汪洋，纪保超，陈永杰，李国庆

新疆医科大学第一附属医院关节外科（乌鲁木齐 830054）

基金项目：国家自然科学基金地区科学基金项目（81760398）

通信作者：李国庆

关键词：人工全髋关节置换术；MAKO机器人；复杂性髋关节疾病

引用本文： 汪洋, 纪保超, 陈永杰, 等. MAKO机器人在复杂性人工全髋关节置换术中应用的近期疗效. 中国修复重建外科杂志, 2022, 36(5): 555-560. doi: 10.7507/1002-1892.202109054

摘要

目的    探讨MAKO机器人辅助复杂性人工全髋关节置换术（total hip arthroplasty，THA）的近期疗效。 

方法    回顾分析2020年5月—2021年6月MAKO机器人辅助下行复杂性THA 的15例（17髋）患者临床资料。其中男5例，女10例；年龄19～70岁，中位年龄49岁。发育性髋关节发育不良9例（9髋），Crowe分型为 Ⅱ型5髋、Ⅲ型1髋、Ⅳ型3髋；类风湿性关节炎1例（2髋）；强直性脊柱炎2例（3髋）；继发性关节炎（既往有髋臼骨折内固定病史）3例（3髋）。术后3个月测量髋臼杯外展角和前倾角，并与术前及术后即刻MAKO机器人测量值进行比较；术后3个月测量股骨头偏心距和双下肢长度差值（leg length discrepancy，LLD），与术前比较；术前及术后3个月采用Harris髋关节评分（HHS）、疼痛视觉模拟评分（VAS）评价髋关节功能。

结果    15例（17髋）患者均顺利完成手术，手术时间75～175 min，平均116.3 min；术中出血量100～800 mL，平均381.3 mL。2例患者因术中、术后并发症未纳入统计，余13例（15髋）患者术中无血管、神经损伤等严重并发症，3例术后出现肌间静脉血栓形成。13例（15髋）均获随访，随访时间3～15个月，平均8个月。末次随访时患者假体位置均无改变，无松动征象。术后即刻及3个月时髋臼外展角与术前比较差异无统计学意义（P>0.05），髋臼前倾角较术前明显降低（P<0.05）；术后即刻和3个月间比较髋臼外展角和前倾角差异均无统计学意义（P>0.05）。术后3个月LLD、偏心距、HHS评分和VAS评分均较术前显著改善（P<0.05）。 

结论    MAKO机器人辅助复杂性THA可以取得较好近期疗效，改善患髋活动范围，减少下肢长度差异，提高患者生活质量。

正文

人工全髋关节置换术（total hip arthroplasty，THA）是关节外科常规手术之一，术后效果受患者自身条件、手术技术及假体类型等多种因素影响，其中假体精准安放对于手术效果起着至关重要的作用[1-2]。MAKO机器人手臂辅助全髋关节置换系统（史赛克公司，美国；以下简称“MAKO机器人”）导航保障了髋臼假体定位的精确性，术中可以可视化调整假体角度、腿部长度和偏心距[3-4]，对于髋臼准备和髋臼杯植入时有故障安全锁定机制[5]。MAKO机器人辅助常规THA目前已取得了良好效果[6-8]，但在病情相对复杂的患者中应用较少[9-10]。例如发育性髋关节发育不良（developmental dysplasia of the hip，DDH）患者骨骼发育异常、解剖结构扭曲，导致下肢长度差异、髋臼旋转中心偏移、髋臼内及周围骨量减少；强直性脊柱炎（ankylosing spondylitis，AS）、类风湿性关节炎（rheumatoid arthritis，RA）可导致患者髋部活动受限、纤维强直，难以脱位；创伤后关节炎患者通常存在解剖结构紊乱、骨丢失和内固定物残留。这些疾病都会影响假体安放的准确性，阻碍髋关节重建。现回顾性分析2020 年5月—2021 年6月在新疆医科大学第一附属医院关节外科采用MAKO机器人辅助治疗的15 例（17 髋）复杂性THA患者的  临床资料，为相关临床治疗提供参考。报告如下。

