2.1   减轻周围软组织损伤   TKA是一种治疗晚期膝骨关节炎的有效方法，手术目标是用人工植入物代替病变的骨头，恢复下肢力线对齐，保持关节线，平衡屈曲伸展间隙。为了实现这些目标，TKA过程中对周围软组织包膜的保护至关重要[6-8]。
关节周围软组织结构的意外损伤，如副韧带、后交叉韧带或伸肌机制，可能损害术后临床和功能恢复，降低稳定性及植入物存活率[9-11]。KHLOPAS等[12]开展了一项尸体标本研究，比较RATKA和传统TKA在术中保护软组织方面的差异，结果显示 RATKA可以更好地保护内、外侧副韧带，完整保留后交叉韧带胫骨侧止点，而传统手术的6具标本中有2具后交叉韧带胫骨侧止点被手术器械损伤，甚至离断。在另一项尸体研究中HAMPP等[13]发现与传统TKA标本相比，RATKA中后交叉韧带的损伤明显较小(P < 0.001)，RATKA标本内侧副韧带、髂胫束、腘窝和髌韧带的损伤无显著变化，结果表明，与传统TKA相比，使用RATKA时可能发生的软组织损伤更少，这是由于机器人辅助技术增强了术前计划、术中实时反馈和触觉束缚锯片的作用。此外，也可能与RATKA锯片振荡的有效宽度(或总切削尖端偏移)较小有关[14]，同时也可能是在传统TKA手术中倾向于产生完全横贯的胫骨切除术，而RATKA手术旨在保护后交叉韧带，而后交叉韧带是胫骨后移的主要制约因素，在关节屈伸中起重要作用。但这些结论是基于尸体标本研究，具有一定局限性。
最近一项临床前瞻性队列研究报道，与传统TKA相比RATKA可减少医源性软组织包膜损伤，如韧带损伤；与传统TKA相比，RATKA患者的宏观软组织损伤评分提高了58分(P < 0.05)，宏观软组织损伤评分用于评估关节周围软组织的不同区域损伤程度，这说明RATKA可减少骨和软组织损伤[15]。SIEBERT等[16]回顾性分析了120例患者，其中70例接受了RATKA，50例接受了传统TKA，并报告前者的软组织肿胀要小得多。这可能归因于在机器人辅助下，限定于立体定向窗口边界的锯片动作可能有助于更好地控制骨切除的准确性并限制对关节周围软组织包膜的损伤。此外，RATKA 无需行胫骨前脱位和向外侧翻转髌骨的处理，降低了髌腱、股四头肌腱和腘窝周围软组织的损伤风险，这也是RATKA术后患者软组织肿胀较轻的原因之一[15]。见图3。



