《Orthopaedic Surgery》：How Can Technology Improve Acetabular and Pelvic Fractures Management in the Operating Room? A Systematic Review
ABSTRACT
近年来，关于骨盆骨折外科管理中新技术应用的文献激增，但这些数据异质性高、分散，且多局限于小样本或单中心研究。本综述旨在介绍骨盆与髋臼骨折领域的新技术，探讨其对外科医生及患者的潜在获益，描述现有理念、优势与局限性，并就未来的应用与发展展开讨论。研究遵循PRISMA（系统评价与荟萃分析优先报告条目）指南，检索了从建库至2025年1月的Medline、Central及Embase数据库，共筛选841条记录，最终纳入115项符合纳入排除标准的研究。目前，机器人、导航、患者特异性管理及3D打印等技术正逐步应用于骨盆损伤的治疗，这些技术在不增加并发症的前提下实现了更高的手术精度。对于骨盆与髋臼骨折手术而言，新技术极具吸引力，有望成为这类复杂损伤的诊疗助力，但仍需在常规临床推广前进一步完善。
Abbreviations
APC：前环压缩
CAS：计算机辅助手术
LC：侧方压缩
PS：患者特异性
RA：机器人辅助
RAFR：机器人辅助骨折复位
SI：骶髂
VS：垂直剪切
1 Introduction
骨盆与髋臼骨折虽不常见，却始终是骨科医生面临的挑战。这类骨折既可发生于因高能量创伤合并多发伤的年轻活跃人群，导致其既往活动水平下降；也可发生于老年虚弱人群，此时维持其自主生活能力至关重要。无论哪种情况，骨折形态的理解、手术入路选择及固定方式仍存争议。加之骨盆解剖结构复杂，周围环绕神经、血管及内脏器官，即便对经验丰富的外科医生而言，复位与固定依旧困难重重，导致硬件位置不良或软组织损伤等并发症风险升高。
传统上，切开复位内固定被视为金标准，但随着微创手术的并发症更少且疗效良好，此类技术在骨盆骨折领域的应用日益广泛。
为预防潜在并发症，计算机辅助手术(CAS)等新技术的使用愈发普遍——鉴于其在关节假体定位机器人、脊柱手术导航等领域取得的良好成果。CAS涵盖术前规划、术中影像及导航。另一种方向是个性化治疗：3D打印与患者病例规划聚焦于患者及其骨折本身，而非仅关注骨折分型。
本综述旨在介绍骨盆与髋臼骨折这一特定领域的新技术，探索其对医患双方的潜在获益。系统评价的目的并非制定特定适应症的指南，而是基于已发表文献汇总结果，描述现有概念、优势与局限，并开启关于未来应用与发展的讨论。
2 Material and Method
本系统评价遵循PRISMA指南，旨在识别并分析评估用于辅助骨盆或髋臼骨折复位或固定的创新技术研究。
检索在Medline、Central及Embase数据库中全面开展。检索词（医学主题词）结合布尔运算符使用：“pelv* fracture” OR “acetabul* fracture” AND “patient specific” OR “navigation” OR “robot” OR “3D printing”。本综述未在系统评价数据库注册，检索策略于2025年1月执行。
排除标准包括：无骨盆骨折或手术的研究、18岁以下儿童研究、仅评估内脏或泌尿损伤而非骨损伤结局的研究、假体周围或病理性骨折研究、椎体骨折研究、腰髂固定研究、畸形愈合或不愈合研究、动物实验、综述、社论及会议摘要、非英语文献、无法获取全文的研究。未对发表时间设限，所有研究均纳入 eligibility 评估，先筛选标题与摘要，去除重复文献后获取全文审阅。流程图详见图1。纳入标准为：出版物需提供骨盆骨折管理中应用新技术的信息，包括手术结局、手术指征、操作步骤描述及相关并发症（如患者特异性、导航、机器人或3D打印相关）；若出版物仅提及新技术而未聚焦于此，则予以排除。
2.1 Technologic Tools
2.1.1 Robotic Systems
2.1.1.1 Introduction
机器人系统由搭载手术规划软件的计算机、光学追踪系统、带导航工具的机械臂组成，部分联合3D透视系统。手术开始时，机器人采集患者图像并通过患者体表标记点进行分析以准备引导路径。外科医生可在术前或术中规划手术流程，机器人机械臂将依据规划在术中引导医生操作。理论上，机器人会按照规划实现理想的解剖复位，在骨盆手术中，该规划通常通过将患侧与健侧镜像对比来重建骨折区域，因此该技术仅适用于单侧骨折。
多数研究将机器人应用于骨盆骨折，可用机器人种类有限，且几乎仅见于中国研究。最常用的是天玑机器人(TianJi Robot)，即Ti-robot=Tinavi?骨科手术机器人系统；另一项赵氏研究中使用了UR16e机械臂。
