文章来源：中华骨科杂志, 2023,43(19)：1334-1342.
作者：贾健
一、TiRobot的结构体系
TiRobot由手术机械臂、光学跟踪系统及手术规划导航系统组成。
（一）手术机械臂系统
是骨科手术机器人的执行装置，由六关节串联结构组成，可沿垂直轴和水平轴360°旋转，总体活动范围达720°，且每个关节的活动度均超过90°，最大工作半径为850 mm。机械臂的通用功能是为器械臂和摄像臂提供依托，其末端支持导向器、示踪器和手术器械等多种配套工具的安装固定。据此可利用套筒或钻袖建立工作通道，完成导针置入及螺钉固定。机械臂底座借助五轮转向，便于术中移动。其坚固程度和稳定状态足以对抗关节摆动、把持手术工具、支撑自身重量和抵抗外部扭力；缺点是灵活协调性较差，运动范围及其调控区间有限[ 5 , 7 ]（ 图1 ）。
图1 TiRobot骨科手术机器人的结构组成及设备外观
（二）光学跟踪系统
硬件组成包括近红外波段的被动式发射靶标及广角示踪器，能准确识别图像特征及坐标参数，通过对运动轨迹的跟踪捕捉，将手术器械与骨性结构之间的空间关联信息传输至计算机主控系统并加以整合；同时可监测机械臂末端及患者的位移变化，并进行自动补偿和位置纠正。其缺点是难以动态追踪整个术区的环境变化、因采用导线连接而使标靶移动受限、易被手术参与者或内固定器械遮挡而致光路不畅。
（三）手术规划导航系统
采用先进的导航技术，对位于不同坐标系的获取影像进行对准叠加并自动注册，可加快匹配算法，缩短图像生成时间，同时能有效防止术中因结构性影像漂移所带来的定位失准。当系统通过数字影像确定好螺钉位置、长度及直径后，装配在机械臂上的套筒即可确定导针方向，避免了术者手部抖动带来的操作误差。其缺点是被动导航，手术过程最终靠术者完成，系统主要提供和指导内置入物的行进路线。
二、TiRobot的基本操作流程
手术机器人功能设置完成后：（1）在机械臂末端安装标尺并放置于手术区域，采集透视影像并自动注册；（2）在目标影像上通过计算机主控系统规划手术路径并测定螺钉参数；（3）机械臂移动至手术部位并在其末端装配导向工具；（4）在定位套筒的引导下完成螺钉固定，此间须辅以必要的多角度影像验证。
三、TiRobot辅助骨盆损伤内固定置入
微创螺钉内固定既可独立用于骨盆髋臼骨折的手术治疗，也可作为补充手段与重建钢板等结合使用。
（一）TiRobot辅助骨盆LC-Ⅱ通道经皮螺钉固定
Young-Burgess根据损伤机制将骨盆骨折分为四型，其中LC-Ⅱ型为侧方挤压暴力所致的骨盆新月样骨折。临床上将治疗此类骨折而采用的通道称为LC-Ⅱ通道。
Day等[ 8 ]将骨盆新月样骨折分为三种亚型并提出了相应的治疗方案。其中Ⅰ型为经髂骨不超过骶髂关节前1/3骨折脱位并伴巨大的半月形骨块，可采取前方入路跨骶髂关节钢板固定；Ⅱ型为经髂骨骶髂关节中1/3骨折脱位并伴中等大小的半月形骨块，可选择后方入路中和钢板及加压螺钉固定；Ⅲ型为经髂骨骶髂关节后1/3骨折脱位并伴较小的半月形骨块，可借助骶髂螺钉固定[ 6 , 7 ]。Gehlert等[ 9 ]认为DayⅢ型骨折系骨盆旋转或垂直不稳定型损伤，其髂骨后方的骨折形态决定内固定方式的选择。目前认为，在处理骨盆前环损伤的基础上，髂嵴边缘钢板结合LC-Ⅱ螺钉顺行或逆行置入，必要时辅以骶髂螺钉固定是DayⅢ型骨折治疗的常规方法。