2.2   精确截骨   RATKA作为一种提高截骨准确性的技术，可有效减少肢体对齐异常值[17-19]。在这些系统中，RATKA 术中截骨量和截骨角度已根据术前规划在系统中预先设定，相当于给“有创操作”限定了区域，机械手臂末端的磨钻涉及到的所有操作均在红外摄像头实时监视下完成，若磨钻活动范围超出预先设定区域，“自动操作”就会立即停止。BATHIS等[20]通过分析50例骨切除术患者证实了RATKA的准确性，其股骨远端和胫骨切除术的偏差分别为0.6 mm(SD=0.4)和0.7 mm(SD=0.5)。此外，MASON等[21]报道，91%的患者髋膝踝角为(180±3)°，实现了机械对准理想偏差。总体而言，机器人手臂辅助技术可以准确执行术前骨切除计划并实现理想的屈伸间隙平衡[22]，这对于机械对齐和韧带张力非常重要。
XU等[5]通过量化RATKA手术各个具体操作步骤的具体时间，结果发现RATKA有利于在手术时间水平上控制创伤反应。最主要是RATKA显著缩短了骨切割和间隙平衡所需的时间：RATKA的持续时间分别比传统TKA短5.3 min(P=0.010)和2.2 min(P=0.021)。这一发现在已往研究表明，TKA期间的截骨错误和重复截骨可导致股骨干骺端窦腔过度开放、凝血因子耗尽和进行性炎症级联反应[23-24]。其次，之所以RATKA的手术时间明显长于传统TKA，在于RATKA的手术时间增加主要集中在术前计划和术中登记阶段，也就是说，这两阶段的时间增加不会影响与关节腔打开相关的时间，或干扰髓腔，从而引发创伤和炎症。
2.3   术后疼痛   对TKA的需求逐年增加，人们担心满足它所需的可用医疗资源。为了降低医疗资源的消耗，临床采取通过围术期患者优化、多模式镇痛推动了患者术后功能恢复。患者的术后疼痛是术后住院时间延长、镇痛需求、并发症和患者不满意度增加的主要原因[25]。值得注意的是，由于退行性膝关节炎主要好发于老年群体，在受到手术的创伤打击或TKA前疼痛“灾难化”(过分强调消极方面或经历的后果)时，往往表现出焦虑或不安[26-27]，这一部分群体中有相当数量患者长期处于独居状态下并且长期受到行动不便和疼痛的困扰，如果术后无法尽早恢复功能或是术后疼痛时，患者会表现出高度焦虑、抑郁，进而影响预后，导致恶性循环的后果[28-30]。因此，TKA除了恢复患者身体健康外，也要注意对其心理健康影响，但很少有干预措施针对这些因素进行干预，部分研究表明减轻患者的术后疼痛和快速康复是一个不错的干预措施，而机器人辅助可能是实现这一措施的有效媒介之一[31-33]。 
另外，RATKA可以提供准确的骨切割，降低截骨失败率，减少软组织不必要的释放，该技术理论上可以最大限度地减少了两者的损伤程度，并且两者也都被认为是重要的疼痛发生器[34-35]。根据现有的研究报道，行RATKA的患者阿片类药物消耗量的减少与骨创伤较少有关，也可能是由于在RATKA恢复下肢力线时股骨远端不需要髓内导引板或钻孔，并且软组织释放小创伤较少等，相应的减少阿片类药物的摄入可能有助于降低阿片类药物依赖的风险[36-38]。
RICE等[39]研究发现传统TKA术后6，12个月中重度疼痛的发生率分别为21%和16%。BHIMANI等[34]研究发现，与传统TKA患者相比，接受RATKA的患者在静息和活动时的疼痛程度更低(P <?0.05)，每天需要的吗啡当量更少。此外，KAYANI等[40]进行的前瞻性队列研究中，40例患者接受了传统TKA治疗，另有40 例患者接受了RATKA治疗，接受机器人治疗组的患者术后疼痛水平、镇痛需求、物理治疗次数均较传统组减少；并且与接受传统TKA的患者相比，研究结果还表明，RATKA可显著减轻术后疼痛(P < 0.001)，这与先前发表的研究相似[34]。这可能也与RATKA减少了手术过程中对胫骨半脱位的需求有关，它仅在组件置入期间需要胫骨半脱位，从而减少软组织损伤。见图4。



