《巧手建新肢：机器人骨科手术面面观》上集面世后，由于工作忙碌，下集的写作竟拖了将近一个月，心中很是内疚。也许忙碌只是一个外在的理由，无时不在的内心的惰性才是真正作祟的原因吧。于是迎头追上。
上一次我们介绍了手术机器人的发展历程，以及当下外科界对于手术机器人功能的界定和分类。今天，让我们来看一看几款实际走上骨科舞台的手术机器人。迄今为止实际获得手术应用的骨科机器人，我们可以将其分为早期和成熟期两个世代阶段，早期的代表有两个，一个是德国URSOrthoRastatt公司设计的CASPAR机器人。这是一种影像辅助型的主动型机器人，当时设计者的初衷，是希望它能够帮助医生在关节置换手术中实现双下肢的精确力线对称。在手术的过程中，医生需要在指定的多个部位预置皮质骨螺钉，作为术中定位的参照物。手术前，该机器人也需要医生输入患者下肢CT片来进行预判。而机器人所要实现的，就是让股骨假体柄的安放位置更加精确，假体的骨接触更加充分、力线更加精准。可以说，这种机器人为骨科手术的应用提供了很多宝贵的经验、以及——教训——CASPAR的手术时间长达90~分钟不等，如此漫长的手术时间，带来的失血、感染风险是医生所不能忍受的。数年后，CASPAR连同他的发明公司一起，悄然推出了市场。
CASPAR手术机器人
年代伦敦的帝国学院（ImperialCollegeofLondon）为全膝关节置换手术研制了一款影像辅助型的主动型机器人，取名为ACROBOT（ActiveConstraintRobot）。和CASPAR一样，ACROBOT也需要术前CT资料的输入，用于膝关节置换过程中的精确截骨和安全截骨。与CASPAR不同的是，它在手术中不需要进行有创性的定位标记（例如钻孔、置钉）。ACROBOT的最终命运要比CASPAR好得多，年这个发明被其他公司收购，3年后，收购者又被人买去，归入一款名为“MAKO”的手术机器人旗下。后者，就是今日市面上最风生水起的骨科手术机器人，为Stryker公司所拥有。
ACROBOT手术机器人
上面说的两种手术机器人，由于未能在市场上获得大规模商业应用，而早早地退出了历史舞台，然而它们的手术尝试，则为后来的几款商业化手术机器人奠定了基础。当今的骨科手术机器人，基本遵循着一个“术前建模——术中注册定位——机器人辅助下手术操作”这三个步骤，不同厂家的机器人，可能在某个步骤有所省略、或者有所侧重，但工作思路基本一致。
骨科手术机器人的基本流程思路
德国的ROBODOC手术机器人系统，是这些年较为成功的一款商业化骨科机器人，一开始是为全髋关节置换中的股骨柄操作所设计的，帮助医生精细研磨股骨髓腔，塑造出一个力线精良、解剖匹配理想的假体空间来。这套系统年开始用于临床，年获得FDA的审批。迄今为止，ROBODOC已经成功开展了例左右的关节手术，并在膝关节置换中也获得了应用。ROBODOC是一个“开放平台”式（定义详解请见上集）的机器人系统，能够兼容市面上多种不同厂家的关节假体。在德国进行的一项长时间临床观察表明，ROBODOC在97%的患者中实现了下肢力线零误差，剩余的3%，力线偏差也都在1度以内。虽然精确，但是ROBODOC机器人的毛病还是耗时，无论是术前计划、术中注册还是手术研磨操作，都很磨叽，而且研磨过程中产热很明显。加之ROBODOC的体型比较庞大，很占手术室空间，因而在其手术应用历程中，曾有高达10%的医生因等待时间太长而断然停止机器人，改为徒手操作。这种感觉，让人想起《疯狂动物城》里的树獭办事员。
ROBODOC手术机器人
有一款名为NavioPFS的手持式截骨机器人装置，是不需要术前影像辅助的，它采用的是半自动的控制系统，能够在截骨操作发生危险前主动干预摆锯的工作。这套装置，目前FDA只允许其应用于单髁置换（UKA），众所周知，UKA一直以其技术难度较大著称，因而阻碍了手术的广泛推广。而NavioPFS的应用，成功地使单髁置换的学习曲线降到了8台以内，况且，初次使用机器人的医生，其平均手术时间也仅仅是65分钟而已，经验丰富的医生据说可以达到48分钟的平均手术时间，这确实是不小的进步了。
