2023年7月,Arthroplasty期刊编委陆军军医大学新桥医院骨科张瑗教授领衔团队,联合西藏日喀则陆军953医院米玛扎西主任团队,针对藏区关节病患开展了一次规模化的关节外科智能化手术巡诊活动,通过对中国自主研发导航和机器人系统辅助膝关节置换术的探索性研究,初步揭示了手术机器人在高原骨关节疾病治疗中的价值和意义。这是继2023年5月重医附一院黄伟教授在昌都完成西藏地区首例机器人辅助膝关节置换术,2023年6月上海六院张先龙教授(Arthroplasty副主编)经5G远程同步西藏山南实现首例机器人辅助全髋关节置换术后的又一突破性尝试。
项目背景综述
近年来以手术机器人为代表的数字化、智能化外科技术,已经为现代关节外科的发展展示了新的方向。而机器人辅助关节置换手术已经成为了国际上同行角逐的学术制高点,同时也成为国内外学术会议的讨论焦点,代表了当前关节外科最前沿的发展方向。这一现象在欧美发达国家,和我国内地及沿海的医疗技术发达地区尤为明显。然而,由于地理环境等因素的制约,被称为“世界屋脊”和“地球第三极”的青藏高原,关节疾病发病率和病变严重程度高、加之医疗水平欠发达、医疗资源欠均衡,传统手术的治疗成功率和关节疾病患者康复比例远低于全国平均水平。因此,采用手术机器人这一智能化、数字化技术为高原患者的关节健康保驾护航具有超乎寻常的重要意义。但关节外科手术机器人在高原上的规模化应用目前尚无尝试,机器人系统在高原上运行的的稳定性和准确性,以及手术机器人实施关节手术的临床结果目前尚无系统研究。
“世界屋脊”——青藏高原地貌特征
“世界屋脊”智能化手术巡诊项目团队是国内首批同时完成机器人辅助全髋和全膝置换术的国家级前瞻性、多中心、随机对照临床试验的成员单位,具备了扎实的机器人外科手术基础,并对关节手术机器人系统的研发、规划、反馈、实施积累了充足的经验。为了最大程度保障研究的成功率,参与多中心研究的原班人马亲临高原,并为智能化手术巡诊的正式开展配置了针对国人的解剖发育特点、和中国髋关节外科医生的临床思维和操作习惯提供了了个性化的设计,尤其适用于国人髋膝关节疾病的精准化治疗的“锟铻”全骨科手术机器人(骨圣元化),以及首款国产髋关节关节置换可视化智能导航系统Visual Treatment Solution(VTS,爱康)纳入研究计划,凭借医工交互进行术前规划与可视化实时监控的解决方案,提升全髋关节置换术的手术性能和临床疗效,个性化定制每位患者的手术方案。按照临床研究开展的要求,通过严格的伦理审查和项目备案后启动了这一项目。
“世界屋脊”智能化手术巡诊活动中的机器人和导航系统
本次探索性研究耗时2周,由陆军军医新桥医院日喀则分院(陆军953医院,海拔4000米)为研究实施单位。针对西藏地区高发的成人重度高脱位型髋关节发育不良,合并重度骨缺损和内外翻畸形的的膝关节骨关节炎/类风湿性关节炎、僵直型终末期髋膝关节病等复杂型病例实施智能化手术。通过巡诊和门诊筛查100余例患者,最终纳入20名终末期骨关节炎和类风湿性关节炎的患者进入智能化手术的临床研究。
“世界屋脊”智能化手术巡诊项目简介