2.4   术后炎症指标变化   血液生化标志物的动态变化被认为是反映TKA创伤严重程度的一个重要参考因素。OELSNER等[41]指出术后C-反应蛋白在住院期间达到峰值，并在2周时恢复到基线水平；纤维蛋白原在C-反应蛋白后达到峰值，并在6周后恢复到基线水平。TKA术前C-反应蛋白升高与术后急性期反应更强烈相关[41-42]。
在一项对中国患者的回顾性研究中，结果显示RATKA组患者术后第1天的白细胞介素6水平显著降低，并且炎症反应的差异在术后第3天变得更加明显，并且RATKA组患者的C-反应蛋白、血沉和白细胞介素6水平显著低于传统TKA组(P < 0.05)[43]。这项研究首次通过血液标志物的比较展示了RATKA在术后恢复中的优势，虽然血清炎症标志物是手术结局的间接代表，但它们是非常客观的，这些差异可能反映在切口愈合、下肢血栓和手术部位疼痛上。RATKA的优势也表现在术后患者血浆D-二聚体水平升高程度上，有研究报道D-二聚体的血浆浓度反映了凝血和纤维蛋白溶解的整体激活[44-46]，同时血浆D-二聚体水平升高相关的因素包括创伤、凝血功能障碍等 [45，47]。血浆D-二聚体水平是TKA后静脉血栓栓塞症诊断最有用的实验室检查之一，血浆D-二聚体正常可安全排除静脉血栓栓塞症[48]。在SIU 等[49]的一项前瞻性研究中，结果显示与进行传统TKA的患者相比，术后24 h RATKA组患者中观察到血浆D-二聚体水平降低。这表明RATKA可以减轻手术创伤程度，并且相对于传统TKA而言术后下肢深静脉血栓栓塞的可能性更小，但这一可能性结果需要高质量的循证医学证据加以验证。
此外，XU等[5]发现与传统TKA相比，RATKA可以进一步降低急性期炎症反应中经典生化标志物的含量(P <?0.05)，如C-反应蛋白、血沉和D-二聚体等。KAYANI等[40]也进行了类似的观察，术后第7天白细胞介素6、肿瘤坏死因子α、血沉、C-反应蛋白、乳酸脱氢酶和肌酸激酶水平分别比传统TKA ( all P?<?0.05)术后低70.9%，42.4%，38.1%，61.4%，16.3%和47.5%。两组炎症指标的差异，可能与上文提到的RATKA组在股骨截骨术中未使用髓内定位以及使用机械臂截骨术可防止软组织损伤并减少韧带释放有关。
2.5   缩短住院时间   在过去十几年中实施机器人辅助技术在初次TKA后的住院时间明显减少[50]。机器人辅助技术、植入物设计和制造方面的技术进步在为患者提供更精确的截骨量和伸屈平衡间隙、更好的植入物方面发挥了作用，从而带来更好的术后结果、更快的康复和更短的住院时间。KAYANI等[51]证明与传统TKA组相比，RATKA组患者住院时间更短，RATKA的中位出院时间为77 h ，而传统夹具辅助TKA的中位出院时间为105 h；术后第2天(P=0.03)及以后RATKA组镇痛药用量更少。当然这与RATKA可以减少不必要的软组织释放、并且减少了医源性关节损伤有关。这一过程有助于限制局部炎症反应，减轻术后疼痛和肢体肿胀，从而增加出院时膝关节屈曲度，提高患者的满意度，缩短术后住院时间[32，52]。同时可以减少住院期间一些非阿片类药物的用量，并且患者出院后的康复治疗也相应减少，减轻了患者的医疗支出负担[35，50，53]。
RATKA与传统TKA创伤效应综合分析见表1。



2.6   其他优势   一方面，有研究表明在机器人队列中术后24，72 h可溶性P-选择素的血清水平显著降低[54]。在接受常规TKA的受试者中，术后24，72 h观察到血清可溶性P-选择素更显著的激增。相关文献表明，血清可溶性P-选择素水平与TAK术后急性心肌梗死和静脉血栓栓塞症发生有关，血浆可溶性P-选择素的浓度与Gensini评分、血管病变数量和冠状动脉病变类型呈正相关[55]。另一方面，RATKA术后血红蛋白水平下降较少；相关研究发现两组术前血红蛋白浓度无统计学差异，术后与RATKA患者相比传统TKA组患者血红蛋白减少更多(P < 0.001)。此外，在传统术中固定截骨器械会产生不同数量钉道，对于患者来说也是创伤，而 RATKA 技术无需行股骨髓内定位及胫骨髓外定位，与前者相比相对微创。并且RATKA术中使用磨钻或者较传统术中使用的更轻薄的往复锯截骨，可以减少对骨床不必要的创伤，为后期翻修手术奠定良好基础。

