积水潭医院临床研究发布：国产数字化骨科PSI精准度媲美手术机器人
近日,北京积水潭医院保膝外科黄野/曹光磊主任团队,于International Journal of Surgery (IF:10.1)上发表研究论文。该研究前瞻性纳入91例患者,在世康数字科技的灵犀PSI(patient-specific instrumentation)辅助下进行了内侧活动平台单髁置换术(unicompartmental knee arthroplasty, UKA),通过CT分析股骨、胫骨假体在冠状面、矢状面、轴面术前规划与术后实施的定位偏差。与已发表的机器人辅助UKA(Robotic-assisted UKA, RAUKA)以及PSI工具引导下的UKA的结果相比较,本研究中的PSI可以获得水平相当甚至更优的术后假体位置和精准度,具有广泛的临床应用潜力。
研究背景
UKA对手术技术要求较高,假体位置安装偏差是造成早期翻修的主要原因之一。RAUKA能提升假体安装精度,但设备及器械维护成本高、对操作团队专业要求高,这些因素限制其临床普及。PSI作为一种成本相对较低、操作简单的数字化工具,凭借术前精准规划与术中解剖适配的优势,成为近年研究热点。然而,其标准化设计的完善和临床精准度的验证仍需更多研究支持。
研究方法
前瞻性纳入91例膝关节前内侧骨关节炎患者,均接受PSI辅助内侧活动平台UKA手术。
图1 患者筛选流程图
PSI设计创新点
01导板贴附区
股骨侧:髁间窝内侧壁及股骨远端负重区。
胫骨侧:胫骨近端上表面及平台边缘前下方区域。
02等高线凹槽
导板内侧与骨面贴合区设计等高线型凹槽,容纳残余软组织,避免填塞导致的贴附定位失准。
03卡扣型按压点
方便术者术中放置,增强导板固定的稳定性。
04克氏针入针孔优化
优化克氏针入针方向及孔道布局,限制进针路径,避免克氏针互相撞击。
图2 导板及术中应用
图3 叠加术前/后CT进行六个维度假体位置角度偏差的测量
研究结果
1.假体位置角度偏差
股骨假体在冠状面、矢状面和轴面与术前规划的角度偏差绝对值分别为2.0±1.7°、3.7±2.6°、2.8±2.4°;胫骨假体在冠状面、矢状面和轴面与术前规划的角度偏差绝对值为1.5±1.2°、1.8±1.3°、2.6±2.1°。
表1 假体位置角度偏差
2.PSI和RAUKA假体位置角度偏差对比
本研究的股骨假体冠状面、胫骨假体冠状面、轴面RMSE值分别为2.0°、1.5°和2.6°,优于Bell等人RAUKA的结果。股骨假体轴面及胫骨假体矢状面RMSE值分别为2.8°和1.8°,与Bell等人RAUKA结果相当。股骨假体矢状面的RMSE值为3.7°,高于Bell等人的结果。
图4 本研究PSI和Bell等人RAUKA假体位置角度偏差对比
3.与既往研究PSI假体位置角度偏差对比
本研究角度偏差的MAD值在股骨假体冠状面、矢状面及胫骨假体冠状面、矢状面和轴面上分别以0.8°、1.6°、0.7°、0.9°、1.3°小于Kerens等人的结果。本研究股骨假体轴面的角度偏差MAD值为1.0°,与Kerens研究报道的结果相当。
图5 本研究与既往研究PSI假体位置角度偏差对比
4.PSI和RA-UKA角度偏差≤2°的达标率对比
本研究在胫骨假体冠状面、轴面的达标率分别以73.6%、50.0%高于Bell等人RAUKA的结果;在股骨假体冠状面、矢状面、轴面及胫骨假体矢状面的达标率分别为62.7%、31.9%、45.1%、57.1%,低于Bell的研究结果。Pearson卡方检验显示Bell等人机器人辅助UKA的结果在股骨假体矢状面(p=0.002)、胫骨假体矢状面(p=0.002)上的达标率较本研究存在显著优势,而在胫骨假体冠状面(p=0.044)上则相反。
图6 本研究PSI和Bell等人RAUKA角度偏差≤2°的达标率对比
表2 本研究PSI和Bell等人RAUKA角度偏差≤2°的达标率对比
结论
本研究中的新型PSI能在膝关节活动平台UKA中较好地实现术前规划的目标,在假体放置精准度方面优于既往报道的PSI。即使与机器人辅助UKA相比,其结果也具有可比性,显示出与机器人系统相媲美的精准度,具有广泛临床应用潜力。
参考文献：
Cao G, Du M, Li Z, et al. Novel patient-specific instrument with comparable accuracy to robotic assistance in medial unicompartmental knee arthroplasty: a prospective study. Int J Surg. Published online May 22, 2025.
本研究通讯稿已发表于骨科在线:
https://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MjM5NjIyNjk2MA==&mid=2650505223&idx=2&sn=8904231356b18d9f9205d4338fa33fa9&scene=21#wechat_redirect
→ 获取临床研究全文:https://journals.lww.com/international-journal-of-surgery/fulltext/2025/07000/novel_patient_specific_instrument_with_comparable.28.aspx
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