LC-Ⅱ通道可用于治疗大部分骨盆新月样骨折、髂骨翼及中高位髋臼前柱骨折。患者仰卧位或俯卧位，通过泪滴位、髂骨正位、髂骨斜位以及LC-Ⅱ长轴位透视影像判断螺钉位置和长度后，从髂前下棘至髂后上棘或反其道由后向前设计固定方式。LC-Ⅱ通道的髂前下棘处也是骨盆前环内固定支架（internal fixator，INFIX）的螺钉入点，术中应注意保护股外侧皮神经；其髂后上棘处为髂腰内固定的髂骨钉入点，钉尾常可于皮下触及。该通道全长平均136.2 mm，螺钉须走行于髂骨内外板之间，与骨盆后环应力传导途径基本一致。
经LC-Ⅱ通道的改良骶髂螺钉，即螺钉大部分经LC-Ⅱ通道经骶髂关节与骶骨固定（ 图2 ）。其中位于S1的骶髂螺钉入点应外移至髂前下棘后外侧20~30 mm及臀中肌柱的前缘处，出点则接近于S1关节突的外下缘。主要用于辅助治疗累及骶髂关节的骨盆新月样骨折、骶骨近端严重畸形无S1骶髂螺钉安全通道、老年脆性骨折或协同骨盆复位机器人的通道螺钉固定。此外，改良的骶髂螺钉也可通过调整其出入点的位置而形成多种固定方式[ 10 , 11 ]。
图2 LC-Ⅱ通道螺钉及经LC-Ⅱ通道的改良骶髂螺钉 A 术前X线片示右侧骨盆新月样骨折 B 术前CT三维重建示右侧骨盆新月样骨折，未累及骶髂关节 C 术后X线片示机器人辅助右侧骨盆新月样骨折LC-Ⅱ通道螺钉及髋臼前柱通道螺钉固定 D 经LC-Ⅱ通道的改良骶髂螺钉示意图 E 术前CT三维重建示左侧耻骨上支、髋臼高位前柱骨折，骶髂关节分离；右侧骶骨骨折 F 术后X线片示机器人辅助左侧耻骨上支骨折应用短通道逆行前柱螺钉固定；左侧髋臼前柱骨折经LC-Ⅱ通道螺钉固定及LC-Ⅱ通道改良的骶髂螺钉固定；右侧骶骨骨折及左侧骶髂关节分离应用骶髂螺钉固定
（二）微创骶髂螺钉固定
骶髂螺钉可沿钉道轴线均匀分散载荷，是临床公认的治疗骨盆后环损伤的首选方式。骶髂螺钉主要适用于：（1）骶髂关节复合体脱位或骨折脱位；（2）骶骨DenisⅠ、Ⅱ型及部分Ⅲ型骨折；（3）Tile B、C型骨盆损伤；（4）陈旧性骶髂关节脱位或骶骨骨折的截骨矫形；（5）污染相对轻微的骨盆后环开放性损伤；（6）多发伤伴骨盆后环损伤的早期处理；（7）协同髂腰内固定治疗（ 图3 ）。
图3 骨盆髋臼骨折的杂交手术方式。髋臼骨折切开复位内固定、骶髂关节分离机器人辅助经皮通道螺钉固定 A 术前CT三维重建示左侧髋臼横行伴后壁骨折、股骨头骨折后脱位；右侧耻骨支、骶骨低位横行骨折；双侧骶髂关节分离 B，C 术后骨盆前后位及出口位X线片示左髋臼及股骨头骨折切开复位钢板固定；双侧骶髂关节机器人辅助骶髂螺钉置入
骶髂螺钉的术中定位方法主要包括：（1）’C’型臂X线机透视下通过体表标志并结合术者的主观判断确认。（2）利用CT图像对通道的骨性边界进行规划，并据此判断螺钉路径。（3）基于计算机辅助的3D打印个体化手术导板。双侧骨盆的解剖标志并非完全对称，以健侧镜像为依据的构型设计可能存在偏差。此外，仿真模型与真实骨盆的细微不同、导板材料与骨性标志的匹配程度也会妨碍螺钉精准置入[ 12 ]。（4）借助于CAS导航系统。这种无框架立体定向技术可增加螺钉置入的精准性。Chui等[ 13 ]和Krappinger等[ 14 ]统计发现，导航下螺钉入点和出点的偏差范围在1.91~1.94 mm，其中导航配准、影像漂移及术者操作等是影响治疗结果的主要因素。（5）应用手术机器人辅助固定。该方法能克服人手稳定性不足带来的操作误差，目前已成为骨科临床的前沿技术[ 15 , 16 ]。