NavioPFS机器人截骨系统
年，FDA批准了一款名为iBlock的机器人截骨模块上市，这是一种可以根据术前计划而工作的智能化截骨导向器械，无需影像辅助。它的使用，使得膝关节置换手术中的股骨截骨精确性大为提高，整体手术时间，相当于是在医生日常操作的基础上增加了15%左右，不过这种机器人截骨装置的问世时间还不太长，长期效果如何，还有待更多的临床证据验证。
iBlock智能截骨模块
在当今临床上多款已经获得商用的骨科机器人中，MAKO毫无疑问是比较抢眼的一个名字。MAKO现在是Stryker公司的一款产品，被寄予了厚望，Stryker公司期待着MAKO机器人能够大力推动其几款拳头产品在全球范围内的市场争夺。在当今上市的各种机器人里，MAKO的各种观察、对照数据最丰富，也比较具有说服力，手术后的效果也很不错（临床文献不少，有兴趣的读者可以去网上自行搜索，一搜一大把）。一开始，MAKO机器人被批准用于单髁膝关节置换，有力地帮助医生跨越了UKA的技术壁垒，很快地，MAKO就获准应用于全髋、全膝置换领域，在中国的许多骨科大型学术会议上，你也能很容易地发现MAKO的各种宣传和课程。
MAKO手术机器人
其他还有一些商业应用的技术，例如MBARS（MiniBone-AttachedRoboticSystem）——一款专为髌股关节置换而研发的研磨机器人；再比如PiGalileo和Mazor——上集开篇时我们曾经提到过的脊柱手术机器人。
MBARS机器人
PiGalileo手术机器人
MAZO手术机器人
手术机器人在骨科中的应用，究竟能够给人们带来些什么？机器人是一笔不小的设备开支，操作、维护都需要有专业的人员，而这些人员、乃至医生都需要花时间去学习、去训练。应用了机器人的手术，通常时间会比常规操作有所延长，这又将带来患者麻醉时间久、失血量增多等一系列问题。那么，手术机器人为患者和医者所带来的裨益，医院和医生去做上述那些投入和牺牲呢？美国有人做过一个卫生经济学评价，结论是，手术机器人所实现的精准置换，降低的是假体的磨损、失败、翻修几率，那么，由于假体术后问题所导致的大量再随访、再门诊、再用药、翻修的费用，就能够得以大大节省。良好而精确的假体置换，有利于患者早日重返正常生活和工作岗位，对于整个社会而言，能够增加财富和价值的创造。更加现实的是，精准的手术降低了医疗纠纷和医疗赔偿的风险，医院省下一大笔钱。病人早康复、早出院，能够提高病床周转，医院的效益，医院诊疗声誉，还能进一步吸引更多的病患慕名而来，这些，可都是远远超出了上面所说的那些付出啊。当然了，前提条件是手术机器人每年必须有一定的运转规模，所有上面所说的效益，都是在突破了一定的数量规模后，方得以实现的。
而骨科机器人在这些年的快速应用，也为技术的进一步提升提出了要求。首先是如何使机器人更快，这里面有大量的工作要做。其次是机器人如何更精确，这其中也是无止境的，目前的手术机器人，所谓的“精准”在很大程度上是取决于外部输入的MRI/CT影像资料如何更准确的，输入方法错误，输入的影像数据有误，那么后面的一切就无从谈起了。因此，如何使手术机器人进一步摆脱人为主观因素的干扰，是一个重要的课题。另一个问题是，目前的手术机器人，总体上还不能算是很“智能”，它对于软组织、骨组织的分辨能力比较弱，手术中发生了意外情况（例如大出血、神经血管卷入）也无力反应，以至于术中经常需要医生手动将滑入操作区的软组织推开，因为机器人一旦设定了截骨的工作程序，术区即便出现拦路的软组织，机器人也会毫不犹豫地踏着它的身躯过去的。或许，这也告诉我们，医生至少还不会在很短的时间里被替代掉。
在本文写作的时候，突然又传来了ZimmerBiomet公司成功收购ROSA手术机器人的消息。自此，五大骨科公司（强生、美敦力、ZimmerBiomet、Stryker、施乐辉）都已实现了手术机器人领域的产业布局，新的一个时代即将来临，新的竞争，也许将不仅是在植入类医疗器材层面上演……
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