引用本文： 袁子祁, 李杨, 田华. 机器人辅助人工全髋关节置换术对下肢长度和偏心距恢复的影响. 中国修复重建外科杂志, 2024, 38(11): 1307-1311. doi: 10.7507/1002-1892.202405034 复制
对于终末期髋关节疾病，人工全髋关节置换术（total hip arthroplasty，THA）是最有效、成熟的治疗方式，目前已广泛在临床应用[1]。双下肢不等长（limb length discrepancy，LLD）以及联合偏心距（global offset，GO）是影响THA疗效的主要因素。研究表明，THA术后LLD过大可能引起患者步态异常、腰痛等多种症状[2]，而两侧GO差异偏大也会影响肢体长度、臀中肌力臂等因素，不利于患者功能恢复。近年来，为了提高THA术中假体放置的精确度和稳定性、精准重建下肢长度和股骨偏心距，机器人辅助手术操作应运而生，研究显示其能有效提高手术精度[3]。为了进一步验证该结论，我们进行了一项回顾性研究，收集机器人辅助THA和传统THA患者临床资料，比较患者间LLD和GO差值两项指标的差异。报告如下。
1 临床资料
1.1 一般资料
患者纳入标准：① 单侧初次THA（对侧髋关节正常或已经成功接受髋关节置换）；② 采用Mako关节手术机器人（Stryker公司，美国）辅助THA或传统THA；③ 年龄18～80岁；④ 手术由同一工作组术者完成。排除标准：① Crown Ⅲ、Ⅳ型先天性髋臼发育不良引起的继发性骨关节炎；② 患严重骨质疏松（T值<−3.5）；③ 身体质量指数>30 kg/m2；④ 有腰椎内固定手术史；⑤ 存在患侧骨盆倾斜或脊柱侧弯。
2019年9月—2023年8月共316例单侧初次THA患者符合选择标准纳入研究。采用机器人辅助THA 117例（A组）、传统THA199例（B组）。两组患者性别、年龄、置换侧别比较，差异均无统计学意义（P>0.05）；术前诊断组间比较差异有统计学意义（P<0.05）。见表1。
表1
两组基线资料比较
Table1.
Comparison of baseline data between groups
1.2 手术方法
两组患者于椎管内麻醉或全身麻醉后取侧卧位，经后外侧入路手术。置换均采用美国Stryker公司假体，包括Tritanium或Trident生物型髋臼杯以及Accolade Ⅱ股骨柄，配备陶瓷股骨头和高交联聚乙烯内衬。术中未行床旁X线透视检查。
A组：术前所有患者行下肢CT扫描，扫描范围为骨盆顶部至踝关节，Mako系统工程师团队基于扫描数据行三维建模；术者及工程师基于该三维模型规划手术方案，确定假体安装位置、型号，并在建模中安装所确定的假体，以预测下肢长度、股骨偏心距的恢复。术中，首先在骨盆上打入螺钉，安装带有红外线反射球的骨盆参考架；然后暴露并脱位髋关节，在股骨转子间安装股骨参考架。注册股骨近端与股骨头，在导航系统指引下完成股骨颈截骨。根据术前计划进行股骨开髓，安装试体柄后进行验证，导航系统显示当前股骨前倾角并预测下肢长度、GO变化。然后进行髋臼侧注册，使用合适尺寸髋臼锉在机械臂辅助下磨锉髋臼，并植入相应髋臼假体。在髋臼磨锉和假体植入过程中，机器人系统能显示假体安放位置和角度。髋臼假体和内衬安装后，植入试体柄和试体球头，复位髋关节，根据导航系统显示的髋关节联合前倾角、GO及下肢长度变化、髋关节稳定性，选择合适颈干角的股骨假体和合适尺寸的股骨头假体，提升髋关节稳定性，恢复髋关节偏心距和下肢长度。最后，放置股骨假体后安装球头，再次检查髋关节稳定性和下肢长度，安装完成后重建外旋肌群和关节囊，冲洗后关闭切口。
B组：术前术者基于患者X线片规划手术方案，确定假体安放位置及型号、股骨颈截骨水平、需要调整的下肢长度。术中，首先按照术前计划截断股骨颈，保留适当股骨距长度；暴露髋臼，进行髋臼侧磨挫，根据解剖标志（如髋臼横韧带或髋臼边缘）、磨锉手柄方向和角度，确定髋臼假体前倾角和外展角度。然后进行股骨开髓，从最小号试体柄开始至试体柄打入稳定，安放头颈试体复位后，各向活动观察髋关节稳定性，通过Shuck试验和Drop kick试验判断下肢紧张程度，并通过触摸膝关节和足跟的位置、比较股骨头旋转中心和大转子间高度差异，判断下肢长度，并以此选择股骨头型号。最后，放置股骨假体后安装球头，同A组操作完成手术。
