作者：甘肃省人民医院关节外科一病区     王锦胜

人工全膝关节置换术（TKA）是骨科领域广泛应用的常规手术，通过植入人工假体恢复关节功能并缓解疼痛，被视为治疗终末期膝关节疾病的“金标准”。据2020年《中国人工关节年度数据报告》，2011年—2019年我国TKA的应用呈现持续增长趋势，手术总量约为2011年前的5.9倍。然而，传统手术方式在精度、假体定位及软组织平衡方面仍存在一定局限性，影响患者术后功能恢复和满意度。近年来，机器人辅助手术在骨科领域的应用迅速增长，极大地推动了关节置换术的发展。机器人辅助TKA（RA-TKA）作为骨科领域的新技术，融合CT、三维规划及实时导航等技术，显著提升了手术精准度，促进了假体个性化精准植入，减少了技术变异性及术后不适。示踪器作为机器人导航系统的核心组件，其固定方式直接关系到手术导航的准确性和安全性。在RA-TKA术中，示踪器必须稳定固定于患者骨骼，以确保术中数据采集的准确性。然而，示踪器的固定属于侵入性操作，可能增加术中与术后骨折、感染等风险，同时延长手术时间并增加出血量。目前，临床上对示踪器的固定方式尚未形成统一标准。本文回顾近年国内外相关研究文献，总结不同示踪器固定方法的优势及缺陷，以期为临床应用及研究提供参考。

RA-TKA术中示踪器的作用

目前常见的机器人系统包括MAKO、ROSA、骨圣元化、天玑、鸿鹄等。根据自动化程度，膝关节置换手术机器人可分为被动型、半自动型和自动型三类。被动型系统仅能为截骨摆锯提供定位辅助与风险区域监控，无法自主执行截骨操作；自动型系统虽可独立完成截骨等任务，但在人机交互与操作稳定性方面仍存在不足。半自动型机器人结合了前两者的优势，在临床上获得广泛应用。该系统不仅赋予外科医生对股骨与胫骨截骨过程更强的控制能力，还可通过图像引导（如术前X线片或CT扫描）或无图像方式进行操作。其在提供实时视觉或触觉反馈的同时，辅助医生精准执行术前规划，从而保障手术的精确性与安全性。

无论采用何种机器人系统，术中均需在股骨和胫骨安装示踪器，以配合导航系统完成空间定位与配准。以Mako机器人辅助关节置换系统为例，每例手术需在股骨与胫骨分别植入一组双枚示踪器固定钉，以构建稳定的术中导航追踪阵列。股骨侧固定钉植入时，应将膝关节屈曲至90°以上，充分伸展股四头肌，以利于操作视野暴露及植钉路径规划。切口定位于髌骨上缘近端约10cm处，沿解剖中线向内侧偏斜30°～35°方向作小切口。2枚骨钉应通过2个独立的皮肤切口植入，间距约15mm，以确保阵列稳定器的套筒结构稳固贴合骨面，并避免软组织张力干扰追踪精度。胫骨侧固定钉则置于胫骨结节远端约10cm、胫骨嵴内侧1.0～1.5cm处，采用与股骨侧相似的技术完成植入。所有固定钉均须穿透双侧骨皮质，以实现充分的机械锚固，保障术中示踪系统的稳定性与空间定位准确性。

示踪器的固定方式

单皮质固定和双皮质固定      在RA-TKA术中，示踪器的固定方式普遍采用单皮质或双皮质固定策略。双皮质固定通过将固定钉穿透骨骼的双层皮质，可获得更高的机械稳定性，理论上有利于减少术中示踪器微动、提升定位精度；单皮质固定则无需穿透对侧皮质，从而避免了损伤邻近神经血管及软组织结构的风险，但操作不当仍可能导致经皮质损伤。见图1。研究表明，单、双皮质固定均会削弱胫骨抗扭转能力，相比之下，经皮质固定所导致的结构性破坏更为严重。Sun等通过有限元分析将股骨中心的偏心安全范围总体确定为前外侧方向半径的50%至后内侧方向半径的70%，为临床精准植钉提供了重要的理论依据。

尽管双皮质固定提供了较高的机械稳定性，但其潜在的继发性骨骼损伤风险日益受到关注。随着临床应用的深入，越来越多证据表明，双皮质固定所致的结构性骨缺损显著削弱骨干的生物力学完整性，成为术后应力性骨折的重要诱因。此外，由于钻孔路径更长且需穿透双侧皮质，术中操作易导致局部产热增加，进而引发更大的热损伤风险，可能影响骨愈合能力。Kim等通过有限元分析RA-TKA术中股骨和胫骨示踪器固定导致的应力集中风险，结果表明双皮质固定将显著增加钻孔周围区域的应力集中，削弱局部骨结构的稳定性与承载能力。Thomas等的回顾性研究显示，采用单皮质钻孔技术后，假体周围骨折的发生率显著下降。值得注意的是，双皮质固定的潜在风险不仅局限于骨骼本身的力学削弱，更涉及邻近重要神经血管结构的直接损伤。Marchant等通过尸体研究指出，双皮质固定存在明确的腘窝神经血管结构损伤风险，因腘动脉与腘静脉紧贴股骨后侧皮质走行，解剖关系密切，该区域血管尤其易受损伤。基于此，作者建议在股骨远端置针时采用单皮质固定策略，以显著降低相关神经血管并发症的发生风险。CarvajalAlba等系统评估了RA-TKA术中示踪器固定针在不同解剖区域的置入安全性，研究发现近端区域存在股深肌及股动、静脉损伤风险，远端区域则需警惕腓总神经及腘动、静脉损伤风险。然而，必须指出的是，单皮质固定虽在理论上更具安全性，亦非绝对无虞。Blue等首次报道了示踪器股骨干单皮质固定后导致股骨干骨折的患者，提示即使未穿透远侧皮质，局部骨皮质的完整性仍因钻孔与金属针留置而受损。综上，尽管单皮质固定在减少神经血管损伤和保留骨强度方面具有明显优势，但并不能完全消除骨折风险且可能发生示踪器松动；双皮质固定虽能增强稳定性，却以更高的结构性损伤代价为前提。因此，临床医生需结合患者特异性因素（如骨密度等）实施个体化决策，从而实现导航精度与骨骼安全的最优平衡。