置入骶髂螺钉时患者常采用仰卧位或俯卧位，常规应用骨盆入口、出口及标准的侧位像，并确定合理的透视角度。治疗骶髂关节脱位时选择拉力螺钉垂直于髂骨外板加压固定，并尽量避开关节面斜行置入；治疗骶骨骨折时选择位置螺钉垂直于骨折线水平置入。对累及神经通道的骨折，术中应避免过度加压。影响骶髂螺钉精准置入的常见因素主要包括骶骨近端畸形变异、螺钉通道空间大小、骨折移位程度、术中影像质量以及螺钉的定位方法等。
根据骨皮质侵犯程度，机器人辅助通道螺钉置入位置的定性评价标准为：优，螺钉在骨通道内，未侵犯皮质；良，螺钉侵犯皮质，未穿出；差，螺钉侵犯并穿出皮质。Lonstein等[ 17 ]提出的骶髂螺钉位置的分级标准为：0级，螺钉未穿破骨皮质；1级，螺钉穿破骨皮质<2 mm；2级，螺钉直径中心穿破骨皮质2~4 mm；3级，螺钉完全穿破骨皮质。
Gardner等[ 18 ]发现，如果骶髂螺钉在前后方向上偏差≥4°则可能进入S1骶孔或穿出骶骨前方皮质。据统计[ 19 , 20 ]，在术后并发症中骶髂螺钉位置不当占2%~15%，血管神经腰骶干及马尾损伤占0~13%，骨折术后翻修占0.8%~5%。Kim等[ 21 ]报告，垂直不稳定型骨盆损伤，尤其是位于骶骨DenisⅡ区骨折，术后骶髂螺钉松动率为43.5%。
骶髂螺钉贯穿骶骨固定可用于治疗双侧骶髂关节脱位或骶骨骨折。术前应仔细评估螺钉通道的水平走向及容量，术中透视角度可参照骶髂螺钉置入手术的影像投照方法[ 22 ]，另外也可借助骨盆双侧旋转闭孔斜位相确认螺钉长度。
双侧骶髂螺钉固定方式：（1）S1或S2螺钉双侧单边对向非同轴固定（单纯S1或S2或S1+S2）；（2）S1双侧对向平行固定；（3）S1或S2全程贯穿固定；（4）S1双侧单通道双螺钉固定等。在上述固定方式中，贯穿螺钉较单边短钉稳定，单贯穿螺钉（S1或S2）较单边联合短钉（S1+S2）稳定，双贯穿螺钉较单贯穿螺钉稳定。
（三）经皮髂腰三角固定
Schildhauer等[ 23 ]应用切开复位髂腰三角固定治疗骶骨DenisⅠ、Ⅱ区骨折或骨盆骨折合并腰骶结合部损伤等取得了满意疗效。
机器人辅助经皮髂腰三角固定（ 图4 ）的主要手术步骤：（1）俯卧位，常规CT扫描确认L5椎弓根形态。（2）规划螺钉位置。（3）经皮建立工作通道，机器人辅助椎弓根钉置入。（4）在髂后上棘处做长约3 cm的皮肤切口，经LC-Ⅱ通道后方置入髂骨钉（长度100~130 mm），其入点在髂后上棘下缘，出点分别指向髋臼上缘或髂前下棘。术中保持钉尾内聚且向头侧倾斜并居于髂骨内外板之间。（5）连接钉棒系统，在髂嵴切口处利用辅助工具作适度纵向撑开以纠正或改善骶骨骨折的垂直移位。（6）在同一体位下完成骶髂螺钉固定。（7）当骨折残存移位影响骶髂螺钉通道时，可改行骨盆后方钢板微创固定。骨折闭合复位是术中面临的主要难题，目前常用的解决方案为[ 24 , 25 , 26 ]：（1）术前持续大重量骨牵引复位；（2）术中通过改变患者体位协助复位；（3）利用Schans钉、顶棒等并结合手法复位；（4）髂腰内固定器械复位。
图4 机器人辅助经皮髂腰三角固定 A 术中螺钉规划实时影像 B 术后X线片示左侧耻骨支骨折应用短通道逆行前柱螺钉固定、骶骨骨折伴腰骶结合部损伤行髂腰三角固定