2.1.1.2 Help for the Reduction
首个机器人辅助骨折复位(RAFR)的实验研究开发了基于3D图像的串联机器人用于骨盆骨折复位，包含手动与半自动复位路径。部分研究开发了算法，可自动寻找安全路径以实现有效骨盆骨折复位，理想情况下需最小化移动以避免加重软组织损伤。这些算法考虑了骨盆骨折移位、肌肉力量，并避免复位过程中骨碎片与器官碰撞，目前已在骨盆（非髋臼）骨折模型（APC2、APC3、LC2、LC3、VS型）上开发。复位可通过在患侧置入Shanz针手动操作实现，但需较大力度，消耗医生体力，且复位效果难以保证。除已有的闭合复位架（Starr架、UCRT架）外，生物力学研究正致力于提升“复位工具”的精度。临床应用已启动，在年轻与老年患者群体中均显示出满意疗效。
2.1.1.3 Help for the Fixation
机器人的目标是按计划实现硬件的定位与放置，例如确定螺钉的进针点、轨迹及出针点，这在髋臼骨折与骨盆模型骨折中均有描述。另一应用是使用机器人（达芬奇机器人，原用于内脏、胸科或泌尿外科手术）进行组织分离，以辅助前柱伴后半横行髋臼骨折的前路钢板固定，减少开放入路相关的软组织创伤。
2.1.1.4 Results
首先看复位：文献中关于RAFR治疗骨盆骨折的结果较少，但报道的疗效良好。由于人群与结局指标差异，不同研究结果难以直接比较。仅发现3项研究描述了RAFR治疗骨盆骨折的结局，结果见表1。
表1 RAFR治疗骨盆骨折的结果
|
研究 |
患者数 |
骨折类型 |
分类 |
术中出血量 |
手术时间 |
优良复位率(Matta评分) |
术后并发症 |
计划与术后复位整体差异 |
|
Wu |
20 |
不稳定骨盆骨折 |
5例Tile B型，15例Tile C型 |
133.25 mL |
204.75 min |
85% |
0 |
|
|
Zhao |
15 |
老年骨盆骨折 |
Rommens 3型 |
50 mL |
165±44 min |
100% |
— |
4.4±1.8 mm (1.8–8.5) |
|
Zhao |
22 |
不稳定骨盆骨折 |
4例Tile B型，18例Tile C型 |
— |
|
95.50% |
— |
3.41 mm±1.83 |
其次看固定：发现1项回顾性研究与9项机器人辅助(RA)骨折固定的比较研究，其中1项为前瞻性非随机研究。这些比较研究纳入21至119例患者，涉及仅骶髂(SI)螺钉或前后环螺钉固定。结果显示，RA组手术时间更短、术中辐射暴露更低；RA可实现更高的螺钉放置精度；Matta评分显示的复位质量RA组优于或不劣于传统方法；Majeed功能评分两组相似。结果见表2。
表2 机器人辅助在骨盆骨折中的应用结果
|
研究 |
患者数 |
固定方式 |
分组 |
骨折类型 |
术中出血量 |
手术时间 |
透视次数/剂量 |
优良复位率(Matta评分) |
术后并发症 |
螺钉放置精度 |
末次随访Majeed评分 |
|
Wang |
55 |
所有螺钉 |
RA组26例 vs. 传统组29例 |
骨盆骨折 |
32±18 vs. 48±51 mL (NS) |
187±55 vs. 231±87 min (S) |
13±2 vs. 22±7次 (p<0.001) |
— |
— |
— |
94.8±2.4 vs. 94.1±2.4 (NS) |
|
Zhao |
64 |
SI螺钉 |
双平面组22例 vs. RA组21例 vs. 传统组21例 |
骨盆骨折 |
双平面组12.76±3.77 mL vs. RA组11.92±4.67 mL vs. 传统组29.7±8.01 mL (S) |
双平面组26.32±6.32 min vs. 传统组79.24±11.31 min vs. RA组15.81±3.9 min (S) |
双平面组740.53±185.91 cGy/cm2vs. RA组678.44±127.16 cGy/cm2(NS) vs. 传统组2034.58±494.54 cGy/cm2(S) |
— |
— |
双平面组94.1% vs. RA组97.2% vs. 传统组75.7% (S) |
— |
|
Zhu |
119 |
所有螺钉 |
非手术组24例 vs. ORIF组45例 vs. 传统组10例 vs. RA组40例 |
无移位骨盆骨折 |
RA组27.5±16.7 mL vs. 传统组32.9±21.4 mL vs. ORIF组153.3±87.0 mL (均p<0.01) |
— |
RA组62.6±30.1次 vs. 传统组224.6±82.5次 (p<0.05) vs. ORIF组2.2±1.4次 (p<0.01) |
