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嘉峪檢測網(wǎng) 2024-12-11 17:19
今年COA，骨科機(jī)器人依然是展會的重頭戲。在骨科領(lǐng)域談起創(chuàng)新，恐怕沒有醫(yī)生不提及機(jī)器人：從手術(shù)的精準(zhǔn)度到恢復(fù)的速度，機(jī)器人技術(shù)正逐步成為現(xiàn)代骨科手術(shù)不可或缺的一部分。
回望機(jī)器人技術(shù)的誕生和發(fā)展歷程，事實上20世紀(jì)90年代的全球第一款骨科機(jī)器人ROBODOC，是全自動化的設(shè)計。然而它迅速消失在歷史的云煙中——全自動，忽視了醫(yī)生對外科手術(shù)的主導(dǎo)作用，導(dǎo)致實際手術(shù)中大量的軟組織損傷、骨折等問題。
2006年，王者登場——半自動化的Mako帶領(lǐng)骨科機(jī)器人開啟成熟的臨床應(yīng)用之路。與早期的全自動系統(tǒng)不同，外科醫(yī)生掌控手術(shù)的核心步驟，同時依托Mako關(guān)節(jié)機(jī)器人提供的實時反饋和精準(zhǔn)執(zhí)行，能極大地提升手術(shù)的精準(zhǔn)性和安全性。隨著代際的功能升級，Mako關(guān)節(jié)機(jī)器人逐漸在全球范圍內(nèi)贏得了醫(yī)生和患者的青睞。
臨床對Mako的認(rèn)可，不僅證明了機(jī)器人技術(shù)在骨科手術(shù)中的實際應(yīng)用價值，更為整個行業(yè)的創(chuàng)新注入了強(qiáng)大動能。2018年，史賽克將Mako引入中國。在此之前，中國的關(guān)節(jié)置換手術(shù)大多依賴傳統(tǒng)手工操作，手術(shù)方案通常是在觀察創(chuàng)口的臨床情況的基礎(chǔ)上制定的。這種方式高度依賴術(shù)者經(jīng)驗，難以保證手術(shù)的一致性與精準(zhǔn)性。
Mako的到來，則為這一困局提供了解決思路——通過精準(zhǔn)的術(shù)前規(guī)劃、個性化手術(shù)設(shè)計以及術(shù)中實時反饋，Mako不僅提升了手術(shù)的可控性，還憑借機(jī)械臂的穩(wěn)定性使手術(shù)效果趨于專家級水準(zhǔn)。隨著Mako技術(shù)逐步融入骨科手術(shù)實踐，它所倡導(dǎo)的精準(zhǔn)化、個性化發(fā)展理念，正在重塑行業(yè)規(guī)范，樹立技術(shù)標(biāo)桿，并逐漸確立了機(jī)器人手術(shù)在骨科領(lǐng)域的主流地位。
作為骨科生態(tài)的制高點，發(fā)展機(jī)器人技術(shù)，已成為一種行業(yè)共識。為了更好的創(chuàng)新，需要不時回顧歷史、研究行業(yè)標(biāo)桿，才能看清未來。本文將回顧以Mako為代表的關(guān)節(jié)置換機(jī)器人發(fā)展歷程，探索這一技術(shù)如何為骨科手術(shù)帶來革命性的變化。通過分析技術(shù)創(chuàng)新價值和臨床實踐案例，探討機(jī)器人技術(shù)的應(yīng)用，與業(yè)內(nèi)讀者共勉。
1、 關(guān)節(jié)置換機(jī)器人發(fā)展歷程
事實上，Mako的發(fā)展史，就是關(guān)節(jié)置換機(jī)器人的發(fā)展史。作為第一個在中國全面落地全髖關(guān)節(jié)置換（THA）、全膝關(guān)節(jié)置換（TKA）和單髁膝關(guān)節(jié)置換（PKA）三種術(shù)式的關(guān)節(jié)機(jī)器人，Mako的技術(shù)源于上個世紀(jì)末麻省理工學(xué)院（MIT）和倫敦帝國理工學(xué)院的科技成果，長達(dá)二十余年的技術(shù)積累，覆蓋全球范圍內(nèi)200萬例手術(shù)，鑄就了如今臨床應(yīng)用的可靠性、安全性。
1997年，基于麻省理工學(xué)院（MIT）開發(fā)的WAM Arm高精度機(jī)械臂控制技術(shù)，Rony Abovitz等人創(chuàng)立了Z-KAT公司，探索醫(yī)療場景。
