《Scientific Reports》：Robot-assisted lumbar facet joint infiltration improves accuracy and reduces radiation exposure compared to the manual technique in a comparative phantom study
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紧凑型机器人系统为手术室外的脊柱手术提供了新的可能，但其在关节突关节浸润等小型介入操作中的应用潜力尚未得到充分探索。本研究旨在采用标准化体模模型，评估紧凑型机器人辅助系统（Micromate）用于腰椎关节突关节浸润的可行性、精度、辐射暴露及用户体验，并与徒手技
紧凑型机器人系统为手术室外的脊柱手术提供了新的可能，但其在关节突关节浸润等小型介入操作中的应用潜力尚未得到充分探索。本研究旨在采用标准化体模模型，评估紧凑型机器人辅助系统（Micromate）用于腰椎关节突关节浸润的可行性、精度、辐射暴露及用户体验，并与徒手技术进行比较。该系统仅需两次正交透视图像即可完成单次注册，支持多次穿刺而无需重复成像。22名神经外科医生（从业年限0–23年）在嵌入式合成腰椎模型上分别采用徒手和机器人辅助方式完成L1/2至L5/S1双侧浸润操作。结果指标包括透视时间、辐射剂量、X线拍摄次数、针道调整次数及精度（三维扫描中针尖与预设目标的欧氏距离）。用户体验通过NASA任务负荷指数（NASA-TLX）和结构化问卷进行评估。结果显示，机器人引导显著降低了透视时间（5.4秒vs.13.7秒）、辐射剂量（1.95mGyvs.3.12mGy）及X线拍摄次数（6.4次vs.15.3次）。徒手组平均每位参与者需进行22.2次针道调整，而机器人组按研究方案无需调整。机器人组的精度更高（偏差5.9mmvs.7.3mm，p<0.001），且在不同脊柱节段的穿刺一致性更好。尽管机器人辅助总操作时间较长（27.4分钟vs.11.6分钟），但观察到学习效应，且参与者对机器人操作的自我表现评分更高。研究表明，紧凑型机器人辅助关节突关节浸润可行，能够在提高精度的同时减少辐射暴露。其适用于多节段、低辐射操作的特点，加之对基础设施要求较低，有望成为CT引导下手术的实用且经济高效的替代方案，尤其适合门诊环境。
研究背景与意义
腰椎关节突关节浸润（facet joint infiltration）是诊断和治疗腰椎关节突源性疼痛的成熟微创技术，也用于筛选适合内侧支射频消融的患者。传统操作依赖术中透视引导，在多节段治疗或反复调整针道时，会给医患带来较高辐射暴露。近年来，脊柱外科机器人系统应用增多，优势在于提升精度、减少辐射并降低操作变异，但现有系统多为大型设备，需在手术室中使用，常依赖术前或术中CT及光学追踪，配置复杂、占用空间大、辐射剂量高，难以应用于门诊等医疗资源有限的场景，对于穿刺活检等小型介入缺乏证据支持。因此，研究人员开展了此项研究，评估专为手术室外部署设计的紧凑型机器人系统Micromate在腰椎关节突关节浸润中的应用价值。该研究发表于《Scientific Reports》。
关键技术方法
研究采用SKU1352合成腰椎模型嵌入藻酸盐模拟软组织，由22名不同年资神经外科医生按标准流程完成L1/2至L5/S1双侧徒手及机器人辅助内侧支阻滞操作。机器人辅助采用新型2D透视注册功能，仅用正侧位两张X线图像即可完成空间配准，规划多节段针道后连续穿刺，无需重复成像。徒手组按常规透视引导流程操作。结果指标包括透视时间、辐射剂量、X线次数、针道调整次数、三维针尖与预设目标欧氏距离，并通过NASA-TLX量表和问卷评估用户体验。三维扫描数据导入3DSlicer软件进行针道精度分析，统计采用线性混合效应模型及配对t检验等方法，显著性设为p<0.05。
研究结果
透视时间与辐射剂量
机器人组透视时间（5.4±1.9秒）显著低于徒手组（13.7±5.7秒，p<0.001），X线拍摄次数（6.4±1.9次）少于徒手组（15.3±6.4次，p<0.001），辐射剂量（1.95±0.79mGy）较徒手组（3.12±1.79mGy）降低37.5%，剂量面积乘积亦显著降低（p=0.007）。
针道调整
徒手组每位参与者平均需22.2±9.5次针道调整才能正确放置全部10枚穿刺针，机器人组按方案无需调整。
目标点偏差
三维分析显示机器人组针尖与目标点欧氏距离为5.9mm±4.3，小于徒手组的7.3mm±5.3，差异显著（p<0.001，Cohen’sd=0.32）。机器人在各脊柱节段精度一致性更好，徒手组在S1（影像识别困难）和L2（关节突机械阻挡）偏差更大。机器人辅助的精度获益在不同年资医生中均保持一致。
定性评估
机器人组54.52%的穿刺针位于预设靶区（0类），高于徒手组的45.48%；达到临床成功（0类）的优势比（OR）为2.12（95%CI：1.35–3.33），即机器人辅助理想置针概率翻倍。
操作时间
徒手组总操作时间（11.6±2.9分钟）短于机器人组（27.4±6.0分钟，p<0.001），但机器人组中单纯穿刺时间（6.5±1.7分钟）与徒手组（7.6±2.5分钟）无显著差异。左侧（第二次操作）穿刺时间短于右侧（第一次操作）（12.2±3.0分钟vs.15.2±3.4分钟，p<0.001），显示学习效应。
年资影响
徒手组中高年资医生（>6年）针道调整更少、透视时间更短；机器人组中高年资医生规划时间更长，但两组最终精度无显著差异，表明机器人可缩小不同经验医生的操作差距。
问卷与TLX评估
两组总体任务负荷无显著差异，但机器人组自我表现评分显著优于徒手组（27.95±18.1vs.43.86±24.1，p=0.018）。72.7%参与者对机器人操作信心更高，81.8%认为机器人精度更高；未来方法偏好无显著差异，低自信医生更倾向选择机器人。
讨论与结论
讨论指出，本研究创新点在于仅用2D透视完成多节段注册，避免了CT依赖，辐射剂量低于既往报道的CT引导操作。机器人辅助虽总时间长，但学习效应明显，多节段操作时效率优势将提升。精度均值虽高于CT导航研究，但结合药物扩散范围仍具临床可接受性，核心价值在于减少大偏差风险。用户体验显示机器人并未增加工作负荷，且能标准化操作质量。局限性包括体模无法模拟患者移动、机器人工作范围限制需双侧分别注册、针尖斜面可致偏移、藻酸盐密度与人体软组织存在差异、标记点识别算法有待优化等。
研究结论为，紧凑型机器人辅助腰椎关节突关节浸润在体模中可行，可提高精度并减少辐射暴露。随着软件优化和操作培训普及，操作时间将进一步缩短。该技术特别适合多节段门诊操作，有望替代部分CT引导脊柱介入，降低医患辐射风险。