— |
0 |
FH 1级，其余为0 |
非手术组90.7±4.1 vs. 传统组91.8±3.8 vs. RA组94.15±3.7 vs. ORIF组88.6±4.1 |
|
Liu |
86 |
所有螺钉 |
非比较组 |
不稳定骨盆骨折 |
— |
175 min (35–280 min) |
29.1次 (9–63次) |
— |
— |
13例导针放置不满意 |
92.4 |
|
Liu |
45 |
机器人辅助SI螺钉+机器人辅助INFIX |
机器人辅助组24例 vs. 传统组21例 |
— |
35.0±7.2 vs. 46.2±9.3 mL (p<0.001) |
65.4±10.9 vs. 86.7±14.7 min (p<0.001) |
29.2±7.6 vs. 52.3±12.4次 (p<0.001) |
— |
— |
— |
86.4±7.2 vs. 84.3±10.3 (NS) |
|
Gilani |
21 |
IS或TS螺钉 |
机器人辅助组10例 vs. 传统组11例 |
骨盆骨折 |
— |
— |
— |
— |
— |
4例穿破 (8%) vs. 17例穿破 (31%) (p=0.02) |
— |
|
Xing |
46 |
所有螺钉 |
机器人辅助组24例 vs. 传统组22例 |
老年骨盆骨折 |
17.04±3.14 vs. 36.22±3.25 mL (p<0.001) |
34.1±2.67 min vs. 64.5±4.19 min (p<0.001) |
— |
91.67% vs. 72.73% (p<0.001) |
0 |
100% vs. 85.7% (S) |
81.09±2.78 vs. 71.27±4.44 (p<0.001) |
|
Li |
57 |
SI螺钉 |
机器人辅助组30例 vs. 传统组27例 |
骨盆骨折 |
— |
34.503±4.7677 vs. 74.707±2.4598 min (p=0.000) |
197.995±53.155 cGycm2vs. 247.355±32.314 cGycm2(p=0.000) |
Matta评分22/8/0/0 vs. 16/8/3/0 (NS) |
— |
改良Gertzbein-Robbins分类92.59% vs. 78.57% (χ2=3.967, p<0.05) |
25/5/0/0 vs. 22/5/0/0 (NS) |
|
Han |
63 |
S2 IS螺钉 |
机器人组38例 vs. 传统组25例 |
不稳定骨盆骨折 |
— |
— |
8.06±3.54 s vs. 27.37±8.82 s (p<0.001) |
— |
— |
优良率100% vs. 85.7% (p<0.001) |
— |
|
Long |
91 |
IS螺钉 |
机器人组56例 vs. 传统组35例 |
不稳定骨盆骨折 |
33.89±16.4 mL (15–80) vs. 43.04±12.34 mL (30–80) (p=0.000) |
33.25±6.46 min (19–51) vs. 63.55±6.62 min (50–83) (p=0.000) |
5.88±1.29 min (3.3–8.2) vs. 11.05±2.98 min (5.9–17.3) (p=0.000) |
89.28% vs. 88.57% (NS) |
— |
— |
91.07% vs. 91.43% (NS) |
缩写：Nonop：非手术治疗；NS：无统计学意义；ORIF：切开复位内固定；S：有统计学意义。
2.1.1.5 Limitations
无论是骨盆骨折复位还是固定，机器人均需以健侧骨盆为参考来操作患侧，复位路径基于镜像原理，这限制了其在双侧损伤中的应用。此外，若髂骨存在粉碎性骨折，可能难以或无法置入固定针。
该设备会增加医院成本，高于传统方法。Zhu等研究显示，RA组的医疗费用(32461.1±3857.3元)显著高于传统组(23543.2±5341.6元)(p<0.05)，但与ORIF组(32340.8±4892.0元)相比无显著差异。
目前尚无针对髋臼骨折的临床研究报道相关结局。
2.1.2 Navigation Without Robotic Assistance: Computer-Aided Navigation Systems
2.1.2.1 Introduction
