机器人辅助导航在肺结节微波消融中的精准性与安全性：一项倾向评分匹配研究

《Artificial Intelligence Surgery》：Robotic navigation and precision in lung nodule microwave ablation

　　

目的： 机器人辅助穿刺系统已被开发出来，但其在肺结节经皮微波消融中的应用证据仍有限。 方法： 这项回顾性单中心研究纳入了183例于2024年3月至2025年4月期间接受计算机断层扫描（CT）引导下经皮微波消融（MWA）治疗直径小于3 cm肺结节的患者。患者接受了机器人辅助穿刺或传统徒手穿刺。经过1:1倾向评分匹配后，比较了两组的技术成功率、穿刺偏差、术中CT采集次数、针道调整次数及并发症。进行了多变量逻辑回归分析、亚组分析及学习曲线分析。本研究于2026年6月23日获得了广州医科大学附属第一医院机构审查委员会的批准（批件号：ES-2026-K212-02）。由于研究的回顾性性质，免除了参与者签署个体书面知情同意书的要求；患者已涵盖在医院住院通用知情同意范围内。所有患者在术前均签署了手术操作的书面知情同意书。 结果： 匹配后，共纳入86例患者（每组43例），两组基线特征相当，技术成功率均为100%。与徒手穿刺相比，机器人辅助导航显著降低了穿刺偏差（中位数[四分位距]，3.0 [2.0-4.5] mm 对比 6.0 [5.0-9.5] mm）、术中CT扫描次数（2.0 [1.5-2.0] 对比 5.0 [5.0-7.0]）及针道调整次数（2.0 [1.5-2.0] 对比 4.0 [3.0-4.0]；所有P < 0.01）。机器人辅助导航与较低的总体并发症发生率相关（46.51% 对比 81.40%；P < 0.01），这主要归因于气胸（27.91% 对比 69.77%；P < 0.01）和胸腔引流管置入率（4.65% 对比 20.93%；P = 0.02）的降低。多变量分析显示，机器人辅助穿刺仍然是气胸风险降低的独立相关因素（OR 0.160, 95%CI: 0.061-0.420, P < 0.001）。亚组分析显示，在不同分层中均观察到一致的获益。操作性能在大约24例机器人辅助病例后趋于稳定。 结论： 在CT引导下经皮MWA中，机器人辅助导航与更高的操作精度、效率和安全性相关，并在不同病灶特征下表现出一致的性能，且学习曲线相对较短。它可能作为经皮肺消融的一种可重复且标准化的平台。

论文解读文章

研究背景与现存问题

肺癌是全球发病率和死亡率最高的恶性肿瘤之一。随着计算机断层扫描筛查的普及，越来越多的小肺结节被早期发现。虽然手术切除是可手术早期肺癌的金标准，但许多患者因心肺功能储备不足、高龄、合并症或病灶位置特殊等原因无法耐受手术。因此，影像引导下的经皮热消融作为一种重要的微创局部治疗手段应运而生。其中，微波消融因其加热迅速、消融范围可预测等优势，在肺肿瘤治疗中得到日益广泛的应用。

然而，传统的CT引导下经皮MWA通常采用徒手穿刺技术，操作者需依据二维CT图像估算穿刺点、轨迹和深度，再通过间断CT扫描验证并手动调整针道。这种方法高度依赖操作者经验，对于体积小、位置深或邻近重要结构的结节尤其具有挑战性。反复的针道调整不仅延长操作时间、增加CT扫描频率和辐射暴露，还可能加重肺实质损伤，从而增加气胸、出血等并发症的风险。尽管已有研究初步探索了机器人在肺结节定位及其他消融方式中的应用，但专门针对CT引导下肺结节MWA中机器人辅助导航价值的高质量证据仍然匮乏。为此，研究人员开展了此项回顾性倾向评分匹配研究，旨在系统比较机器人辅助导航与传统徒手穿刺在肺结节MWA中的操作性能、安全性和学习曲线。

研究设计与结论

研究人员开展了一项单中心回顾性队列研究，连续筛选了2024年3月至2025年4月期间在广州医科大学附属第一医院胸外科二区接受肺结节消融治疗的227例患者，最终纳入183例符合条件的患者（机器人组130例，徒手组53例）。通过1:1倾向评分匹配后，得到86例患者（每组43例）用于主要比较分析。研究的主要结论是：机器人辅助导航在保持100%技术成功率的同时，显著提高了穿刺精度（穿刺偏差更小）、操作效率（CT扫描次数和针道调整次数更少），并降低了总体并发症发生率，尤其是气胸和胸腔引流管置入率。多变量分析证实机器人辅助穿刺是气胸风险降低的独立保护因素。亚组分析显示该优势在不同病灶大小、位置和穿刺深度中表现一致。学习曲线分析表明，操作者在完成约24例手术后即可达到熟练阶段，且在整个学习过程中穿刺精度和并发症发生率保持稳定。