手术切口内固定和切口外固定      既往文献报道显示，示踪器固定相关的骨折好发于股骨骨干。该部位以皮质骨为主，致密的结构使其延展性较低，因而在固定钉道周围更易出现应力集中，进而导致骨折。相比之下，骨骺端主要由多孔松质骨构成，虽力学强度较低，但松质骨在断裂前可耐受更高的应变，从而避免承载能力的急剧下降；且松质骨代谢活跃程度显著高于骨干区的皮质骨，为损伤后的良好愈合提供了有利的生物学基础。将示踪器的固定部位由股骨和胫骨骨干调整为骨骺端，可使示踪器固定与手术操作经同一切口完成，有效避免额外切口，显著提升手术的微创性。Beldame等率先对比研究了股骨骨干与干骺端示踪器固定技术，发现骨折风险与定位钉的植入位置显著相关。具体而言，若将穿皮质钉置于股骨远端骨干，或在植钉过程中需多次钻孔，则更易引发骨折。Owens等对984例患者进行回顾性分析，发现干骺端单皮质固定方式所致示踪器移位的发生率仅为0.5%。Yun等基于上述固定策略，开展了一项涵盖2603例膝关节置换术的回顾性研究，结果显示股骨干双皮质组中出现3例股骨干骨折，而干骺端单皮质组未观察到骨折患者，两组均未发生示踪器松动。然而，Yang等对RA-TKA术中股骨侧示踪器在骨干固定和骨骺固定进行了比较，结果显示骨骺固定虽可在主切口内完成、减少额外创伤，但延长了手术时间。Brown等在胫骨侧也采用了与手术同一切口的固定方式，结果表明3100例RA-TKA中仅2例发生了相关骨折并发症。Stetzer等采用关节囊外胫骨钉植入方式，将2枚胫骨钉植入切口内的胫骨骨骺，研究结果表明切口内钉植入安全，与钉植入技术相关的骨折发生率极低，术中和术后假体周围骨折发生率为0.13%。多项研究证实，通过单一切口在股骨远端及胫骨近端同步固定示踪器具有良好的可行性与安全性，初步结果显示其短期疗效可靠，且无固定钉相关并发症发生。见表1。

示踪器导致的并发症

示踪器固定作为侵入性操作，可导致皮质骨破坏，降低骨骼对弯曲及扭转载荷的抵抗能力，进而可能引发假体周围骨折、感染、医源性神经血管损伤及失血量增加等并发症。Smith等的系统综述显示，示踪器固定相关骨折总发病率为0.06%～4.8%，其中大多数发生于股骨干（占59%）。此类患者术后常伴有大腿持续性疼痛，因此对于RA-TKA术后腿部或大腿持续疼痛的患者，外科医生应高度怀疑示踪器固定针所致骨折，以及时避免骨折移位及额外并发症发生。据Thomas等报道，示踪器固定在术中和术后还可能出现针移位、针断裂及针道浅表感染等并发症。并发症风险可能与多种因素相关，包括患者因素（高龄、女性、高身体质量指数、骨质疏松）、技术因素（双皮质固定、针道位置、针直径、多次钻孔）以及医生经验（初学者可能更易发生机械性并发症）。鉴于示踪器固定针属于重复使用器械，临床中存在断裂并残留于骨质的潜在风险，医生应在操作中保持高度审慎，严防此类医源性并发症的发生。此外，血管损伤、示踪器松动或无法识别、浅表感染及假性动脉瘤等并发症亦有报道。见表2。

小结及展望

随着RA-TKA日益广泛的应用，临床医师不断探索更符合加速康复外科理念的示踪器固定策略。目前市场上机器人系统种类繁多，各制造商在操作指南中对示踪器的固定方式尚未统一。根据中华医学会骨科学分会关节外科学组拟定的《机器人辅助关节置换术操作规范（草案）》，股骨侧固定钉可选择切口内或切口外固定；若于切口内固定，可采用股骨髁上前皮质或内上髁处进针；胫骨固定钉则建议置于胫骨结节下4横指并内移10mm，或位于胫骨中下段，按从内向外45°方向进行双皮质固定。在实际操作中，应结合患者性别、年龄、骨质状况等个体化因素，制定个性化的示踪器固定策略；同时注意避免多次穿刺，以减少骨组织损伤及潜在并发症的发生风险。

现有研究数据显示，与示踪器相关的并发症发生率较低。然而，在我国老龄化及骨关节炎患病率上升的背景下，TKA手术量预计将持续增加。与此同时，患者对手术精准度及术后康复质量的要求不断提高，机器人辅助手术的应用比例也将随之上升。因此，进一步优化并统一术中示踪器的固定方式，对降低围术期风险、提升手术安全性具有重要的临床意义。

总体而言，RA-TKA术中示踪器固定方式的持续优化，将推动手术导航技术向更精准、更安全的方向发展。近期有学者提出使用增强现实技术实现无标记追踪，为术中实时导航提供了新思路。未来通过多学科协作与技术革新，有望实现创伤最小化与固定稳定性的最佳平衡，从而改善患者预后，促进机器人辅助手术在骨科领域的更广泛应用与技术迭代。

来源：中国修复重建外科杂志2026年5月第40卷第5期