出现故障修复时间。RAA在处理复杂病例和简单病例的时间稳定性和一致性优于人工关节置换。

学习曲线      美国髋膝外科医师协会调查发现，59．3％受访者认为RAA应列入骨科住院医师和专科医师培训，54．1％受访者认为RAA的学习曲线为20～40例。KAYANI等认为实施机器人辅助THA，需要12例的学习曲线。LE等报道机器人辅助TKA的学习曲线为4～11例。TAY等报道机器人辅助UKA有11例的学习曲线，并且高手术量和低手术量医生之间没有差异。随着RAA技术的标准化和推广，学习曲线将逐步缩短。RAA具有智能化、精准化、便捷化的优势，鉴于国内外RAA临床应用现状，在骨科青年医师培训中，过度依赖机器人是否会导致手术能力的下降值得深思。

RAA相关并发症      HONL等报道74例使用ROBODOC机器人辅助THA中，由于机器人系统故障，13例转为人工THA。根据美国食品与药物管理局和用户设备体验数据库登记的机器人辅助关节置换不良事件报道，总共纳入263例不良事件：最常见的不良事件是机器人辅助TKA的机械臂意外移动（59／204，28．9％）和机器人辅助THA注册用的Checkpoint钉遗留体内（19／44，43．2％）；99例手术延迟，平均延迟20min（1～120min）；31例转为人工关节置换；共报告了68例患者医源性损害，7例需要手术再干预，其中在机器人TKA中最常见为股骨前髁截骨出现Notch（12／36，33．3％），在机器人辅助THA中最常见注册用的Checkpoint钉遗留体内（19／28，67．9％）；其他损伤包括股骨、胫骨和髋臼骨折、膝内侧副韧带撕裂伤、异物残留和电灼伤。

增加成本     KIRCHNER等报道机器人辅助THA平均住院费用（20046±6165）美元，明显高于人工THA平均住院费用（18258±6147）美元。SAGOO等报道机器人辅助TKA较人工TKA每例增加费用1829英镑。ALEXANDER等报道在澳大利亚，机器人辅助TKA和UKA每例机器系统维护费用分别为3867．00、5008．77澳元。RAA增加的成本包括术前CT检查、机器人系统使用成本、机器人相关耗材、手术时间延长相关成本等。

RAA的未来

人工智能（AI）与RAA的融合发展       目前，RAA术前规划依赖工程师进行人工规划，规划的质量取决于工程师对疾病、手术的理解和个人经验，效率低、耗时长。随着RAA推广和普及，伴随着手术量的累积，催生大量信息和数据库。AI模型和算法将有助于机器人更加精准、高效、安全地完成术前规划、术中决策、结果预测。AI与RAA的融合发展将最大限度减少人为差错，缩短手术时间，提高规划和手术精准度，获得更加满意的临床结果。

基于功能学和生物力学的个性化关节置换      目前，机器人辅助TKA和UKA关节间隙张力和运动轨迹仍依赖手术医师术中评估，具有一定的盲目性。基于生物力学，具有最低生物应力的个性化假体位置、关节运动轨迹和个性化间隙张力，将有助于患者获得满意的功能学结果，减少假体磨损，延长假体使用寿命，将是机器人辅助TKA和UKA的重要发展方向。本期张云峰等应用膝关节平衡求解器（BalanceSolver，天智航，北京），同步测量内外侧间室间隙及张力，定量评估膝关节内外侧间室的软组织弹性，是寻找个性化间隙张力的积极探索。目前，机器人辅助全髋关节置换仍然以Lewinnekvc“安全区”或Callanan“安全区”作为手术规划的目标，然而有大量的脱位发生在安全区内。把脊柱－骨盆－髋关节运动作为联动复合体，探索由站立位到坐位髋臼杯位置变化规律的“功能安全区”，将成为指导THA安放髋臼杯新的理念。未来机器人辅助THA将根据脊柱－骨盆参数计算并规划满足患者个性化功能需求的最佳假体角度，提高患者术后的髋关节运动学效能，降低假体脱位和撞击发生的风险。

应用于复杂关节置换      关节强直、高脱位髋关节发育不良、关节翻修等复杂关节置换，由于正常结构遭受破坏、关节病理形态各异、关节活动度严重受限，此类患者行人工关节置换假体脱位、松动、撞击、不稳等并发症发生率较高，较容易失败。理论上，机器人在复杂关节置换领域的应用意义更为重大。由于注册配准技术的限制，机器人难以应对复杂的手术场景，使得在复杂关节置换临床应用鲜有报道。随着机器人注册配准技术的提高及高精准度的非术前影像依赖系统的研发，未来RAA将拓展应用于复杂关节置换领域。

全主动化、远程机器人关节置换手术      Robodoc／TsolutionOne系统（ThinkSurgical，美国）是世界上第一款关节置换手术机器人系统，操作模式为主动型，1992年应用于全髋关节置换术，由于该系统在应用早期频繁出现并发症逐渐被放弃。目前，RAA主流为半主动型机器人，术中由机械臂辅助手术医师完成操作，同时通过触觉反馈和限制器械活动设置安全边界。由于半主动型机器人的局限，目前，RAA远程手术只能局限于术中指导，手术医师无法通过远程直接为患者实施手术。机械臂操作的精准性、稳定性、高效性远超越人工操作。随着机器人软组织识别系统的研发和术中识别反馈机制的完善，未来有望实现具有良好安全性的全主动型机器人关节置换和远程手术。

小结

RAA的临床应用突破了传统关节置换的技术局限性，提高了手术的精准性和早期的临床疗效，但也存在手术时间延长、成本增加和学习曲线等弊端。随着机器人系统自身的不断完善及与人工智能的融合，RAA将推动手术向智能化、精准化、个性化和微创化的方向发展，成为关节外科领域的革命性技术。利益冲突：所有作者声明不存在利益冲突。

来源：中国骨伤2025年10月第38卷第10期

(本网站所有内容，凡注明来源为“医脉通”，版权均归医脉通所有，未经授权，任何媒体、网站或个人不得转载，否则将追究法律责任，授权转载时须注明“来源：医脉通”。本网注明来源为其他媒体的内容为转载，转载仅作观点分享，版权归原作者所有，如有侵犯版权，请及时联系我们。)