医学领域的导航技术包括超声、电磁或光电引导。手术导航主要为光电式，最初为神经外科开发，后在骨科与创伤领域发展，以确保硬件放置精度、减少手术辐射时间及支持微创手术。追踪系统与影像模态连接：透视、CT或MRI。需对手术区域、器械及手术区域影像进行配准。现有系统包括OARM Medtronic/AIRO mobile/Stryker Navigation System II-Cart, Kalamazoo, MI, USA+Ziehm Vision FD Vario 3D (Ziehm Imaging, Nuremberg, Germany)。
传统追踪系统为有创装置。Rosenberger等描述了一种新型无创注册装置，用于部分髋臼与骨盆手术，采用双重真空系统加垫作为无创固定系统，靶向装置固定于固定系统上，避免了有创置入。
Lehmann等在尸体研究中、Pishnamaz等在实验研究中均证实，电磁导航系统可用于髋臼骨折螺钉放置，该技术无需器械或手术区域配准，理论上可节省手术时间并减少术中辐射暴露，支持实时导航，但存在电磁场干扰的潜在风险。
2.1.2.2 Help for the Reduction
导航很少用于骨折复位，且仅用于骨盆骨折。Li等将混合现实手术导航与复位架结合，实现闭合复位，可实时监测骨折块移位。另一项研究中，Han等基于术前CT与术中透视，采用多体配准框架对骨折脱位病例进行复位规划。
2.1.2.3 Help for the Fixation
透视引导下经皮螺钉置入导航可用于骨盆与髋臼骨折，实现精准放置。Takao等描述了一种技术，通过透视引导匹配术前CT扫描，主要问题是术前图像与复位后的术中实际情况不一致；配准过程中需关注对侧骶骨碎片，以便导航系统在骨折复位后仍可追踪其移动。Han等开发了一种技术，将患者术前CT扫描与基于40例骨盆CT扫描构建的骨盆模型进行匹配。导航也可通过术中CT引导实现，源于神经外科技术（如椎弓根螺钉置入）。在骨盆骨折固定中，一项临床前研究展示了用于自由手钻孔引导的原型系统，以支持医生将克氏针定位于骨面。
部分研究描述了CT引导下导航经皮固定治疗无移位髋臼骨折：4例冠状面顶髋臼骨折（2个骨块，无关节内台阶），以及涉及四边形板的骨折（5例患者，经皮方式）。导航还可辅助开放入路靠近关节的安全螺钉放置，如伴有嵌压的骨折。
2.1.2.4 Results
9项临床研究描述了导航下骨盆骨折固定的结果，其中5项为非比较性研究，4项为比较性研究（1项为前瞻性研究）。多数非比较性研究证实了导航下螺钉放置的准确性。比较性研究发现，导航组手术时间、透视时间及出血量均减少。前瞻性多中心研究发现，两组术中或术后并发症无统计学差异，但导航组神经系统并发症更多。结果见表3。
表3 导航在骨盆骨折中的应用结果
|
研究 |
类型 |
患者数 |
固定方式 |
分组 |
骨折类型 |
术中出血量 |
手术时间 |
透视剂量/时间 |
优良复位率(Matta评分) |
术后并发症 |
螺钉放置精度 |
|
Florio |
非比较性 |
10 |
— |
— |
— |
— |
— |
877.8 mGy/cm2(162.3–2040.16) |
— |
— |
2枚螺钉穿破<2 mm |
|
Teo |
比较性 |
36 (30.6%骶骨畸形) |
SI螺钉 |
导航组17例 vs. 传统组19例 |
— |
— |
— |
— |
— |
— |
3例皮质穿透(1级)；穿破与畸形(NS)；穿破与导航(NS) |
|
Madeja |
比较性 |
57 |
SI螺钉 |
导航组32例 vs. 传统组25例 |
— |
— |
41 vs. 45 min (S) |
650 vs. 1024 cGy/cm2(S) |
— |
— |
导航组2例 vs. 传统组15例位置不良 |
|
Mu |
非比较性 |
8 |
经皮经耻骨联合螺钉 |
— |
— |
10 mL |
57 min (30–80) |
40 s (36–47) |
— |
— |
— |
|
Zwingmann |
前瞻性比较性 |
187 |
— |
导航组39例 vs. 对照组83例 |
骶髂脱位 |
— |
— |
|
— |
— |
术中4 vs. 8例；术后13 vs. 29例 (NS) |
|
Zwingmann |
前瞻性比较性 |
334 |
— |
导航组75例 vs. 对照组156例 |
骶骨骨折 |
|
— |
— |
— |
— |
术中6 vs. 6例；术后17 vs. 41例 (NS) |
|
Peng |
非比较性 |
13 |
SI螺钉 |
— |
LC2-3 VS型 |
— |
21.2±10.6 min (10–45) |
26.4±1.5 mGy (22.5–26.8) |
— |
0 |
— |
|
Ciolli |
非比较性 |
24 |
— |
—</td> |