1.3 术后处理及疗效评价指标
两组术后处理方法一致。常规给于抗凝、止血、镇痛、抗炎等治疗。术后12～24 h，患者在医护人员指导下开始髋关节功能康复训练。患者出院前（术后第3～4天）摄骨盆正位或髋关节正侧位X线片。基于骨盆正位X线片测量LLD及GO。测量方法：① LLD：作两侧髋臼泪滴最低点连线（线A），测量两侧股骨小转子顶点至泪滴连线的垂直距离（线B、C），术侧与健侧差值即为LLD。② GO：GO为髋臼偏心距（acetabulum offset，AO）和股骨偏心距（femoral offset，FO）之和[4]。取两侧股骨头中心点（点O1、O2），并在耻骨联合中点处作泪滴连线（线A）的中垂线（线D），测量两侧股骨头中心点至该垂线的距离，即为AO。作两侧股骨干纵轴（线E、F），分别测量两侧股骨头中心点至对应侧轴线的距离，即为FO；计算健患侧GO差值。上述指标取绝对值进行组间比较。重建差异目标值为0 mm，分别设定LLD临界值为3、5、10 mm以及GO差值临界值为5、10、20 mm，记录相关患者构成比。见图1。
图1
X线片测量示意图
a. LLD；b. GO
Figure1. Schematic diagram of X-ray film measurementa. LLD; b. GO
1.4 统计学方法
采用SPSS26.0统计软件进行分析。计量资料经Kolmogorov-Smirnov检验近似正态分布，数据以均数±标准差表示，组间比较采用独立样本t检验；计数资料组间比较采用四格表卡方检验或列联表卡方检验。检验水准取双侧α=0.05。
2 结果
两组手术均顺利完成。术后影像学测量示A组LLD、GO差值均低于B组，差异有统计学意义（P<0.05）。其中， A组 LLD>3 mm、>5 mm、>10 mm 患者分别为32例（27.4%）、5例（4.3%）、0例（0），B组为115例（57.8%）、75例（37.7%）、22例（11.1%）；上述组间差异均有统计学意义（P<0.05）。A组 GO差值>5 mm、>10 mm、>20 mm 患者分别为40例（34.2%）、3例（2.6%）、0例（0），B组分别为103例（51.8%）、54例（27.1%）、7例（3.5%）；除>20 mm组间差异无统计学意义（P>0.05）外，其余组间差异有统计学意义（P<0.05）。见表2。
表2
两组结局指标比较
Table2.
Comparison of outcome indicators between groups
3 讨论
THA术后双下肢长度和偏心距恢复对于手术疗效和患者满意度有着重要意义。研究表明，FO和AO重建差异偏大会导致髋关节磨损明显增加和外展肌力降低[5]。一项综述提出THA术后患者不满意主要原因是双下肢存在长度差异[6]。THA术后LLD<10 mm时，患者耐受性较好且不会出现症状；而LLD<5 mm时，患者几乎无法察觉到差距[7]。然而，传统THA术中术者仅能凭借经验判断关节假体植入位置和角度，导致LLD和GO差值较大。有研究显示传统THA术后LLD>10 mm患者比例可达到20%[8]。
机器人辅助系统是将计算机导航与机械臂结合，能在术前为患者制定个性化手术方案，并在术中指导术者操作，通过机械臂辅助定位，协助术者将假体植入理想位置。目前，机器人辅助THA在假体植入精确度（LLD和GO差值）方面的优势已获得一系列研究验证。Kumar等[9]Meta分析发现经机器人辅助可以精准安放假体，从而显著减小肢体长度差异；李杨等[10]研究表明机器人辅助THA在下肢长度恢复方面更具优势；Sai Sathikumar等[11]也认为机器人辅助髋臼杯植入有利于提高位置准确性。然而，也有相关研究获得了不同的结论[12-14]。因此，机器人辅助THA与传统THA之间的效果差异仍存在争议。