关键技术与方法

1. 1.
   研究设计与队列：回顾性单中心队列研究，来源于广州医科大学附属第一医院，纳入183例接受CT引导下经皮MWA且肺结节最大径<3 cm的患者。
2. 2.
   干预措施：机器人辅助穿刺组使用TH-S1系统进行光学导航辅助穿刺；徒手对照组采用常规CT引导下逐步扫描和激光定位系统进行穿刺。
3. 3.
   倾向评分匹配：采用1:1最近邻匹配法，卡钳值设为0.1，匹配协变量包括年龄、性别、体重指数、第一秒用力呼气容积占预计值百分比、病灶直径、肺叶和病灶位置，以减少选择偏倚。
4. 4.
   结局指标评估：技术结局包括技术成功率、CT采集次数、穿刺偏差（实际针尖与预定靶点的三维欧氏距离）和针道调整次数；安全性结局包括气胸、出血、胸腔引流管置入等；同时进行了基于130例连续机器人辅助病例的学习曲线分析。

研究结果

1. 倾向评分匹配后的基线特征

经过1:1倾向评分匹配后，两组各43例患者的年龄、性别、体重指数、肺功能、病灶直径、肺叶分布和病灶位置等基线特征均衡可比，标准化均值差多数低于0.10。

2. 机器人辅助导航提升操作精度与安全性

与徒手组相比，机器人组的穿刺偏差显著减小（3.0 mm vs. 6.0 mm），术中CT扫描次数（2.0次 vs. 5.0次）和针道调整次数（2.0次 vs. 4.0次）均显著减少。机器人组中无需或仅需一次针道调整的患者比例更高（25.58% vs. 2.33%）。在安全性方面，机器人组的总体并发症发生率更低（46.51% vs. 81.40%），这主要由气胸率（27.91% vs. 69.77%）和胸腔引流管置入率（4.65% vs. 20.93%）的显著下降驱动。两组出血率无显著差异。多变量逻辑回归分析在校正年龄、体重指数、病灶直径、肺叶和穿刺距离后，确认机器人辅助穿刺与较低的气胸风险独立相关。

3. 机器人辅助导航在不同临床场景中的一致性优势

亚组分析显示，无论穿刺距离≤80 mm还是>80 mm、病灶位于上叶还是中下叶、病灶直径≤1.0 cm还是>1.0 cm，机器人辅助导航在降低穿刺偏差和针道调整次数方面均优于徒手穿刺，且未检测到显著的交互作用。

4. 机器人辅助导航的学习曲线

学习曲线分析显示，针道放置时间随操作经验积累呈指数衰减趋势。50%、75%和90%的熟练里程碑分别在第7、14和24例左右达到。将前24例定义为学习期，后续106例为熟练期。与学习期相比，熟练期的针道放置时间、CT扫描次数和针道调整次数均显著减少，而穿刺偏差和各类并发症发生率无显著差异。

讨论与结论

讨论总结： 本研究结果表明，机器人辅助导航的价值不仅在于维持高技术水平成功率，更在于提升操作的可重复性和标准化程度。穿刺精度的提高可能对确保足够的消融边界至关重要，尤其是在亚厘米级结节的精准治疗中。气胸和胸腔引流管置入率的显著降低，其幅度超出单纯精度改善所能解释的范围，提示机器人系统通过术前轨迹规划、机械臂引导和呼吸运动监测等多重机制，减少了反复穿刺造成的累积性胸膜和肺实质损伤。CT扫描次数的减少也提示了潜在的辐射剂量和流程优化优势。学习曲线分析显示，机器人辅助导航的学习周期相对较短，且在掌握过程中操作质量和安全性并未因经验不足而受损，这有利于该技术的推广普及。

研究结论翻译： 总体而言，在这项针对接受CT引导下经皮MWA治疗肺结节患者的倾向评分匹配队列研究中，与传统的徒手引导相比，机器人辅助导航与操作精度、效率和安全性的改善相关，包括更小的穿刺偏差、更少的CT扫描和针道调整次数，以及更低的影像学检出气胸发生率。机器人辅助方法在所评估的病灶特征中表现出一致的操作性能，并且学习曲线相对较短，这支持其作为CT引导下肺结节消融的一种可重复且标准化的平台的潜力。尽管如此，鉴于观察性、非随机的研究设计以及与患者驱动的治疗分配相关的潜在选择偏倚，这些发现应被视为关联而非因果关系的证据。需要进一步的前瞻性、多中心研究来验证这些结果并阐明机器人辅助导航在CT引导下肺结节消融中的作用。