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[11]	刘宇涵, 樊渝江, 王启光. 早期创伤性膝骨关节炎动物模型构建方案的比较[J]. 中国组织工程研究, 2024, 28(4): 542-549.
[12]	王新民, 闫文凯, 宋亚辉, 刘 飞. 自体富白细胞-血小板纤维蛋白凝胶与腘绳肌腱修复创伤性髌骨脱位[J]. 中国组织工程研究, 2024, 28(3): 404-410.
[13]	李 春, 张艳玲, 刘 娣, 王明磊, 王 铎, 刘君伟, 武永利. 温针灸对膝骨关节炎兔损伤前交叉韧带修复及相关因子的影响[J]. 中国组织工程研究, 2024, 28(23): 3621-3626.
[14]	张 凯, 赵鸣昕, 杨雨竹, 郭 媛, 纪斌平. 单髁置换过程中胫骨假体立柱长度对膝关节生物力学的影响[J]. 中国组织工程研究, 2024, 28(21): 3281-3285.
[15]	陈家浩, 冯 硕, 王 虎, 张 强, 陈向阳. 平均血小板体积联合血栓弹力图预测全膝关节置换后血栓形成的价值[J]. 中国组织工程研究, 2024, 28(21): 3334-3338.

全膝关节置换(total knee arthroplasty，TKA)是治疗终末期膝骨关节炎的有效手段，能有效解决由于膝关节退行性病变产生的疼痛、畸形、活动受限等问题，提高晚期膝骨关节炎患者的生活质量[1]。随着中国人口老龄化进程的加快，TKA手术数量以每年近20%的速度增长[2]；尽管如此，中国每年执行的TKAs总数还不到美国(其中2020年实施的TKAs超过100万个)的50%。因此，基于人口预期寿命的延长、退行性关节疾病患病率的增加以及对这种成功手术满意度和需求的增加，促成了机器人辅助骨科手术快速发展[3]。机器人辅助TKA(robotic-arm assisted TKA，RATKA)的开发旨在帮助医生提高骨切除的准确性和精度，并基于正常软组织平衡和张力优化部件定位，最终改善患者的临床和功能结果。虽然现有研究报道了RATKA有着许多优势，但是，RATKA同时被许多学者广泛认为是具有高度并发症的创伤潜在创造者[4]，不过在最新的一项研究中，研究人员报道了RATKA可以减少术中截骨偏差、减轻血液炎症和并发症，并且可以提高患者术后舒适度等，从而减轻手术带来的创伤程度，同时加快患者术后恢复[5]。此文通过查阅国内外相关文献，总结骨科手术机器人在TKA中的应用现状及研究进展并作一综述，多角度探究其在手术创伤方面的优势及不足，为今后该技术在膝关节外科领域的临床应用提供参考。 中国组织工程研究杂志出版内容重点：人工关节；骨植入物；脊柱；骨折；内固定；数字化骨科；组织工程

1.1   资料来源   
1.1.1   检索人及检索时间   第一作者在2023年3月进行检索。
1.1.2   检索文献时限   2000年1月至 2023年3月。
1.1.3   检索数据库   PubMed 和中国知网数据库。
1.1.4   检索词   包括英文及中文检索词、检索词的逻辑组配等。英文检索词为“arthroplasty，replacement，knee，knee replacement arthroplastys，procedure，robotic surgical，total knee arthroplasty，arthroplasty，replacement，knee，robotic-assisted”，中文检索词为“机器人辅助，机械臂，膝骨关节炎，关节炎”。
1.1.5   检索文献类型   研究原著、综述和荟萃分析。
1.1.6   手工检索情况   无。