本研究中，两组患者术后LLD差异均有统计学意义，且临界值分别为3、5、10 mm时，机器人辅助手术结果均优于传统手术（P<0.05）。而且机器人辅助THA术后无LLD>10 mm患者，即所有患者均难以察觉双下肢长度存在差异的情况。这表明使用机器人辅助THA在下肢长度恢复方面相较传统手术方法有着十分显著优势。在GO差值方面，两组差异亦有统计学意义，且临界值分别为5、10、20 mm时，机器人辅助手术结果均优于传统手术，其中前两项差异有统计学意义（P<0.05）；虽临界值20 mm组间差异无统计学意义，但机器人辅助术后无>20 mm患者。表明使用机器人辅助THA在偏心距恢复方面较传统手术有一定优势。本研究结果与国内外既往相关研究结果[9-11]相近，我们分析获得该结果原因主要为机器人辅助手术可在术前根据三维模型确定假体型号，在术中通过机械臂指导实现术前计划，并实时测量下肢长度和偏心距的差异进行微调，因此能够避免传统手术的经验性与盲目性，在下肢长度与偏心距的恢复上取得更好效果。
本研究有一定局限性：① 本研究为回顾性研究，两组术前诊断分布有一定差异，但不同术前诊断对术后LLD和GO没有显著影响。② 本研究中只涉及下肢长度与偏心距的恢复，缺少术后随访评价患者功能和满意度，未从功能方面评估下肢长度与偏心距差异对患者的影响，还需进一步研究。③ 绝大多数患者未摄下肢全长X线片，因此LLD测量是基于骨盆正位X线片股骨小转子顶点至泪滴连线距离，判断下肢长度并不完全准确。④ 受患者拍摄体位、透照角度影响，X线片测量结果存在一定偏差。
综上述，机器人辅助THA较传统THA有一定优势，有利于患者术后双腿下肢长度和偏心距的恢复。但对于机器人辅助THA与传统THA间疗效差异，还需要更大样本随机对照试验来进一步验证。
利益冲突 在课题研究和文章撰写过程中不存在利益冲突；经费支持没有影响文章观点和对研究数据客观结果的统计分析及其报道
伦理声明 研究方案经北京大学第三医院医学科学研究伦理委员会批准［（2022）医伦审第（318-01）号］
作者贡献声明 袁子祁：数据收集整理及统计分析、文章撰写；李杨：研究设计、研究实施、文章审阅、经费支持；田华：行政支持、技术指导
对于终末期髋关节疾病，人工全髋关节置换术（total hip arthroplasty，THA）是最有效、成熟的治疗方式，目前已广泛在临床应用[1]。双下肢不等长（limb length discrepancy，LLD）以及联合偏心距（global offset，GO）是影响THA疗效的主要因素。研究表明，THA术后LLD过大可能引起患者步态异常、腰痛等多种症状[2]，而两侧GO差异偏大也会影响肢体长度、臀中肌力臂等因素，不利于患者功能恢复。近年来，为了提高THA术中假体放置的精确度和稳定性、精准重建下肢长度和股骨偏心距，机器人辅助手术操作应运而生，研究显示其能有效提高手术精度[3]。为了进一步验证该结论，我们进行了一项回顾性研究，收集机器人辅助THA和传统THA患者临床资料，比较患者间LLD和GO差值两项指标的差异。报告如下。
1 临床资料
1.1 一般资料
患者纳入标准：① 单侧初次THA（对侧髋关节正常或已经成功接受髋关节置换）；② 采用Mako关节手术机器人（Stryker公司，美国）辅助THA或传统THA；③ 年龄18～80岁；④ 手术由同一工作组术者完成。排除标准：① Crown Ⅲ、Ⅳ型先天性髋臼发育不良引起的继发性骨关节炎；② 患严重骨质疏松（T值<−3.5）；③ 身体质量指数>30 kg/m2；④ 有腰椎内固定手术史；⑤ 存在患侧骨盆倾斜或脊柱侧弯。
2019年9月—2023年8月共316例单侧初次THA患者符合选择标准纳入研究。采用机器人辅助THA 117例（A组）、传统THA199例（B组）。两组患者性别、年龄、置换侧别比较，差异均无统计学意义（P>0.05）；术前诊断组间比较差异有统计学意义（P<0.05）。见表1。
表1
两组基线资料比较
Table1.
