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关节手术正式进入“机器人时代”

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在扫地机器人遍及千家万户、外科机器人广泛运用于临床的今天,机器人终于向骨科手术台发起了冲击。和传统手术相比,机器人有哪些优点?

比计算机更加准确的机器人辅助系统
对于原发性骨关节炎患者来说,单髁膝关节置换术和全膝关节置换术是两种可靠而有效的治疗方法:其中内侧和外侧单髁膝关节置换术的10年优良率分别为91%和92%,全膝关节置换术的10年优良率更是达到了95%。为了提高优良率,研究人员一直致力于可能会产生影响的变量,并研发出了计算机辅助膝关节置换手术系统,希望能够改善术后效果。不过,尽管这种系统在机械对准和手术切割的准确性方面有大幅度提升,但研究者们认为仍然有提高的余地,所以在上世纪90年代,机器人辅助系统应运而生。经过多年的不断研究与改进,该系统如今已经在一些医院中站稳脚跟了。
机器人如何帮助医生完成手术?
事实上,这种机器人并不是以人形形态存在的,而是一条灵活的机械手臂,外加相应的电脑分析软件。目前,美国食品与药品监督管理局(FDA)已经批准了3种机器人辅助系统以用于辅助膝关节置换术中,其中最为常见,且已在我国投入使用的是MAKOplasty骨科手术机器人系统。从全球范围来看,自2006年投入使用开始,该系统已经实施超过83000例髋关节和膝关节置换手术了。这种机器人辅助系统属于半自动的触觉机器人系统。利用该系统进行机器人关节置换术时通常包括以下三个步骤:

●术前:首先,医生会对患者的膝关节进行CT扫描,生成患者自身解剖结构的3D虚拟模型并将其输送至计算机软件中进行分析。根据患者的具体病情,计算机会生成一份为患者量身定做的手术计划;
●术中:在手术室中,外科医生将使用计算机已经制定好的手术计划来协助自己进行手术。在手术过程中,医生将在机械手臂的帮助下,在指定区域内进行精确的截骨操作和假体安装。其中机械手臂是直接受医生控制的,并给予医生实时的触觉反馈。此外,医生还可以在手术过程中进行虚拟假体安装的位置和对准信息的调整,而系统将提供假体安装位置是否合适、对准是否精确以及软组织平衡的水平等信息的反馈,从而实现最佳的手术效果;
●术后:手术之后,医生将为患者设定康复目标,并通过X光检查等措施严密监控患者的恢复情况。
传统手术 VS 机器人辅助技术
已经有研究证明,当外科医生使用机器人辅助技术来进行膝关节置换手术时效果更好,和传统手术方法相比,机器人辅助技术在多个方面都更胜一筹:
●创口更小
利用机器人辅助系统的膝关节置换术的手术切口只有5~8cm,大大减少了出血量,疤痕也相对较小,更好地避免了并发症的发生;
●更加精确的手术方案
在传统手术中,医生是根据关节的X射线检查结果来目测植入物的安装位置的;但机器人辅助技术可以在术前利用CT扫描技术对患者的病情进行精准分析,并做出个性化的精确的手术方案。所以在手术过程中能够保证只截除需要截除的部分,从而最大限度地保留健康的骨骼和软组织,也降低了临近组织受到损伤的可能性;
●精确对准
相对而言,在传统手术技术中,医生的手是很难做到零误差,而定位和对准出现偏差往往会导致植入物过早松动,膝关节也会相应出现问题,但机器人辅助技术中的机械手臂可以帮助医生对植入物进行精度更高的定位和对准;
●恢复时间短
因为精确的手术方案和精度更高的手术操作,患者的术后恢复时间也极大地缩短了:一般来说,患者在手术1天后即可下地进行康复训练,4~6周后就可以回到工作岗位上,3个月后已经可以进行高尔夫、骑自行车等低强度的运动了。不过,具体的康复时间仍依患者自身的年龄、体重和身体状况等因素而定。
为什么还没被推广?
既然机器人辅助技术有这么多的优点,那为什么还没能在全世界范围内普及使用呢?
首先是成本问题。医院购买相应的设备需要大量资金,医生还需要花费一定的时间和资源来学习机器人辅助系统的使用技术和方法,所以患者接受治疗的成本也就相应提高了,而很多患者负担不起高额的手术费用。不过也有研究人员认为,虽然成本高,但是术后优良率也相应提高了,所以花费多一点也是值得的。
其次是辐射量的问题。因为使用机器人辅助技术协助医生进行手术前,患者需要接受CT扫描或核磁共振成像扫描,但是CT扫描的辐射量较传统X光扫描大:每次X光摄影的平均有效辐射量约为0.07mSv(毫西弗,辐射剂量的基本单位之一),而每次CT扫描的平均有效辐射量约为7mSv。对于肝肾功能不全、患有心脏病以及患癌风险高于一般人的患者来说,接受CT扫描可能弊大于利。
最后,虽然已经应用于临床中了,但相较于成熟的外科手术机器人,骨科手术机器人还处于起步阶段。一方面,机器人技术本身还需要进一步的完善,所以可能无法完成一些复杂度高的手术;另一方面,虽然从实践操作来看,手术的精确度和术后恢复均优于传统的手术方法,但是还需要大型的临床研究来证明这一点。

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