1.1.7   检索策略   以 PubMed 数据库检索策略为例，见图1。

1.1.8   检索文献量   初步检索到文献468篇，包括中文文献 81 篇、英文文献 387 篇。
1.2   入组标准
纳入标准：①有关RATKA对手术创伤影响的相关文献；②有关RATKA与传统TKA相对比的相关文献；③机器人辅助技术在全膝关节置换术中作用及应用的相关文献；④论点论据可靠，关联度高的文献。根据文章题目及摘要进行初步筛选，通过文献泛读和精读后纳入与文章相关的研究原著、综述及著作等。
排除标准：①内容相关性差、陈旧和重复的文献；②逻辑不严谨、论据可信度差的文献。

1.3   文献质量评估与数据提取   共检索到中英文文献共 468 篇，选择与文章内容相关性大且新颖，并具有价值的文章进行分析讨论，排除与研究目的相关性差及内容陈旧、重复的文献406篇，按入选标准严格筛选后最终纳入62篇符合标准的文献进行综述，全部来自 PubMed 数据库，见图2。

3     RATKA的潜在问题   Potential problems of RATKA  除了上述机器人辅助技术对于降低手术创伤相关的优势外，需要骨科医师关注和考虑的问题——RATKA潜在的较高并发症发生率[4，56]。对于机器人手术来说，更长的切口和更长时间暴露造成的软组织创伤也更大。基于红外线导航的TKA机器人需要2个额外的2 cm切口来固定定位销，以便在股骨和胫骨上进行光学运动捕捉跟踪。为了避免软组织与机器人手臂的末端碎片撞击，RATKA的切口平均长度超过了传统术式的切口长度。另外，在手术室中软组织暴露时间延长会增加微生物污染的风险，这可能导致更高的感染率。红外传感器减少了术中工作空间，额外的器械和手术托盘会导致器械拥挤和工作时间延长，进一步增加污染风险。并且手术时间延长相应的止血带使用时间也延长，这将导致缺血再灌注损伤增加，进一步加重膝关节肿胀和下肢水肿程度[57-58]。此外，固定钉部位感染和针位骨折等并发症也不容忽视，这是由于光学靶标的特殊固定钉表面采用螺纹设计，对股骨远端和胫骨近端产生固定孔洞，孔洞周围将出现应力集中区域，因此可能会增加下肢骨折发生概率[59-60]。 4   总结与展望   Summary and prospects 
TKA 的技术目标是恢复机械中立位、保持关节线、平衡屈曲和伸展间隙并保持正常的 Q 角以正确追踪髌骨，为了实现这些目标，保护周围的软组织是必不可少的。而对关节周围软组织结构如侧副韧带、后交叉韧带或伸肌机构的损害可能会影响术后临床和功能恢复，降低稳定性并降低植入物的存活率。传统技术可能会导致关节周围软组织结构的无意破坏。因此，需要一种更有益于患者术后疗效的手术技术[61]。
RATKA使用动态参考来评估术中膝关节稳定性、对齐和运动范围，从而能够在手术台上调整截骨和植入物准确性。外科医生能够精确操纵所需截骨量以实现所需的屈曲和伸展间隙，并且无需实施大量的软组织释放。与接受传统TKA患者相比，机器人组软组织剥离和肌肉创伤的减少可能有助于降低局部炎症反应和加速康复。
在研究过程中注意到机器人辅助减少创伤的两个决定性方面。第一，在骨切除期间，术者可以实时精确操纵所需截骨量，避免必要的截骨步骤，截骨时间较传统方式短，同时在矫正下肢力线时不需要进行股骨的髓腔操作，而传统TKA在重建伸直位下肢力线时需要进行股骨骨髓内定位，当入力线杆插入股骨干时会造成一定程度髓内出血，并且RATKA 手术中的胫骨也不需要半脱位，这可能会减少韧带拉伸或降低并发症发生率。第二，RATKA 术中膝关节周围软组织损伤较小，术后部分韧带都完整保留。这些在临床研究短期恢复和降低发病率以减少手术并发症方面对患者都有潜在益处。
此外，越来越多的研究表明，与传统TKA相比，RATKA与植入物定位准确性的提高、短期至中期功能评分的改善以及翻修率的降低有关。同时虽尚未有高质量的循证医学对RATKA进行财务分析，但研究结果确实显示了住院康复和住院时间与传统方式有重要差异，这将有助于医疗保健政策制定者分配医疗资源及进行成本规划将该技术应用于临床实践[62]。
总之，现有的临床应用研究显示 RATKA 没有增加患者手术创伤，同时在一些方面表现出比传统TKA更低的创伤，RATKA具有准确辅助截骨、个体化置入假体、更好地保护膝关节周围软组织、减少镇痛药物使用、降低术后炎症指标变化、缩短住院时间等降低创伤方面的优势，但也存在手术耗时延长、并发症增加、医疗成本提高等不足。虽然大多数研究显示，RATKA与传统TKA相比在减少创伤方面具有一定优势，但是仍需要大量随机对照研究和长期随访来证实。此外，随着移动互联网逐步进入5G时代、计算机运算能力的快速发展、人工智能的应用进入骨科手术领域、大数据分析时代的到来以及远程网络操作及高清视频互通得以实现，将会更好地应用这门技术。   中国组织工程研究杂志出版内容重点：人工关节；骨植入物；脊柱；骨折；内固定；数字化骨科；组织工程