Comparison of baseline data between groups
1.2 手术方法
两组患者于椎管内麻醉或全身麻醉后取侧卧位，经后外侧入路手术。置换均采用美国Stryker公司假体，包括Tritanium或Trident生物型髋臼杯以及Accolade Ⅱ股骨柄，配备陶瓷股骨头和高交联聚乙烯内衬。术中未行床旁X线透视检查。
A组：术前所有患者行下肢CT扫描，扫描范围为骨盆顶部至踝关节，Mako系统工程师团队基于扫描数据行三维建模；术者及工程师基于该三维模型规划手术方案，确定假体安装位置、型号，并在建模中安装所确定的假体，以预测下肢长度、股骨偏心距的恢复。术中，首先在骨盆上打入螺钉，安装带有红外线反射球的骨盆参考架；然后暴露并脱位髋关节，在股骨转子间安装股骨参考架。注册股骨近端与股骨头，在导航系统指引下完成股骨颈截骨。根据术前计划进行股骨开髓，安装试体柄后进行验证，导航系统显示当前股骨前倾角并预测下肢长度、GO变化。然后进行髋臼侧注册，使用合适尺寸髋臼锉在机械臂辅助下磨锉髋臼，并植入相应髋臼假体。在髋臼磨锉和假体植入过程中，机器人系统能显示假体安放位置和角度。髋臼假体和内衬安装后，植入试体柄和试体球头，复位髋关节，根据导航系统显示的髋关节联合前倾角、GO及下肢长度变化、髋关节稳定性，选择合适颈干角的股骨假体和合适尺寸的股骨头假体，提升髋关节稳定性，恢复髋关节偏心距和下肢长度。最后，放置股骨假体后安装球头，再次检查髋关节稳定性和下肢长度，安装完成后重建外旋肌群和关节囊，冲洗后关闭切口。
B组：术前术者基于患者X线片规划手术方案，确定假体安放位置及型号、股骨颈截骨水平、需要调整的下肢长度。术中，首先按照术前计划截断股骨颈，保留适当股骨距长度；暴露髋臼，进行髋臼侧磨挫，根据解剖标志（如髋臼横韧带或髋臼边缘）、磨锉手柄方向和角度，确定髋臼假体前倾角和外展角度。然后进行股骨开髓，从最小号试体柄开始至试体柄打入稳定，安放头颈试体复位后，各向活动观察髋关节稳定性，通过Shuck试验和Drop kick试验判断下肢紧张程度，并通过触摸膝关节和足跟的位置、比较股骨头旋转中心和大转子间高度差异，判断下肢长度，并以此选择股骨头型号。最后，放置股骨假体后安装球头，同A组操作完成手术。
1.3 术后处理及疗效评价指标
两组术后处理方法一致。常规给于抗凝、止血、镇痛、抗炎等治疗。术后12～24 h，患者在医护人员指导下开始髋关节功能康复训练。患者出院前（术后第3～4天）摄骨盆正位或髋关节正侧位X线片。基于骨盆正位X线片测量LLD及GO。测量方法：① LLD：作两侧髋臼泪滴最低点连线（线A），测量两侧股骨小转子顶点至泪滴连线的垂直距离（线B、C），术侧与健侧差值即为LLD。② GO：GO为髋臼偏心距（acetabulum offset，AO）和股骨偏心距（femoral offset，FO）之和[4]。取两侧股骨头中心点（点O1、O2），并在耻骨联合中点处作泪滴连线（线A）的中垂线（线D），测量两侧股骨头中心点至该垂线的距离，即为AO。作两侧股骨干纵轴（线E、F），分别测量两侧股骨头中心点至对应侧轴线的距离，即为FO；计算健患侧GO差值。上述指标取绝对值进行组间比较。重建差异目标值为0 mm，分别设定LLD临界值为3、5、10 mm以及GO差值临界值为5、10、20 mm，记录相关患者构成比。见图1。
图1
X线片测量示意图
a. LLD；b. GO
Figure1. Schematic diagram of X-ray film measurementa. LLD; b. GO
1.4 统计学方法
采用SPSS26.0统计软件进行分析。计量资料经Kolmogorov-Smirnov检验近似正态分布，数据以均数±标准差表示，组间比较采用独立样本t检验；计数资料组间比较采用四格表卡方检验或列联表卡方检验。检验水准取双侧α=0.05。
2 结果
两组手术均顺利完成。术后影像学测量示A组LLD、GO差值均低于B组，差异有统计学意义（P<0.05）。其中， A组 LLD>3 mm、>5 mm、>10 mm 患者分别为32例（27.4%）、5例（4.3%）、0例（0），B组为115例（57.8%）、75例（37.7%）、22例（11.1%）；上述组间差异均有统计学意义（P<0.05）。A组 GO差值>5 mm、>10 mm、>20 mm 患者分别为40例（34.2%）、3例（2.6%）、0例（0），B组分别为103例（51.8%）、54例（27.1%）、7例（3.5%）；除>20 mm组间差异无统计学意义（P>0.05）外，其余组间差异有统计学意义（P<0.05）。见表2。
表2
两组结局指标比较
Table2.