1

临床资料

1.1    一般资料

本组男5 例，女10例；年龄19～70岁，中位年龄49 岁。左髋4例，右髋9例；双髋2 例。身体质量指数 17～32 kg/m2，平均23.8 kg/m2。其中DDH 9例（9 髋），Crowe分型为Ⅱ型5 髋、Ⅲ型1髋、Ⅳ型3髋；RA 1例（2 髋）；AS 2例（3 髋）；继发性关节炎（secondary arthritis，SA）（既往有髋臼骨折内固定病史）3例（3髋）。DDH患者术前骨盆指数（pelvic index，PI）42°～49°，平均45.4°；AS、RA、SA患者髋关节屈曲0°～60°，平均32.5°，  并伴有屈曲挛缩，后伸、内收、外展、内外旋均受限。  

1.2    治疗方法

1.2.1    术前CT三维重建规划　

术前所有患者接受L2 椎体至小腿中段（包括腰椎、骨盆、股骨、膝关节）CT扫描后，使用MAKO机器人进行术前三维建模。术者根据三维模型为患者制定髋臼杯位置、外展角和前倾角，髋臼杯假体直径，股骨柄的偏心  距、大小和衬垫类型以及下肢长度（图1a）。

1.2.2    手术方法　

患者于全身麻醉下取侧卧位，术者按照MAKO机器人操作要求[11]安放定位架，并于髌骨下极中点处安放定位纽扣；手术行常规后外侧入路，切皮前静脉注射氨甲环酸（15 mg/kg），依次切开皮肤、皮下、阔筋膜后在大转子外侧打入标记钉（尽可能远离髋臼边缘，避免磨锉时发生撞击），使用探针进行标记，将髋关节脱位后切除股骨头显露髋臼，在髋臼上方打入标记钉，用探针再次标记，按照MAKO机器人注册步骤（初始注册和精细注册）进行注册，将现实骨盆与机器人系统中通过CT三维重建后得到的虚拟骨盆进行对接。

术者再次根据患者术前双下肢长度差值（leg length discrepancy，LLD）、PI[12]、髋臼外展角、骨盆倾斜水平等综合因素细微调整假体位置和角度。对于DDH患者，目标髋臼杯外展角为40°～50°，目标前倾角为18°～25°，目标LLD<10 mm。除了减少双下肢长度差异，当骨盆向患侧倾斜时，应根据倾斜程度（结合术者经验）适当增大髋臼杯外展角度安放假体，其目的一是术后获得良好的髋臼杯骨质覆盖，二是避免髋臼撞击，减少脱位风险，增加髋关节稳定性。完成髋臼杯安放后，通过MAKO机器人注册并测量偏心距和LLD，根据目标选择合适的股骨柄（图1b）。其中1例Crowe Ⅳ型DDH 患者术中在髋臼顶部使用自体结构性植骨，增加髋臼杯骨质覆盖（图1c）；1 例Crowe Ⅳ型DDH患者术中试行复位困难，行转子下截骨，股骨侧使用SL-MIA 1# 股骨柄（施乐辉公司，美国），双锥型柄通过远端固定，增强截骨处稳定性和假体抗旋转力（图1d）；其余DDH患者按常规放置假体。

对于AS、RA患者，因术前髋关节活动限制，显露关节后往往脱位困难，需要先行股骨颈楔形截骨（图1e）。将楔形骨块取出后，用取头器将股骨头取出，若取出困难，可将股骨头截成小块后取出，避免损伤髋臼周缘（包括骨赘），影响注册的准确性。

对于SA患者，除需注意上述问题外，还要根据术前三维模型仔细确定假体位置，避免与原有内固定物发生碰撞，引起骨折（图1f）。

假体安装完成复位关节后，在患肢水平位、膝关节弯曲90° 情况下，使用探针定位大转子和髌骨的固定标记，系统随即给出患侧肢体相对于对侧以及术前下肢长度和偏心距的差距，记录当前显示  数据。

 