髂腰三角固定存在一定的理论缺陷和治疗争议。这种跨越L5S1脊柱功能单位的固定方式，在腰骶椎间微动的作用下可能发生钉棒松动或断裂，从而影响骨折愈合；术中单边过度撑开复位可能导致L5S1间盘在轴向上受力不均，造成脊柱侧凸；另外局部生物力学环境的改变可能加速其解剖结构的退变[ 25 , 26 ]。为了弥补髂腰三角固定的不足，有学者提出了骶髂三角固定的概念[ 24 , 25 , 26 ]，即利用S1椎弓根螺钉与髂骨钉连接并辅以骶髂螺钉固定。其优点是手术创伤小、操作简单、切口并发症少、不影响腰骶活动等。如果术中发现S1椎体被椎弓根螺钉过度占用而无法行骶髂螺钉置入，可选择S2通道完成固定。这种更短节段的固定方式理论上具有可行性，但其力学强度仍有待研究证实。
（四）经皮髂腰固定
经皮髂腰固定是在Galveston技术的基础上，由Käch和Trentz[ 27 ]于1994年首先提出且目前已得到多数学者的认同的固定方式[ 25 , 26 , 27 ]。髂腰固定由椎弓根、髂骨钉棒系统及其横联组成，其双平面支撑固定有一定的结构优势，类似于三维互锁内固定支架，可平衡骨盆后环的异常应力，在一定程度上起到复位和固定的双重作用。该方法可重建腰骶部的解剖序列和整体稳定，减少骨折部位的应力传导。其工作原理是模拟脊柱的长度、角度、提拉及去旋转复位过程。术中虽难以完全纠正骶骨横行骨折的侧方移位或成角畸形，但术后骨盆入射角明显改善，为脊柱矢状面平衡提供了解剖基础。另外，也在一定程度上避免了腰椎过度前凸的发生[ 28 ]。
虽然切开复位髂腰固定获得广泛应用并取得了满意疗效，但仍存在以下不足：（1）手术暴露范围大，手术时间长，出血量多。其中软组织过度剥离将影响腰骶后方的生物力学结构，引起椎旁肌群缺血坏死、瘢痕纤维化及失神经支配，导致患者出现腰骶僵硬、慢性疼痛等术后残留症状。（2）骨折复位过程中缺乏对骶骨前方及骶神经通道的直视观察，术后可能加重神经损伤。（3）髂骨钉尾可能过度突出并自内而外压迫皮肤。（4）多节段髂腰固定使相邻椎体应力集中并出现代偿性改变。（5）单独应用对控制骨盆的旋转稳定性尚显不足，此时须附加骨盆前环固定。（6）切口并发症（血肿形成、愈合不良及深部感染等）相对较高，文献统计占13%[ 29 ]。
机器人辅助经皮髂腰固定的优点：（1）手术切口仅为工作通道大小；（2）保留了椎旁肌在棘突和椎板上的附着，软组织及骨结构损伤小；（3）术中定位准确，优于椎弓根徒手置钉；（4）简化了手术操作，缩短了手术时间，减少了术中出血；（5）有利于骨折愈合，加快术后康复。
经皮髂腰内固定术主要用于治疗轻度移位的创伤性脊柱骨盆分离、骶骨多平面严重粉碎性骨折及腰骶结合部损伤等[ 27 ]。其手术禁忌证为：（1）骨折伴明显神经压迫，早期需骶管探查减压；（2）腰骶关节突脱位绞索；（3）陈旧性骨折继发严重后凸畸形；（4）骶管内有明显游离或翻转骨块，且合并骶神经损伤；（5）伤后出现进行性神经损害；（6）术中需同期行腰骶结合部植骨融合。
确定采用经皮髂腰固定手术治疗骨盆骨折时应考虑：（1）骨盆前环移位超过2 cm时需进行复位及固定；（2）过度肥胖或骨量低下者慎用；（3）术者须具备开放手术的解剖知识、经验积累和操作技能。
四、TiRobot辅助髋臼骨折内固定
髋臼骨折的治疗已在争论中走过了半个多世纪，时至今日各种学术观点的冲突仍在继续，唯一不变的是髋臼骨折依然是尚未完全解决的临床难题之一。值得肯定的是，髋臼骨折的外科技术正不断走向成熟。