2004年，Maurice Ferré博士與Z-KAT的核心團(tuán)隊共同創(chuàng)立了Mako醫(yī)療公司，專注于骨科手術(shù)領(lǐng)域。之后團(tuán)隊結(jié)合了倫敦帝國理工學(xué)院開發(fā)的ACROBOT半自動化機(jī)器人設(shè)計，開始研究適用于膝關(guān)節(jié)和髖關(guān)節(jié)置換的機(jī)器人輔助手術(shù)系統(tǒng)。
2006年，第一代Mako系統(tǒng)上市，Mako完成了首例單髁膝關(guān)節(jié)置換手術(shù)。
2008年，Mako成功在納斯達(dá)克上市。
2009年，Restoris MCK單髁假體上市。
2010年，Mako完成了首例全髖關(guān)節(jié)置換手術(shù)。
2011年，Restoris髖關(guān)節(jié)假體上市。2012年，Mako已經(jīng)完成超過23,000例手術(shù)，當(dāng)年被德勤評為增長最快的科技公司。
2013年，Mako外科公司被史賽克Stryker收購。
圖片
2015年，推出第三代Mako智能骨科機(jī)器人系統(tǒng)，成功將Accolade II 及Trident 系類假體結(jié)合在全髖關(guān)節(jié)置換應(yīng)用。
2016年，Mako成功實施了Triathlon 全膝關(guān)節(jié)置換手術(shù)，標(biāo)志著Mako智能骨科機(jī)器人系統(tǒng)在關(guān)節(jié)置換領(lǐng)域應(yīng)用的成熟，并充分顯示出機(jī)器人手術(shù)的優(yōu)勢。
2017年，Mako全膝關(guān)節(jié)置換系統(tǒng)上市。
2018年，Mako進(jìn)入中國。當(dāng)年，Mako全髖關(guān)節(jié)置換系統(tǒng)在中國獲批使用。
2020年，Mako全膝關(guān)節(jié)置換系統(tǒng)在中國獲批使用。
2023年，Mako單髁關(guān)節(jié)置換系統(tǒng)正式上市，意味著Mako THA、TKA、PKA三大術(shù)式在中國全面落地。
2024年，Mako推出了THA 4.0技術(shù)，這是一項更加精細(xì)化的髖關(guān)節(jié)置換手術(shù)技術(shù)，進(jìn)一步提升了機(jī)器人在全髖關(guān)節(jié)置換手術(shù)中的精度和個性化規(guī)劃能力。
2、 技術(shù)創(chuàng)新打造行業(yè)標(biāo)桿：Mako的THA 4.0
2024年12月6日，中華醫(yī)學(xué)會第二十三屆骨科學(xué)術(shù)會議暨第十六屆COA學(xué)術(shù)大會史賽克展臺上，Mako THA 4.0 正式上市。龍頭機(jī)器人的這個最新版本有何技術(shù)特點呢？
高精度骨盆配準(zhǔn)與體位變化考慮
Mako THA 4.0系統(tǒng)的升級之一是骨盆注冊的高精度配準(zhǔn)技術(shù)，能夠根據(jù)患者的特定解剖結(jié)構(gòu)提供高精度的配準(zhǔn)，確保手術(shù)入路和區(qū)域的精準(zhǔn)定位。這不僅提高了手術(shù)的效率，還使得手術(shù)流程更加簡化，減少了傳統(tǒng)手術(shù)中可能出現(xiàn)的誤差和不確定性。
此外，Mako THA 4.0系統(tǒng)新增了骨盆在不同體位下的傾斜角度變化評估，考慮到站位、坐位和臥位等不同姿勢下骨盆的動態(tài)變化，能夠為每位患者量身定制最佳的植入物位置、角度和型號。尤其對于脊柱骨盆融合或脊柱骨盆高活動度的患者，Mako THA 4.0提供了更為個性化的術(shù)前規(guī)劃，確保了術(shù)后的穩(wěn)定性和功能恢復(fù)。
虛擬運動范圍（VROM）評估與功能性髖關(guān)節(jié)定位
Mako THA 4.0系統(tǒng)的另一個重要技術(shù)創(chuàng)新是虛擬運動范圍（VROM）評估。該功能允許外科醫(yī)生動態(tài)建模，評估不同植入物位置對關(guān)節(jié)活動度的影響，并可模擬術(shù)后可能的撞擊情況。根據(jù)評估結(jié)果，醫(yī)生可以即時調(diào)整手術(shù)計劃，避免術(shù)后撞擊、關(guān)節(jié)脫位和其他并發(fā)癥，確保最佳的手術(shù)效果。