在临床研究实施前,对直接参与手术的所有医生进行了基于假骨模型的岗前培训,手术流程、围术期管理和质控标准严格看齐陆军军医大学新桥医院本部相关要求。经过严谨的术前规划与评估、严格的术中执行和严密的术后照料,研究取得满意的结果,患者在术后得以快速康复。与传统手术相比,术后的创伤效应明显下降、康复时间显著缩短,相关结果获得了中央电视台《央视军事》、《国防新闻早报》,中央人民广播电台、西藏电视台《新闻联播》、深圳新闻网、中国新闻网、陆军军医大学官微等中央和地方官方媒体的报道,产生了积极的社会影响,特别是在藏区群众中引起了广泛的关注。
代表性工作:机器人辅助复杂全膝关节置换术
项目团队采用“锟铻”全骨科手术机器人,对合并重度骨缺损和内翻畸形的的晚期骨关节炎患者,合并重度骨缺损和僵直畸形的的膝关节结核后遗症患者,实施了机器人辅助复杂全膝关节置换术。
其中一位66岁藏族女性,双膝关节反复疼痛、跛行7年,加重并关节形变3年。患者左侧膝关节于2018年接受西藏日喀则地区第一例TKA,术后功能恢复良好。其右膝关节在本次临床研究中接受了西藏日喀则地区第一例机器人辅助TKA,是高原地区膝关节OA经过TKA治疗获得成功的典型代表。临床诊断右膝关节重度OA(KL分期4期),右膝胫骨平台巨大骨缺损(AORI II型)。采用股肌内侧入路完成显露和松解,采用“锟铻”手术机器人引导下肢力线恢复和胫骨、股骨侧多平面截骨,采用爱康LCCK胫骨侧组配假体纠正骨缺损并加强胫骨假体初始稳定,普通股骨髁和低限制性PS垫片组成摩擦界面。
代表性工作一:重度OA的机器人辅助复杂性全膝关节置换术
另一位57岁藏族女性,主诉右膝关节疼痛、活动受限5年。既往诊断右膝关节结核5年,规范抗结核治疗2年。临床诊断右膝关节结核后遗症,右侧僵直型膝关节,右膝胫骨平台巨大骨缺损(AORI II型)。采用髌旁内侧入路联合胫骨结节截骨完成显露和松解,采用“锟铻”手术机器人引导下肢力线恢复和胫骨、股骨侧多平面截骨,调整内外侧屈伸间隙平衡,并采用爱康LCCK胫骨侧组配假体纠正骨缺损并实现假体稳定。
代表性工作二:僵直膝的机器人辅助复杂性全膝关节置换术
以上代表性工作将复杂初次手术技术与智能化手段有效整合,化繁为简,并显著降低传统手术的偏差,术后影像学结果优良,为实现Forgotten Knee提供可行途径,为僵直膝的精准化治疗提供了解决策略。
代表性工作:导航/机器人辅助、直接前路全髋关节置换术
项目团队采用VTS系统对成人重度高脱位型髋关节发育不良(CROWE III型)患者,采用“锟铻”全骨科机器人,对成人重度高脱位型髋关节发育不良(CROWE IV型)患者,实施了计算机导航辅助、直接前路全髋关节置换术。
其中一位35岁藏族女性,跛行30余年,加重并右髋关节疼痛10余年,临床诊断为成人重度髋关节发育不良,右髋关节高脱位(CROWE III型),CT可见髋臼后上壁较大骨缺损。采用VTS系统规划髋臼杯外展角,前倾角,臼杯覆盖率预测值等。真臼处重建旋转中心,使用骨小梁髋臼杯,配式股骨假体,锥形骨小梁袖套,实现双下肢解剖性等长,该病例经直接前路完成结构显露和软组织平衡。
代表性工作三:机器人辅助、直接前路THA治疗CROWE III型DDH
另一位51岁藏族女性,主诉右髋关节疼痛并跛行30余年,强烈要求手术解除病痛、改善生活质量。临床诊断为成人重度髋关节发育不良,右髋关节高脱位(CROWE IV型),双下肢骨性结构等长。采用“锟铻”全骨科机器人导航,真臼处重建旋转中心,使用骨小梁髋臼杯,配式股骨假体,锥形骨小梁袖套,无需粗隆下短缩截骨即可实现双下肢解剖性等长。经直接前路完成结构显露和软组织平衡,未行转子下短缩截骨而延长患侧下肢长度5cm,实现术后坐骨神经感觉运动正常。