随着临床治疗水平的提高，尤其是机器人支援手术的开展，髋臼骨折的微创治疗也取得了相应的进步。然而，由于受到难以完全实现’骨折闭合复位’的限制，机器人辅助经皮螺钉内固定目前仅适用于治疗无移位或移位轻微（≤2 mm）的潜在不稳定型髋臼骨折。
（一）髋臼前柱螺钉内固定术
手术适应证主要包括髋臼横行、’T’形、高位前柱及耻骨上支骨折等。
前柱位于髋臼上方与耻骨联合之间，由表面皮质骨和内部松质骨组成。螺钉通道可理解为居于骨性安全边界内的模拟柱状体结构，其狭窄处分别位于髂耻隆起的两侧、闭孔顶点及髋臼内侧壁。螺钉距离髋关节越近，则固定强度越大。术中应根据骨盆类型（男人型、女人型、扁平型、类人猿型、均小型等）对螺钉入点及行进方向作出调整。
机器人辅助髋臼前柱螺钉置入时，患者采取仰卧位或侧卧位，按术前规划进行钉道准备。术中借助骨盆入口、髂骨入口及闭孔出口位的双平面影像切换，引导螺钉通过骨折端。固定方式：（1）顺行螺钉固定：是耻骨上支NakataniⅢ型骨折的最佳适应证。入钉点范围大，位于髋臼上方3~4 cm及臀中肌附着处。术中显露困难，不易改变导针及螺钉方向，目前最适合机器人辅助定位。（2）逆行螺钉固定：常用于治疗NakataniⅠ、Ⅱ型骨折。入钉点范围小，位于耻骨结节的前下方（男女略有不同），可在体表扪及。术中便于确认导针螺钉方向，目前不适采用机器人辅助固定。
手术相关并发症主要包括[ 30 , 31 , 32 ]：（1）螺钉穿透耻骨上支前上方骨皮质可能损伤股血管、神经，穿透内下方骨皮质可能损伤闭孔血管神经及死亡冠；（2）逆行螺钉可能造成男性精索或女性子宫圆韧带损伤；（3）局部血肿形成或术后隐性失血可能与骨折端出血、in-out-in钉道周围软组织损伤等有关；（4）内固定失效占15%，其危险因素包括女性骨质疏松、NakataniⅠ或Ⅱ型骨折、逆行前柱螺钉固定；（5）骨折延迟愈合、不愈合，主要与螺钉长度、直径不足及骨折端过度微动等有关。有学者认为[ 32 , 33 , 34 ]，前柱螺钉治疗NakataniⅢ型骨折的内固定强度至少与重建钢板相当。但单纯轴向固定能否满足所有类型骨折的稳定性尚不明确，还有待深入研究。
髋臼前柱通道有明显的种族和性别差异。Chen等[ 35 ]的CT测量结果显示适合中国男性的螺钉直径为（8.76±0.98） mm（范围6.90~10.80 mm），女性为（7.58±1.13） mm （范围5.60~10.00 mm）。目前，常用的螺钉直径以6.5、7.0、7.3 mm为主。
（二）髋臼后柱螺钉内固定术
在Letournel骨折分型中，除髋臼前壁、前柱及后壁骨折外，其他骨折类型均累及髋臼后柱。后柱周围有丰厚的肌群覆盖，螺钉通道隐蔽。其中后壁是决定后柱形态的主要因素，髋臼切迹上方约15 mm处是通道几何空间的最狭窄处，宽度为（9.0±1.0） mm。螺钉位置不当可能误入关节或导致神经、血管及盆腔脏器损伤。目前，骨盆出口位、髂骨斜位及骨盆侧位像是确定钉道路径的常规手段，必要时可辅助闭孔斜位及骨盆前后位影像加以验证。
经皮后柱置钉固定途径：（1）顺行固定，能部分或完全替代后柱钢板。术中采取仰卧位或侧卧位，螺钉入点位于真假骨盆界限外侧10~20 mm处，出钉点分别指向坐骨结节或坐骨棘，应注意避免螺钉穿出骨皮质损伤坐骨神经。（2）逆行固定，以处理低位后柱骨折为主。术中采取仰卧位、侧卧位或俯卧位，螺钉入点在坐骨结节、出点位于真骨盆边缘髂骨内板，多数情况下可选用7.0、7.3、8.0 mm直径的螺钉固定骨折。临床上逆行螺钉直接损伤坐骨神经的可能性很小，但损伤臀下神经及其分支的概率较高[ 36 ]。