在功能性髖關(guān)節(jié)定位方面，Mako THA 4.0可以可視化股骨與骨盆以及組件之間的關(guān)系，幫助醫(yī)生檢測潛在的撞擊風(fēng)險，進(jìn)一步優(yōu)化植入物的定位。這項技術(shù)大大提高了植入物放置的準(zhǔn)確性，減少了傳統(tǒng)手術(shù)中可能出現(xiàn)的誤差和術(shù)后并發(fā)癥，如“長短腿”等現(xiàn)象。
脊柱骨盆聯(lián)動與個性化手術(shù)方案
脊柱骨盆聯(lián)動的新增數(shù)據(jù)測算功能，是Mako THA 4.0系統(tǒng)的另一項創(chuàng)新。系統(tǒng)能夠考慮患者脊柱對髖關(guān)節(jié)的影響，結(jié)合脊柱與骨盆的動態(tài)聯(lián)動，為外科醫(yī)生提供更加精確的手術(shù)規(guī)劃。通過這一技術(shù)，醫(yī)生可以在術(shù)前更好地調(diào)整植入物的角度和位置，針對脊柱骨盆高活動度或骨盆融合患者的特殊情況，制定出更加個性化的手術(shù)方案，從而提高手術(shù)的成功率，減少術(shù)后并發(fā)癥。
實時反饋與AccuStop觸覺技術(shù)
AccuStop觸覺技術(shù)是Mako THA 4.0系統(tǒng)的核心功能之一。該技術(shù)通過視覺、觸覺和聽覺反饋為外科醫(yī)生提供實時指導(dǎo)。在手術(shù)過程中，如果外科醫(yī)生試圖將切割工具移出預(yù)設(shè)的手術(shù)邊界，機(jī)器人系統(tǒng)會提供阻力或聲音警告，并自動停止操作。
這一功能有效防止誤操作，確保了手術(shù)的精確度。此外，系統(tǒng)會實時顯示髖臼杯植入的角度和深度，并通過模型顏色的變化來提供反饋，進(jìn)一步保證植入物位置的精準(zhǔn)度。
MDM雙動全髖關(guān)節(jié)系統(tǒng)與術(shù)后穩(wěn)定性
Mako THA 4.0系統(tǒng)與MDM（Modular Dual Mobility）雙動全髖關(guān)節(jié)系統(tǒng)的結(jié)合，標(biāo)志著全髖關(guān)節(jié)置換手術(shù)的一大進(jìn)步，特別是在應(yīng)對術(shù)后穩(wěn)定性和高脫位風(fēng)險方面。
MDM假體采用雙動髖臼內(nèi)襯的設(shè)計，這一結(jié)構(gòu)創(chuàng)新使得假體的活動范圍得到了顯著擴(kuò)展。與傳統(tǒng)的髖關(guān)節(jié)假體相比，MDM通過雙動界面設(shè)計，有效降低了假體與髖臼之間的摩擦，最大限度地減少了由于磨損、撞擊引起的假體松動或脫位。特別是在患者解剖特殊或手術(shù)技術(shù)有限的情況下，MDM假體通過其獨特的設(shè)計，大大提高了術(shù)后的穩(wěn)定性，減少了因關(guān)節(jié)過度活動或撞擊導(dǎo)致的并發(fā)癥。
此外，MDM雙動全髖關(guān)節(jié)系統(tǒng)與Mako THA 4.0系統(tǒng)的兼容性進(jìn)一步提升了整個治療方案的精確性和穩(wěn)定性。配合Mako系統(tǒng)的虛擬運動范圍（VROM）評估功能，模擬植入物位置和角度下的關(guān)節(jié)活動情況，從而提前識別并避免可能的撞擊問題，以此優(yōu)化術(shù)前規(guī)劃，確保髖關(guān)節(jié)置換后的假體位置和角度最符合患者的解剖結(jié)構(gòu)，減少了術(shù)后撞擊的風(fēng)險。
3、Mako臨床應(yīng)用與實踐經(jīng)驗
為了分析Mako的技術(shù)優(yōu)勢和臨床應(yīng)用的關(guān)系，MedRobot編輯查閱了多篇醫(yī)學(xué)文獻(xiàn)，整理臨床實際情況如下，供讀者參考：
（一）76歲女性患者髖關(guān)節(jié)置換術(shù)案例
1. 患者情況與術(shù)前評估