图 1     MAKO机器人术中辅助系统的应用     

a. 术前规划；

b. Crowe Ⅳ型DDH患者MAKO机器人辅助行THA；

. Crowe Ⅳ型DDH患者行髋臼顶部结构性植骨；

d. Crowe Ⅳ型DDH患者行转子下截骨；

e. AS患者先行股骨颈楔形截骨；

f. SA患者基于术前三维重建模型预测髋臼杯与原内固定物位置

1.3    围术期处理及疗效评价指标

手术开始前30 min 预防性应用抗菌药物（头孢呋辛钠1.5 g静脉滴注、每12小时1 次，有头孢过敏史患者改用克林霉素0.6 g静脉点滴、每12小时1次）至术后24 h 停用；术后72 h内常规给予帕瑞昔布钠40 mg静脉滴注，2 次/d；72 h后改为依托考昔片120 mg口服，1次/d。术后12 h 给予拜瑞妥10 mg口服预防血栓形成，1 次/d。术后当天卧床行踝泵运动和按压腿部肌肉预防血栓形成，待患肢完全伸直后，可拄拐下地行走。

术后3 个月复查骨盆正位X线片，观察假体位置，测量髋臼杯外展角和前倾角，并与术前及术后即刻MAKO机器人测量值进行比较；术后3 个月测量股骨头偏心距和LLD，与术前比较；术前及术后3个月采用Harris髋关节评分（HHS）、疼痛视  觉模拟评分（VAS）评价髋关节功能。

1.4    统计学方法

采用SPSS25.0 统计软件进行分析。计量资料经正态性检验，符合正态分布的数据以均数±标准差表示，手术前后3个时间点间比较采用方差分析，两两比较采用SNK检验；不符合正态分布的资料以M（Q1，Q3）表示，手术前后3个时间点间比较采用Kruskal-Wallis H检验，手术前后2 个时间点间比较采用Mann-Whitney U检验。检验水准取  双侧α=0.05。

2

结果

15例（17髋）患者均顺利完成手术，手术时间75～175 min，平均116.3 min；术中出血量100～800 mL，平均381.3 mL。1 例DDH患者髋臼注册完成后磨锉过程中，位于髂前上棘的定位架固定钉处骨折，导致定位架活动，为避免注册不准确改为手动磨锉，术后嘱患者1 个月时复查骨盆正位X线片，视复查情况下地活动；1例AS 患者术后即刻复查X线片发现髋臼假体移位，术后第2天再次手术，手动磨锉更换髋臼假体；该2 例患者未纳入统计。余13 例（15 髋）患者术中无血管、神经损伤等严重并发症，3 例术后出现肌间静脉血栓形成。13 例（15 髋）均获随访，随访时间3～15个月，平均8 个月。末次随访时患者假体位置均无改变，无松动征象。

术后即刻及3 个月时髋臼外展角与术前比较差异无统计学意义（P>0.05），髋臼前倾角较术前明显降低，差异有统计学意义（P<0.05）；术后即刻和3个月间比较髋臼外展角和前倾角差异均无统计学意义（P>0.05）。见表1。术后3个月LLD、偏心距、HHS评分和VAS 评分均较术前显著改善，  差异有统计学意义（P<0.05）。见表2。

   

3

讨论

3.1    MAKO机器人辅助复杂性THA的优势

本研究回顾分析了使用MAKO机器人辅助下行复杂性THA的治疗结果，综合多个病种系统性分析评价，在国内外暂无同类报道。面对特殊疾病导致的骨骼异常、下肢不等长，以及既往手术中安放的金属内植物对本次手术的影响，手动完成THA术前无法做出判断与计划，也会影响手术效果。Vigdorchik等[13]报道DDH患者通过MAKO机器人辅助THA取得了良好效果。本研究结果也显示，MAKO机器人辅助复杂性THA术后LLD 较术前明显减小，通过术后康复可能进一步纠正脊柱、骨盆畸形，改善双下肢力线，恢复正常下肢生物力学[11]。Clement等[14]认为，在下肢长度无明显差异的患者（如股骨头坏死或骨关节炎患者）中，MAKO机器人辅助下与手动行THA，对术后LLD的改善并无差异；而对于下肢长度差异较大的患者，通过术前对患者骨盆倾斜以及PI的分析，对髋臼杯角度进行调整，既保证了髋臼杯良好的骨质覆盖，也避免了髋臼撞击，同时也将术前较大的髋臼前倾角调整至术后理想范围，增强了关节稳定性，降低了脱位风险。Ando等[15]也报道即使与CT导航技术相比，机器人辅助技术在DDH患者髋臼杯理想位置的安放方面也具有一定优势。