使用后柱螺钉时应注意以下几点：（1）单纯依靠标准的骨盆正位、闭孔斜位及髂骨斜位透视时将在后柱后侧形成影像’盲区’，术中难以准确评判螺钉位置，螺钉可能在髋臼中部穿出后柱后侧；（2）85%的坐骨神经部分或全部位于’盲区’内，术中反复导针置入或在其引导下固定螺钉可能会增加神经损伤的风险；（3）脊柱前凸将影响骨盆正位X线片的标准显示角度；（4）闭孔斜位像能显示髋臼前柱、后壁及后柱的下半部分，将闭孔位投照的倾斜角度加大10°即能有效判断螺钉是否穿出后柱结构；（5）后柱轴位透视不仅适用于评价后柱螺钉的准确性，还能观察位于坐骨棘或其他髋臼危险区域内的螺钉位置。
（三）Magic螺钉的临床应用
Magic螺钉可在一定程度上替代髋臼后柱螺钉，稳定方形区骨板。Magic螺钉首先由Starr等[ 33 ]描述并应用于临床。螺钉入点位于臀中肌柱的斜坡上、出点向后延伸至坐骨棘内侧，螺钉行进中可能损伤臀上血管、神经及盆腔脏器。
术中应用髂骨斜位像可显示通道的前后边界，从而避免螺钉突破大切迹或进入髋关节；闭孔斜位、出口位、入口位像能准确验证导针出点；髂骨入口位相可清晰显示髋臼后柱及Magic螺钉通道。
髋臼方形区的概念最早由Judet提出，旨在应用双柱理论阐述和分类髋臼骨折。方形区又称四边体，呈板片状，骨质菲薄，与股骨头相邻，位于髋臼内侧壁，是组成真骨盆的重要结构。涉及方形区的骨折常与髋臼双柱、前柱加后半横行或’T’形骨折等伴发，其确切损伤机制尚未完全阐明。方形区骨折可造成股骨头向盆腔方向内移，严重者导致髋关节中心性脱位。其分类及处理方法主要包括：（1）方形区与前柱骨折相连，选择前方入路，沿弓状线采用钢板螺钉固定；（2）方形区粉碎或向内侧漂浮，采用前后联合或改良的Stoppa入路，使用钢板螺钉固定；（3）方形区与后柱骨折相连，如果间接复位成功可选择Magic螺钉或后柱螺钉固定。
长期以来，骨科医生一般是依赖个人经验和手术技巧进行徒手螺钉操作。但徒手操作存在以下不足：（1）患者的个体差异及术中体位变化，可能使螺钉的置入过程与文献中的指导原则相差甚远；（2）以视觉判断为依据，手术成功率下降，螺钉可能穿出钉道，导致不良事件；（3）术者必须具备对骨折移位及螺钉通道的三维构想能力，否则可能被失真影像误导；（4）术中反复透视，增加辐射时间；（5）多次重复操作会破坏置钉点处骨质，导致固定强度下降[ 36 ]。
五、TiRobot的临床应用
微创理念促进了外科手术方式的转变，就其发展历程而言，为表述方便可人为划分为三个相互关联的阶段：（1）第一代传统开放手术（conventional open surgery，COS），19世纪80年代至今。是临床治疗的主流手术方式，但切口暴露范围大、康复时间长。（2）第二代传统微创手术（minimally invasive surgery，MIS），20世纪80年代至今。经通道或小切口进入手术目标区并完成治疗过程，主要以内镜、腔镜、放射介入和计算机导航等为代表，已渗透到COS的多个领域。其切口暴露范围小、并发症少。虽然MIS有逐渐取代COS的趋势，但其适用范围难以胜任高难度手术。（3）第三代机器人辅助手术（robot assisted surgery，RAS），2000年至今。RAS融合了COS和MIS的共同优点，尽管目前临床应用依然有限，但未来发展潜力巨大。
