骨科機器人技術(shù)是未來骨科醫(yī)學(xué)的發(fā)展方向

 

 

　　1971年CT機的出現(xiàn)，則為檢查體內(nèi)解剖提供了更精確的影像數(shù)據(jù)。自此，醫(yī)學(xué)影像開始廣泛應(yīng)用于骨科診療。

 

　　20世紀80年代后期微創(chuàng)理念的出現(xiàn)，大大促進了圖像引導(dǎo)骨科手術(shù)的應(yīng)用和推廣。

 

　　同期，機器人技術(shù)在神經(jīng)外科獲得了臨床應(yīng)用（1985年），隨即擴展到骨科（關(guān)節(jié)、脊柱、創(chuàng)傷）等多種外科領(lǐng)域，先后誕生了多種新的治療理念和方法。

 

　　美國Integrated Surgical Systems公司在1992年推出了主動操作型骨科機器人產(chǎn)品RoboDoc，用于關(guān)節(jié)置換術(shù)中輔助骨骼和假體的成形、定位和置入。有研究表明，RoboDoc機器人手術(shù)的效果能夠達到傳統(tǒng)手術(shù)的水平，并且提供了獨具優(yōu)勢的術(shù)前規(guī)劃軟件OrthoDoc；但同時，系統(tǒng)故障、股骨干處理時間長、并發(fā)癥發(fā)生率高等問題也在一定程度上阻礙了該系統(tǒng)的廣泛使用。

 

　　2001年出現(xiàn)的Acrobot Sculptor機器人是首個使用主動約束概念的骨科機器人。其后，隨著研究的深入，并聯(lián)機器人憑借其剛度大、精度高、體積小等優(yōu)勢，開始用于專用骨科手術(shù)設(shè)備研究。

 

　　Mazor公司于2001年開發(fā)了可固定在患者脊柱上的小型六自由度并聯(lián)機構(gòu)Renaissance系統(tǒng)，尖端定位精度<1mm，總體系統(tǒng)精度<1.5 mm，其直徑50 mm，高80 mm，重量僅為250 g，該系統(tǒng)為被動式機器人，可用于專門引導(dǎo)脊柱融合術(shù)中螺釘植入方向，脊柱棘突鉗固定在單個脊柱棘突上，可在附近三個椎體上開展手術(shù)操作。Hover-T微創(chuàng)框架可以為Renaissance設(shè)備提供19個安裝位置，可實現(xiàn)更大的操作范圍，適用于胸、腰、骶椎手術(shù)，截至2015年6月，全球裝機量已超過80臺。臨床研究報道椎弓根置釘準確率達95%以上，顯著優(yōu)于傳統(tǒng)手術(shù)效果，但存在操作比較復(fù)雜，缺少實時影像監(jiān)控等缺陷。

 

　　我國對骨科機器人的研究在整體上仍處于初期階段，研究及使用單位主要有北京積水潭醫(yī)院、解放軍總醫(yī)院以及北京航空航天大學(xué)、哈爾濱工業(yè)大學(xué)等科研機構(gòu)。2002年，北京積水潭醫(yī)院、北京航空航天大學(xué)、哈爾濱工業(yè)大學(xué)等單位“醫(yī)工”聯(lián)合，以創(chuàng)傷骨科為切入點，啟動了我國骨科機器人研究。

 

　　隨后，國內(nèi)多家機構(gòu)開展了相關(guān)研究，并在創(chuàng)傷骨科、脊柱外科、運動醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域取得技術(shù)突破，部分成果已應(yīng)用于臨床。

 

　　目前，北京積水潭醫(yī)院主導(dǎo)研制的“天璣”骨科手術(shù)機器人系統(tǒng)的定位精度達到了亞毫米級，其適應(yīng)證廣泛，特別適用于微創(chuàng)術(shù)式，實現(xiàn)了全脊柱節(jié)段手術(shù)（尤其是針對胸椎、上頸椎的適應(yīng)證手術(shù)治療手段）的突破，已覆蓋骨科45%以上的手術(shù)適應(yīng)證。

 

　　2015年，北京積水潭醫(yī)院使用機器人輔助技術(shù)陸續(xù)完成了世界首例基于術(shù)中實時三維影像的機器人輔助脊柱胸腰段骨折的微創(chuàng)內(nèi)固定手術(shù)、世界首例基于術(shù)中實時三維影像的機器人輔助寰樞椎經(jīng)關(guān)節(jié)螺釘內(nèi)固定術(shù)和世界首例基于術(shù)中實時三維影像的機器人輔助齒狀突骨折內(nèi)固定術(shù)，定位精度及臨床適用范圍達國際領(lǐng)先水平。目前已經(jīng)使用“天璣”機器人系統(tǒng)完成骨科手術(shù)上百例，臨床報道椎弓根置釘準確率高達97.1%，提高了復(fù)雜脊柱手術(shù)的安全性。

 

 

　　微創(chuàng)骨科是21世紀骨科手術(shù)發(fā)展的主旋律，微創(chuàng)已成為骨科臨床治療的發(fā)展趨勢。微創(chuàng)手術(shù)通過合理的手術(shù)規(guī)劃、準確的手術(shù)定位與操作、最小的手術(shù)創(chuàng)傷，為骨科治療提供最有效的方案，為患者提供最佳的治療效果。

 

　　骨科機器人是推動骨科微創(chuàng)手術(shù)發(fā)展和普及的核心智能化裝備。骨科機器人技術(shù)涉及醫(yī)學(xué)圖像處理、機器人、傳感器、醫(yī)療大數(shù)據(jù)、手術(shù)規(guī)劃、虛擬現(xiàn)實以及遙操作等多學(xué)科內(nèi)容，能夠從視覺、觸覺和聽覺上為醫(yī)生決策和操作提供充分的支持，擴展醫(yī)生的操作技能，有效提高手術(shù)診斷與評估、靶點定位、精密操作和手術(shù)訓(xùn)練的質(zhì)量，縮短患者康復(fù)周期，已成為現(xiàn)代骨科未來發(fā)展的必然趨勢。