机器人技术、赋能技术与微创手术的共生关系

《North American Spine Society Journal (NASSJ)》：The Symbiosis of Robotics, Enabling Technology and Minimally Invasive Surgery

脊柱外科中导航、增强现实、机器人及术中成像等先进技术的整合应用，显著提升了手术精度和微创效果，降低并发症和再手术率。研究表明，AR与导航结合可减少术中注意力转移，优化螺钉植入精度，而机器人辅助技术虽成本高但能节省手术时间并减少硬件调整需求。术中CT虽存在辐射问题，但通过新型低剂量设备已改善安全性。当前技术仍面临成本、操作复杂性和多设备协同挑战，未来需加强AI与可视化技术的深度融合。

　　近年来，随着医疗技术的飞速发展，脊柱外科领域迎来了前所未有的变革。这些变革不仅体现在手术技术的改进上，更体现在一系列新型工具和设备的引入，如导航系统、机器人辅助技术、增强现实（AR）和虚拟现实（VR）等。这些技术的出现和应用，为脊柱手术提供了更精确、更安全、更高效的手段，使得手术过程中的视觉、测量和操作能力得到了极大的提升。然而，这些技术的快速发展也伴随着对传统外科方法的挑战，尤其是在如何将这些先进的工具与现有的医疗基础设施和临床需求有效结合方面，仍需进一步探索和优化。

在脊柱手术中，传统的操作方式主要依赖于外科医生对解剖结构的熟悉程度、手术过程中的直接观察以及手动操作的精确性。然而，随着技术的进步，这些操作的限制逐渐被突破。例如，X光和超声波等影像技术的引入，使医生能够在不打开身体的情况下观察内部结构，而显微镜的使用则显著提高了在狭小空间内的操作精度。这些工具被称为“赋能技术”，它们为脊柱手术带来了新的可能性。目前，赋能技术主要包括导航系统、增强可视化、术中成像和手术规划工具，而未来，人工智能（AI）工具也可能成为这一领域的重要组成部分。

随着技术的不断演进，赋能技术之间的关系也变得更加紧密。它们相互依赖，共同推动了脊柱手术的革新。例如，术中成像技术的出现使得导航系统的应用更加广泛，而导航系统则为增强现实和虚拟现实技术提供了必要的数据支持。此外，这些技术的融合不仅提高了手术的精准度，还显著减少了手术过程中对患者和外科医生的潜在风险。特别是，在微创手术（MIS）中，这些技术的结合使得医生能够在更小的切口下完成复杂的手术操作，从而降低手术创伤、减少术后并发症，并提高患者的康复速度。

在这一背景下，美国北美脊柱外科协会（NASS）的两个专业分会——机器人技术和赋能技术分会与微创手术分会——逐渐意识到，这些技术的融合已成为不可忽视的趋势。因此，2024年，这两个分会合并为“机器人技术、赋能技术和微创手术分会”（REMi Section），以提供更全面的评估和指导。这一举措不仅有助于促进技术的整合，还为医生和行业之间的沟通搭建了更高效的平台。通过这样的整合，医生可以更好地理解这些技术如何协同工作，以实现最佳的手术效果。

在术前阶段，赋能技术的应用为医生提供了更多的决策支持。例如，计算手术规划技术能够帮助医生在手术前对患者的具体情况进行分析，包括如何选择最佳的切口位置、如何避开重要的解剖结构、如何优化脊柱与骨盆的对齐等。这些规划不仅可以提高手术的成功率，还能减少术中可能遇到的问题，从而降低医生的认知负担。认知负担指的是医生在手术过程中需要处理的信息量，而术前规划技术可以帮助医生提前做出关键决策，减少术中需要立即处理的信息，从而提高手术效率和安全性。

然而，尽管术前规划技术在其他手术领域（如骨科）已有较多应用，但在脊柱手术中，相关研究仍显不足。目前，关于增强现实和虚拟现实辅助术前规划的研究成果较少，但已有部分研究指出，患者特定的术前规划技术，如定制化的植入物规划，能够显著提高手术效果。例如，Solla等人发现，使用患者特定的术前规划技术，可以显著提高脊柱侧弯矫正的准确性。此外，术前规划还能改善患者的术后恢复情况，如提高疼痛评分、减少残疾指数等。这些数据表明，术前规划技术在脊柱手术中具有巨大的潜力，但其广泛应用仍需更多的临床验证。

在术中阶段，导航技术、增强现实、虚拟现实和影像技术的结合，为医生提供了更直观、更精确的手术指导。导航技术通过实时反馈，帮助医生在手术过程中精确定位植入物的位置，而增强现实技术则能够将影像数据叠加到实际手术视野中，使医生能够更清晰地看到手术区域的解剖结构。这种技术的结合，不仅提高了手术的精确性，还减少了医生在术中需要频繁切换注意力的情况，从而降低手术失误的风险。

然而，这些技术的使用也面临一些挑战。例如，导航系统通常需要术中CT扫描来进行注册，这一过程不仅耗时，还可能增加患者的辐射暴露。此外，增强现实设备的使用可能会影响医生对植入物尺寸的判断，特别是在患者体型较大的情况下，软组织的压迫可能会影响影像的准确性。因此，如何优化这些技术的使用流程，使其更加便捷、安全和高效，是当前研究的重要方向。

机器人辅助技术作为另一种重要的赋能工具，正在逐步改变脊柱手术的实践方式。目前，机器人主要用于引导医生进行导航操作，如椎弓根螺钉的放置。一些研究表明，机器人辅助技术能够显著提高螺钉放置的准确性，从而减少术后需要进行的二次手术。然而，机器人技术的高昂成本仍然是其推广的一大障碍。此外，随着人工智能技术的发展，未来机器人可能会具备更多的自主操作能力，从而进一步提高手术效率和安全性。

在手术可视化方面，显微镜、内窥镜和外窥镜等工具也在不断演进。显微镜作为传统的可视化工具，虽然在手术中具有较高的放大倍数和清晰度，但其体积较大，占用空间较多，且成本较高。相比之下，内窥镜则具有更小的体积和更灵活的操作方式，能够通过较小的切口进行手术，但其学习曲线较陡，需要医生经过一定时间的培训才能熟练掌握。外窥镜则结合了显微镜和内窥镜的优点，既能够提供高质量的影像，又具备较小的占用空间和更便捷的使用方式。

总的来说，脊柱手术中的赋能技术正在不断发展和融合，为医生提供了更多的工具和手段，以提高手术的安全性和效率。然而，这些技术的广泛应用仍然面临一些挑战，如成本、操作复杂性以及技术的可靠性等。因此，未来的脊柱外科需要在技术的开发和应用上进行更多的探索和研究，以确保这些新技术能够真正为患者和医生带来福音。