临床上手术方式的演变，标志着外科治疗模式的进步。手术方式的选择是建立在循证依据、患者需求、术者经验、设备条件和预期疗效之上的综合判断，手术方式的融合是实现快通道外科的重要途径。
（一）TiRobot的常规应用
基于原创设计的’规划手术（planning surgery）方式’。利用机器人操作平台的定位导航功能，最大限度地实现骨折的治疗目标。可用于治疗移位轻微的骨盆髋臼骨折、术中可实现闭合复位的不稳定型骨盆损伤、螺钉骨性通道存在发育不良或解剖变异者。
（二）TiRobot的结合应用
基于治疗理念的’杂交手术（hybrid procedure）方式’。用于处理无法同时完成闭合复位的骨盆髋臼多发骨折。主要包括：（1）复杂髋臼骨折，在损伤严重侧应用COS，进而在骨折相对轻微处（可附加小切口）通过RAS实现MIS；（2）移位髋臼骨折合并骨盆环损伤，髋臼骨折可采取COS，骨盆环损伤如能获得间接复位则选择RAS；（3）骨盆环绞索型损伤。在有限切开复位的同时联合RAS固定。
（三）TiRobot的拓展应用
基于循证依据支撑的’迭代手术（technical iteration）方式’。通过机器人技术的功能延伸进一步扩大其应用范围。可用于处理：儿童及青少年骨盆损伤（ 图5 ）、老年骨盆骨折的螺钉通道强化及骨折端注射植骨材料填充（ 图6 ）、骶骨骨折伴腰骶结合部损伤或创伤性脊柱骨盆分离的经皮髂腰三角或髂腰固定（ 图7 ）。
图5 机器人辅助儿童及青少年骨盆损伤的微创手术治疗 A 术前CT三维重建示陈旧性耻骨联合及双骶髂关节分离，骨痂形成 B，C 术后骨盆正位X线片，在双侧骶髂关节前后方联合松解的基础上，术中利用外固定支架协助并维持复位，进而行耻骨联合重建钢板固定及机器人辅助双侧骶髂螺钉固定
图6 机器人辅助老年骨质疏松骨盆骨折的螺钉通道强化及骨折端注射植骨材料填充 A 术前CT三维重建示左耻骨支粉碎骨折、骶骨骨折压缩缺损、骶髂关节脱位 B，C 术后骨盆正位（B）、出口位（C）X线片示左侧耻骨支骨折分段小切口插入钢板微创固定，骶骨骨折、骶髂关节脱位机器人辅助骶髂螺钉经皮固定，骶骨骨折端经工作通道注射填充植骨
图7 机器人辅助骶骨骨折伴腰骶结合部损伤或创伤性脊柱骨盆分离的经皮髂腰三角固定或髂腰固定 A 术前CT三维重建示骶骨’U’形骨折，创伤性脊柱骨盆分离 B 术前行骨盆3D打印，体外模拟螺钉置入过程 C 术后骨盆入口位X线片示机器人辅助经皮髂腰固定（双侧髂腰三角固定）
六、TiRobot的优势与不足
机器人辅助手术在我国尚处于起步阶段，还有广阔的发展空间和应用空白。TiRobot作为国产自主研发技术，虽然符合微创骨科的发展趋势并取得了满意疗效，但同样也存在着需要完善的功能缺陷。
（一）TiRobot的应用价值
TiRobot的主要临床优势：（1）可规划三维手术方案；（2）机械臂可提供六自由度多向活动，执行端可代替人手掌握内固定物的行进路线；（3）应用’C’型臂X线透视机即可达到手术要求（兼容二维、三维配准），几乎无须借助CT扫描（脊柱骨盆固定除外），因而简化了手术过程；（4）能提供准确的空间定位和路径导航，系统误差≤2 mm，术中几乎无须修正钉道，术后CT证实螺钉误差与术前预期结果基本一致；（5）缩短了手术时间、减少了术中出血及射线暴露；（6）操作简单，便于快速掌握其技术要领。