Comparison of outcome indicators between groups
3 讨论
THA术后双下肢长度和偏心距恢复对于手术疗效和患者满意度有着重要意义。研究表明，FO和AO重建差异偏大会导致髋关节磨损明显增加和外展肌力降低[5]。一项综述提出THA术后患者不满意主要原因是双下肢存在长度差异[6]。THA术后LLD<10 mm时，患者耐受性较好且不会出现症状；而LLD<5 mm时，患者几乎无法察觉到差距[7]。然而，传统THA术中术者仅能凭借经验判断关节假体植入位置和角度，导致LLD和GO差值较大。有研究显示传统THA术后LLD>10 mm患者比例可达到20%[8]。
机器人辅助系统是将计算机导航与机械臂结合，能在术前为患者制定个性化手术方案，并在术中指导术者操作，通过机械臂辅助定位，协助术者将假体植入理想位置。目前，机器人辅助THA在假体植入精确度（LLD和GO差值）方面的优势已获得一系列研究验证。Kumar等[9]Meta分析发现经机器人辅助可以精准安放假体，从而显著减小肢体长度差异；李杨等[10]研究表明机器人辅助THA在下肢长度恢复方面更具优势；Sai Sathikumar等[11]也认为机器人辅助髋臼杯植入有利于提高位置准确性。然而，也有相关研究获得了不同的结论[12-14]。因此，机器人辅助THA与传统THA之间的效果差异仍存在争议。
本研究中，两组患者术后LLD差异均有统计学意义，且临界值分别为3、5、10 mm时，机器人辅助手术结果均优于传统手术（P<0.05）。而且机器人辅助THA术后无LLD>10 mm患者，即所有患者均难以察觉双下肢长度存在差异的情况。这表明使用机器人辅助THA在下肢长度恢复方面相较传统手术方法有着十分显著优势。在GO差值方面，两组差异亦有统计学意义，且临界值分别为5、10、20 mm时，机器人辅助手术结果均优于传统手术，其中前两项差异有统计学意义（P<0.05）；虽临界值20 mm组间差异无统计学意义，但机器人辅助术后无>20 mm患者。表明使用机器人辅助THA在偏心距恢复方面较传统手术有一定优势。本研究结果与国内外既往相关研究结果[9-11]相近，我们分析获得该结果原因主要为机器人辅助手术可在术前根据三维模型确定假体型号，在术中通过机械臂指导实现术前计划，并实时测量下肢长度和偏心距的差异进行微调，因此能够避免传统手术的经验性与盲目性，在下肢长度与偏心距的恢复上取得更好效果。
本研究有一定局限性：① 本研究为回顾性研究，两组术前诊断分布有一定差异，但不同术前诊断对术后LLD和GO没有显著影响。② 本研究中只涉及下肢长度与偏心距的恢复，缺少术后随访评价患者功能和满意度，未从功能方面评估下肢长度与偏心距差异对患者的影响，还需进一步研究。③ 绝大多数患者未摄下肢全长X线片，因此LLD测量是基于骨盆正位X线片股骨小转子顶点至泪滴连线距离，判断下肢长度并不完全准确。④ 受患者拍摄体位、透照角度影响，X线片测量结果存在一定偏差。
综上述，机器人辅助THA较传统THA有一定优势，有利于患者术后双腿下肢长度和偏心距的恢复。但对于机器人辅助THA与传统THA间疗效差异，还需要更大样本随机对照试验来进一步验证。
利益冲突 在课题研究和文章撰写过程中不存在利益冲突；经费支持没有影响文章观点和对研究数据客观结果的统计分析及其报道
伦理声明 研究方案经北京大学第三医院医学科学研究伦理委员会批准［（2022）医伦审第（318-01）号］
作者贡献声明 袁子祁：数据收集整理及统计分析、文章撰写；李杨：研究设计、研究实施、文章审阅、经费支持；田华：行政支持、技术指导