代表性工作四:机器人辅助、直接前路THA治疗CROWE IV型DDH
以上两病例术后影像学结果满意,次日即下地负重和关节功能及步态训练,获得满意的加速康复。同时呈现出全陶瓷界面人工关节有望为患者提供理想的远期效果。
项目成果
本次世界屋脊上的智能化手术巡诊活动取得了以下直接成果:
第一,对当地的医生,特别是藏族专科医生,进行了系统的基于假骨模型的岗前培训,使其尽快的掌握机器人系统的设计思想和外科技术,克服手术曲线缩短获得良好手术结果所需要的时间。同时对麻醉和护理团队配合机器人关节手术进行了系统培训和科学规范,以适应现代智能化手术的需求。
经过机器人关节外科手术规范技术培训的手术麻醉团队
第二,对藏区受到关节疾病困扰的群众进行智能化手术的科普教育,认识到手术机器人和导航助力关节手术非但不可怕,而且更加值得信赖,智能化手术可以更好为当地高发的关节疾病带来更大的手术精度和临床获益。
“世界屋脊”智能化手术巡诊中获益的部分藏族患者合影
第三,对国产手术机器人和导航系统在高原上的运行性能进行了评估,机器人辅助关节置换手术依然可以获得跟平原地区类似的手术精度和临床结果。机器人不仅可以克服外科医生在术中产生的操作偏差,更加客观、规范,并且更加适应极端环境,“在高原不会有高原反应”,这是优于人类的另外一个优势,也是当前5G远程会诊可以为医疗水平欠发达地区带来的巨大福利。
获得机器人关节外科手术资质的藏族外科医生团队
项目主导专家
张瑗教授是陆军军医大学新桥医院关节中心主任,博士研究生导师,美国哈佛医学院博士后。国家卫健委能力建设和继续教育中心培训师资专家,国家教育部研究生教育评估监测专家库专家,军队优秀专业技术人才津贴获得者,中央军委后保部“三巡”工作组指导专家、重庆市高端医学人才工作室首席专家、重庆市中青年高端医学人才、重庆市学科技术带头人后备人选,重庆市科学传播专家团专家、重庆市体育科技专家、陆军军医大学红医人才库医疗名师。现任中华医学会、中国医师协会骨科分委会全国青年委员,全军骨科专委会关节镜与运动医学学组副组长,重庆市健康促进学会关节专委会主任委员等。专攻微创化、精准化和智能化技术在运动系统损伤外科重建中的应用,突出特色为直接前路髋关节微创手术,目前已累计完成3500余例,并在国内率先提出成人重度髋关节发育不良和全髋关节翻修的前路手术设计及关键技术。在《PNAS》、《Advanced Science》、《Biomaterials》、《Theranostics》、《Acta Biomater》、《Burns Trauma》、《中华外科杂志》、《中华骨科杂志》、《中华烧伤杂志》等权威期刊发表论文50余篇。担任Arthroplasty编委,客座编辑。在刚刚结束的第九届亚洲人工关节学会学术年会(ASIA 2023)上,张瑗教授分享了上述项目成果,并在现场分享了在高海拔地区进行机器人辅助手术的真实体验。
Call for Paper|特刊征稿
由陆军军医大学新桥医院张瑗教授,匈牙利圣乔治大学教学医院Akos Zahar教授,美国科罗拉多关节置换中心Charlie C. Yang教授共同主持的Arthroplasty主题特刊“微创全髋关节置换术及相关技术”正开放投稿!欢迎各位专家学者分享您的最新研究成果!
本期稿件来源|张瑗教授团队
本文转自ASIAarthroplasty