（二）TiRobot的局限性
TiRobot的不足：（1）无骨折复位功能；（2）机械臂可能挤占手术空间，影响术中操作；（3）经髂骨或棘突置入的位于患者体外的示踪器，术中一旦触碰发生偏移，则须重新规划钉道路径；（4）患者的呼吸动度可能增加定位误差；（5）术中不能实时显示导针位置，须通过影像验证观察其行进过程；（6）缺乏完善的手术配套工具，加之系统误差的叠加，使操作过程中即便出现微小的导针变形也会造成螺钉精度下降；（7）不具备触觉反馈系统，也无法识别作用于手术器械上的力学信号异常；（8）体积庞大、用途单一、设备排布过于分散。
七、TiRobot的发展趋势
目前，有关手术机器人的分类，尚无统一标准。根据机器人的研发历程、临床参与程度及功能属性可分为手术规划型、手术定位导航型、手术部分步骤辅助型、手术全流程辅助型。其中前两者为机器人辅助单一操作系统，后两者为机器人辅助手术设备及其控制系统。
按照机械臂的连接方式可分为：（1）串联型，操作范围广、移动灵活，但设备尺寸大，末端精度和稳定性较差；（2）并联型，体积更小、精度更高、响应更快、稳定性更好，但设计更复杂、工作范围更狭窄；（3）混合型，是串并联机构的组合方式，旨在发挥各自优势，是目前手术机器人的主要发展方向。
根据机器人的智能化水平可分为：（1）主动型，带有动力装置，可通过预先编程和指定方法独立完成手术任务；（2）半主动型，部分功能自动化，配备触觉反馈系统，能提高控制工具能力，仍需手术医生的限制或干预；（3）被动型，系统仅部分参与手术过程。
目前，骨科手术支援机器人主要适用于关节置换（RoboDoc、Mako、Navio PFS、Velys等）、脊柱外科（Spine Assist、Renaissance、Mazor、ROSA Spine、Excelsius GPS等）及创伤骨科（TiRobot等、HoloSight等）领域，均为手术器械或内固定物的定位导向系统，除按预定程序执行手术工具的放置外，其余大部分工作仍需术者承担。随着人工智能和深度学习的应用进展，其科技含量有望得到进一步提高。
（一）核心技术研发
核心技术研发主要集中在：（1）构型设计的合理改进，以适应手术环境的发展需求；（2）高精度在线标定技术的协同应用，以实现操作误差的有效控制；（3）多模态影像的融合处理，以提高螺钉置入的手术安全；（4）骨折复位与固定导向一体化全流程机器人手术支援系统的功能集成。
（二）产品改进方向
产品改进方向重点集中在：（1）手术适应证的进一步拓展；（2）产品智能化水平的不断提升；（3）机器人核心部件的国产化改造；（4）手术耗材及相关配套工具的研发等。
现代科技的发展不断推动着手术方式的进步，在微创治疗的基础上机器人将外科手术的可行性及精准度又提升到一个全新水平。机器人全程定位导航、信息整合、手术边界确定、辅助骨折复位、畸形矫正、内置入物固定、脊柱椎间融合、神经减压松解及关节假体置换等已在骨科治疗中成为可能。
TiRobot机器人系统的临床应用，为第三代外科手术的开展创造了条件，这无疑使我们朝着’骨科精准医疗’的预期目标又迈进了一步。
参考文献（略）
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