关节置换手术机器人项目介绍20161030.doc

PAGE PAGE 6 关节置换手术机器人项目简介 2016.10 一、项目背景 随着人民生活不断提高，我国已进入了老龄化社会。老年性疾病不断增多，其中很大一部分是膝关节骨关节病、髋关节骨关节病、股骨颈骨折和由于创伤和非创伤所造成的股骨头无菌性坏死等骨关节病。从1991年至今的20多年间，中国内地关节疾病发病人数不断攀升，其中老年性骨关节炎发病最多，60岁以上人群发病率达55%，目前全国约有1.2亿人存在不同程度的骨关节问题，严重影响了人们的生活质量，同时也给家庭和社会带来许多负担。近30年经验证明，人工关节置换具有解除关节疼痛、保持关节活动度、保持关节稳定性和不影响或修复肢体长度的综合优点，是目前关节手术的最主要治疗方式。据不完全统计，美国每年膝关节置换手术约130万例，髋关节置换手术约为40万例，我国的膝关节置换手术每年约14万例，髋关节置换手术约为10万例。随经济飞速发展及社会老龄化加速，我国关节手术病例每年也迅速增加，平均增速大于10%。 从中我们不难看出，根据人口比例和保守估计，目前我国每年至少应有100万到150万骨关节病人需要进行手术治疗，而实际上我国此类骨科手术量却远少于这个数量，患者只能到非常有限的医院排队等待等候治疗，治疗周期被大大延长，其主要原因就在于此类手术精准度要求高、难度大。我国现在主要依赖的还是常规人工操作方法，国内仅部分三级医院及个别二甲医院可以完成此类手术。而国外已大量采用的计算机导航、机器人辅助等技术在国内尚未普及，关键设备和核心技术基本上依靠进口，使用复杂，维护困难，设备成本和手术费用高昂，在国内不具备大面积推广和使用价值。 二、 关节置换手术概述 全膝关节置换术（Total Knee Arthroplasty，TKA）主要是将病变的股骨关节面和胫骨关节面去除，用金属的关节面替代，两金属关节面之间以高分子聚乙烯垫相隔。TKA手术是否成功主要取决于手术过程中关节假体的安装精度，包括精确的下肢力线、良好的软组织平衡、相等的屈伸位间隙、正确的髌骨轨迹、合适的假体型号、可靠的骨水泥固定等。TKA手术首先要确定患者的下肢力学轴线（力线），因为下肢力线是整个切除过程中的初始定位基准，也是影响手术成败的最重要原因之一。图2是通常情况下国内患者下肢力线，其中股骨胫骨机械轴为0°，解剖轴应外翻5°-7°，胫骨假体在矢状面上后倾4°且误差不超过2°，股骨假体外旋3°。常规的手术方法是通过患者术前的X线片确定下肢力线，术中依靠髓内外定位装置来进行划线截骨，医生凭肉眼判断软组织平衡与下肢力线。由于缺少客观指标，肉眼对肢体和假体的观察以及医生手感、经验会影响定位方式的准确性，而下肢力线偏差会导致患者膝关节处疼痛及假体早期松动、旋转摆位与关节平衡问题，以及其他术中难以估量的因素。此外，软组织平衡是TKA手术的关键操作之一，完全取决于手术过程本身，主要是依靠医生经验通过屈伸患膝确定，或者通过机械仪器进行量化确定。即使经验丰富的医生采用常规手术方法，股骨与胫骨对线误差超过±3°的发生率也会达到10%以上，而研究表明,机械轴线在±3°以内的假体10年生存率可达到90%，超过3°则降为73%。 图2 人体下肢力线 可见，关节手术的准确率非常重要，但仅有少数医生可以高质量徒手完成手术，而大多数TAK手术的假体10年生存率不到70%。 同其他任何医疗手术一样，关节置换手术不可避免地会有一些术后并发症的发生率。其中有些并发症对患者来说可能是致命的，比如目前采用髓内定位的关节置换手术，就有1%~5%的可能产生致命的肺栓塞。如何有效地降低手术并发症的发生率，则是关节置换手术急需解决的问题。对此，协和医院骨科的李书纲教授认为，利用手术机器人替代人来完成关节置换手术将会是非常有效的降低手术并发症的办法。 关节置换手术并发症 并发症名称 并发症原因 人工手术 机器人手术 假体松动 1、假体安装前截骨不精确（常见原因）；2、骨水泥质量欠佳或使用方法不当（常见原因）；3、假体结构设计缺陷；4、患者因素 上述原因均可能发生 可保证截骨精度，从而有效避免上述原因1 假体机械性失败，如假体脱落、磨损 1、由于截骨不精确导致假体安装角度偏差（最常见原因）；2、假体截骨设计缺陷 很难保证截骨的精确性及假体的安装角度位置的准确性 可有效保证截骨的精度和假体安装的精确性，从而有效避免上述原因1 肺栓塞（发生率1~5%，属于致命性并发症） 1、深静脉血栓（20~70%，其中1~14%进而发生致命性肺栓塞）；2、脂肪栓塞 1、手术创伤及手术时间较长易引发深静脉血栓；2、髓内定位易导致脂肪栓塞 1、大大缩短了手术时间，并减少了切口暴露等组织损伤，可有效降低深静脉血栓的发生；2、不采用髓内定位，避免了由此引起的脂肪栓塞 假体周围感染（发生率小于1%，属于灾难