AS和RA患者最明显主诉是髋部活动受限以及疼痛造成的活动障碍。通过术前建模，不仅可以在髋臼横韧带缺损、髋臼边缘不清的情况下保证假体准确安放，减少双侧偏心距差异，根据成像还可以显示周围骨赘情况，选择先截骨而不是先脱位关节，避免了脱位引起的损伤，也可在假体安放完成后去除骨赘，避免关节撞击，增加了活动范围，避免了清理骨赘后无可靠骨性标记作为参照，导致假体安放失败。通过手术使患者的活动能力、疼痛和畸形程度得到改善，从而明显提高了髋关节的功能[16]。

因创伤后髋臼骨折所导致的SA患者既往有内固定手术史，术中往往面临以下问题：内固定物取出困难、创伤大；若保留内固定物，如何保证髋臼磨锉时避开原有内植物进行牢固固定；因前次手术造成的损伤、瘢痕导致解剖结构不清，尤其缺乏骨性标记物，给THA术中假体安放带来了困难。在MAKO机器人辅助下，可在术前对髋臼杯位置进行模拟安放并进一步细微调整，能够在术中避开原有内固定物的干扰，避免了二次损伤，并且在解  剖结构不清的情况下，保证了假体的精准安放。 

3.2    MAKO机器人辅助复杂性THA注意事项

本组治疗中出现了以下几例特殊情况：

① 1例DDH患者安放髋臼定位架时出现了髂骨骨折，考虑为髂前上棘斯氏针固定深度不够所致。按操作要求在髂前上棘攻入固定钉，需保证3 枚斯氏针进针方向和深度恰到好处，固定牢靠。若穿出髂骨外或攻入深度不足，有可能导致骨折相关并发症。术中所有定位架、定位点及标记钉都要保证绝对稳定。

② 1例AS患者，术后X线片即显示髋臼杯松动。该例患者术中髋臼侧显露困难，髋臼注册时为顺利脱位，先去除了髋臼后缘骨赘再进行注册，虽然注册通过，但是髋臼杯安放发生误差，考虑为髋臼磨锉深度不足、初始固定不牢靠，从而导致假体松动。因此采用机器人辅助手术时，需尽量保证周围结构完整，包括周围内固定物、骨赘，否则会影响注册精确性，进一步影响假体位置[17]。但对于髋臼显露困难、甚至关节间隙消失的患者该如何进行注册，目前有待讨论。

③ 1例CroweⅣ型DDH患者完成髋臼杯安放后，术中复位困难，行股骨转子下截骨后完成假体安放，并使用了远端固定的双锥型非骨水泥型股骨柄。DDH患者股骨发育不良，髓腔较细，部分患者需使用小号锥形柄进行远端固定；脱位较高、复位困难时，若需行转子下截骨，可能还需要使用组配式股骨柄。而MAKO机器人配套使用的史赛克股骨柄属于近端固定型假体，不适用于截骨后股骨侧的固定[18]。

④ 1例SA患者因幼年时外伤导致骨盆发育不对称，术中无法将对侧髋臼作为参考，只能以手术侧骨盆为参照建立坐标，使用机器人辅助系统完成三维成像，在此基础上调整髋臼杯角度保证骨量覆盖。该患者术后功能与疼痛较术前明显改善， LLD 较术前减小。

对于脊柱畸形导致僵硬和/或明显骨盆前后倾斜的患者，术前规划时往往需要根据术者经验来调整假体位置，术前CT三维成像系统并不能在冠状面上提供真实骨盆的前后倾斜角度，此类患者没有良好的参考坐标，术前规划结果可能存在较大误差；而且机器人辅助下仅能完成髋臼杯相对于骨盆的定位，无法考虑到骨盆前后倾斜以及下腰椎活动度对假体位置的影响。

综上述，MAKO机器人辅助复杂性THA可取得良好近期疗效，操作过程中应首先保证注册的准确性，根据不同情况调整假体位置，需要术者具备丰富的处理复杂病例的经验。但本研究病例数较少，且未严格按照疾病分类进行比较，MAKO机器人辅助复杂性THA的临床结果还需进一步收集更大样本后进行分析；其中远期并发症，包括感染以及脱位等情况也需进一步随访观察。

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