該患者為76歲女性，被診斷為左側(cè)髖關(guān)節(jié)嚴(yán)重骨關(guān)節(jié)炎，并有多次脊柱手術(shù)史，包括單節(jié)段脊柱融合術(shù)。由于患者有復(fù)雜的脊柱骨盆解剖結(jié)構(gòu)，術(shù)前評估顯示，她的骶骨傾斜角（SS）在坐位和站位時分別為-11°和20°，ΔSS（坐位和站位骶骨傾斜角的差值）為31°，根據(jù)Stefl分類，這表明患者的脊柱骨盆單元具有高活動性。這類患者的手術(shù)規(guī)劃通常較為復(fù)雜，尤其需要考慮到脊柱骨盆的動態(tài)變化，以確保髖關(guān)節(jié)置換術(shù)后穩(wěn)定性。
2. 術(shù)前規(guī)劃：3D建模與精確調(diào)整
在術(shù)前規(guī)劃階段，患者的影像學(xué)數(shù)據(jù)被輸入到Mako機(jī)器人系統(tǒng)中，系統(tǒng)通過CT掃描生成的3D模型幫助醫(yī)生進(jìn)行手術(shù)規(guī)劃。初步規(guī)劃顯示，在仰臥位下，髖臼杯的傾斜角和前傾角分別為40°和20°，這些角度是基于傳統(tǒng)的手術(shù)規(guī)劃標(biāo)準(zhǔn)設(shè)定的。然而，在考慮到患者獨特的骨盆動態(tài)變化和脊柱骨盆聯(lián)動后，Mako系統(tǒng)建議將前傾角調(diào)整為24°，以實現(xiàn)最佳的術(shù)后穩(wěn)定性。
這一調(diào)整充分利用了Mako系統(tǒng)的智能手術(shù)規(guī)劃功能，不僅僅是靜態(tài)的影像分析，還考慮了患者的解剖結(jié)構(gòu)和生理變化，使得手術(shù)規(guī)劃更加個性化和精準(zhǔn)。
3. 虛擬運動范圍（VROM）評估：模擬術(shù)后關(guān)節(jié)活動
虛擬運動范圍（VROM）是Mako THA 4.0系統(tǒng)中的一項關(guān)鍵功能，它允許外科醫(yī)生動態(tài)模擬關(guān)節(jié)的活動范圍，識別潛在的撞擊風(fēng)險。術(shù)前評估時，VROM工具顯示，在站立位時，髖關(guān)節(jié)處于15°伸展、15°外旋和15°外展?fàn)顟B(tài)下并沒有出現(xiàn)撞擊。然而，當(dāng)模擬髖關(guān)節(jié)進(jìn)行屈曲120°、內(nèi)旋40°和內(nèi)收10°時，系統(tǒng)檢測到可能的骨-骨撞擊，這是傳統(tǒng)手術(shù)規(guī)劃中容易忽視的潛在問題。
4. 實時調(diào)整：消除撞擊，優(yōu)化植入物定位
為了消除深屈曲中的撞擊，外科醫(yī)生在Mako系統(tǒng)的引導(dǎo)下進(jìn)行了實時調(diào)整。在Mako機(jī)器人系統(tǒng)的支持下，醫(yī)生調(diào)整股骨頭型號選擇，改用+5mm的球頭——這一調(diào)整有效地解決了術(shù)前模擬中顯示的撞擊問題，并通過重新檢查VROM確認(rèn)，偏移后撞擊被成功消除。
實時調(diào)整功能展示了Mako系統(tǒng)的獨特優(yōu)勢：它在原有的術(shù)前提供精準(zhǔn)的手術(shù)規(guī)劃外，還能根據(jù)患者的個體情況進(jìn)行個性化調(diào)整，通過即時反饋與靈活調(diào)整使得醫(yī)生能夠在保證髖關(guān)節(jié)穩(wěn)定性的同時，最大限度減少術(shù)后并發(fā)癥。
5. 手術(shù)結(jié)果與患者恢復(fù)
通過Mako THA 4.0系統(tǒng)的精準(zhǔn)規(guī)劃與調(diào)整，該患者的手術(shù)得以順利進(jìn)行。由于Mako系統(tǒng)能夠精確評估髖關(guān)節(jié)植入物的定位，避免了傳統(tǒng)手術(shù)中常見的長短腿和關(guān)節(jié)脫位問題，顯著降低了術(shù)后并發(fā)癥的發(fā)生風(fēng)險。患者術(shù)后恢復(fù)良好，活動范圍得到明顯提升，生活質(zhì)量也得到了有效改善。
（二）30名參與者的前瞻性隊列研究