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文题释义：

机器人辅助技术：它由一个机械臂组成，该机械臂设计用于通过触觉接口辅助全膝关节置换术。当骨切除开始超出术前计划中设定的预定参数时，机器人系统停止锯切。提高了外科医生再现膝盖对齐和保护重要软组织结构的能力。该系统根据术前CT图像创建患者解剖结构的三维(3D)模型，以准确确定骨切除、植入物尺寸和植入物位置。
全膝关节置换术：是指三间室关节置换，主要包括胫股内侧间室、胫股外侧间室及髌骨间室。术者对股骨远端、胫骨近端以及髌骨表面进行截骨，安装人工关节假体，通常采用骨水泥进行固定。通过全膝关节置换手术可以使下肢力线得到纠正，关节疼痛及关节畸形可以得到解决。

中国组织工程研究杂志出版内容重点：人工关节；骨植入物；脊柱；骨折；内固定；数字化骨科；组织工程

全膝关节置换（total knee arthroplasty，TKA）是治疗终末期膝骨关节炎的有效手段，能有效解决由于膝关节退行性病变产生的疼痛、畸形、活动受限等问题，提高晚期膝骨关节炎患者的生活质量。在中国随着人口老龄化进程的加快，TKA手术数量以每年近20%的速度增长；尽管如此，中国每年执行的TKAs总数还不到美国(其中2020年实施的TKAs超过100万个)的50%。因此，基于人口预期寿命的延长、退行性关节疾病的患病率的增加以及对这种成功手术满意度和需求的增加，这一系列因素促成了机器人辅助骨科手术快速发展。机器人辅助TKA（robotic-arm assisted TKA，RATKA）的开发旨在帮助提高骨切除的准确性和精度，并基于正常软组织平衡和张力优化部件定位，并最终改善患者的临床和功能结果。虽然现有研究报道了RATKA有着许多优势。但是，RATKA同时被许多学者广泛认为是具有高度并发症的创伤潜在创造者，不过，在最新的一项研究中，研究人员报道了RATKA可以减少术中截骨偏差、减轻血液炎症和并发症，并且可以提高患者术后舒适度等，从而减轻手术带来的创伤程度，同时加快患者术后恢复。

中国组织工程研究杂志出版内容重点：人工关节；骨植入物；脊柱；骨折；内固定；数字化骨科；组织工程

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