200萬的手術(shù)數(shù)據(jù)，使得Mako有豐富的循證醫(yī)學(xué)支持。比如在一項前瞻性隊列研究中，涉及30名參與者的患者報告結(jié)果指標(biāo)（PROMs）和術(shù)后數(shù)據(jù)展示了Mako系統(tǒng)的顯著臨床效益。
研究對象的平均年齡為69.5歲，術(shù)前的HOOS（髖關(guān)節(jié)殘疾和骨關(guān)節(jié)炎結(jié)果評分）為39±16.35，Oxford Hip Score (OHS)為20.3±7.1。術(shù)后隨訪一年后，HOOS評分顯著改善至97.5（79.4, 100），而OHS評分提升至47（38.5，48）。關(guān)節(jié)遺忘指數(shù)從14.6（8.3，27.3）攀升到93.8（53.4, 100）。
這些數(shù)據(jù)表明，Mako機(jī)器人系統(tǒng)能夠有效改善患者的功能狀態(tài)和生活質(zhì)量，尤其是在髖關(guān)節(jié)置換術(shù)后，患者的疼痛水平、活動能力和生活質(zhì)量均得到了顯著提升。
此外，研究還顯示，患者術(shù)后的活動范圍（Range of Motion，ROM）方面有了顯著提高。例如，屈曲角度從術(shù)前的90°（85°, 100°）增加到術(shù)后的100°（95°, 100°），而內(nèi)旋和外旋的活動范圍也得到了改善。這些改善不僅反映了手術(shù)的成功，還表明Mako系統(tǒng)在精確植入物定位、減少術(shù)后并發(fā)癥方面的優(yōu)勢。術(shù)后活動范圍的提高，尤其是股骨的活動度改善，顯示了Mako機(jī)器人在保證關(guān)節(jié)穩(wěn)定性的同時，有效恢復(fù)了患者的運動功能。
4、機(jī)器人生態(tài)下的骨科未來
骨科的未來不再是單一技術(shù)的突破，而是一個以手術(shù)機(jī)器人為核心的、多學(xué)科、多方向的全新生態(tài)系統(tǒng)。機(jī)器人技術(shù)顯著提升了手術(shù)的精確度和標(biāo)準(zhǔn)化，通過數(shù)據(jù)分析優(yōu)化術(shù)前規(guī)劃和術(shù)中執(zhí)行，增強(qiáng)了手術(shù)的可控性和可靠性。個性化治療方案減少了傳統(tǒng)手術(shù)中的偏差，改善了患者預(yù)后，減少并發(fā)癥，加速康復(fù)，延長假體壽命，從而提升患者生活質(zhì)量。
從衛(wèi)生經(jīng)濟(jì)學(xué)角度來看，機(jī)器人技術(shù)通過降低醫(yī)療成本，減少術(shù)后并發(fā)癥、住院時間以及再次手術(shù)的需求，提高了治療效率。這些經(jīng)濟(jì)效益在全球范圍內(nèi)都有廣泛的應(yīng)用潛力。
與此同時，機(jī)器人技術(shù)推動了醫(yī)療服務(wù)的均質(zhì)化，使得不同年資的醫(yī)生能向全球范圍內(nèi)的患者提供同等品質(zhì)的骨科治療。
作為行業(yè)的技術(shù)先鋒，Mako關(guān)節(jié)機(jī)器人不僅推動了關(guān)節(jié)置換領(lǐng)域的技術(shù)革新，還不斷拓展其應(yīng)用范圍，進(jìn)入脊柱、肩關(guān)節(jié)等領(lǐng)域，為骨科手術(shù)的精細(xì)化和個性化發(fā)展奠定了基礎(chǔ)，推動了更高效的未來骨科生態(tài)系統(tǒng)建設(shè)。
參考文獻(xiàn)：
https://en.wikipedia.org/wiki/MAKO_Surgical_Corp.
《Mako® Partial Knee arthroplasty: clinical summary》
《Robotic total hip arthroplasty: past, present and future》
《Functional implant positioning in total hip arthroplasty and the role of robotic?arm assistance》
來源：Internet
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