来自北京大学第三医院骨科李危石教授团队介绍了一种自主研发的椎板切除机器人，探索机器人椎板切除的可行性，并使用大体标本模型验证其准确性，研究结果于2023年3月在线发表在《J Bone Joint Surg Am》上。
——摘自文章章节
【REF: Zhuofu Li, et al. J Bone Joint Surg Am. 2023;105(12):943-950. doi:10.2106/JBJS.22.01320】
机器人在脊柱手术中目前的主要功能是辅助椎弓根螺钉置入、椎板切除术还没有成熟的机器人辅助系统。来自北京大学第三医院骨科李危石教授团队介绍了一种自主研发的椎板切除机器人，探索机器人椎板切除的可行性，并使用大体标本模型验证其准确性，研究结果于2023年3月在线发表在《J Bone Joint Surg Am》上。
该研究共纳入4具大体标本的40个椎骨。每具大体标本随机选取7个胸椎和3个腰椎。术前，外科医生根据CT数据计划椎板切除路径。机器人自主进行椎板切除术，并进行术后CT扫描。定量分析各切削平面与计划的偏差，并对准确性和安全性进行定性评价，同时还记录了椎板切除术所需的时间。研究结果显示，在80个椎板切除平面进行切割（胸椎56个，腰椎24个）。单侧椎板切除术的平均时间为333.59±116.49秒，其中，胸椎（284.41±66.04秒）短于腰椎（448.33±128.65秒）（p<0.001）。单节段全椎板切除术的平均时间为814.05±302.23秒，其中，胸椎（690.46±165.74秒）短于腰椎（1,102.42±356.13秒）（p=0.002）。对于最上方截骨点，截骨平面与计划的平均偏差为0.67±0.30mm，对于最下方截骨点，截骨平面与计划的平均偏差为0.73±0.31mm。上截点胸椎（0.66±0.26mm）和腰椎（0.67±0.38mm）的偏差无显著差异（p=0.908），下截点胸椎（0.72±0.30mm）和腰椎（0.73±0.33mm）的偏差无显著差异（p=0.923）。在80个椎板切除平面准确性定性分析中，66个（83%）归为a级，14个（18%）归为B级，没有C级。在安全性分析中，65个平面（81%）是安全的，其他15个平面（19%）的安全性不确定。
图1. 机器人系统示意图。右图概述显示了所有部件：机械臂、双目摄像机和超声骨刀系统。超声骨刀的末端效应器和手柄的组装细节在左侧放大视图中可见。末端执行器包括代表超声骨刀片尖端位置的追踪器和在垂直方向上测量力的传感器。
图2. 术前计划软件。A.选择计划的脊柱节段。B.选择椎板左侧的2个点和右侧的2个点作为定义全椎板切除术2个切割平面的基准。C.系统生成2个平面（红色和蓝色显示）。D.系统自动生成3D打印配准指南的模型，其位置可适当调整。
图3. 术中程序。A.椎板完全暴露。B.组装机器人，校准超声骨刀片尖端的位置。C.使用3D打印配准导向器进行快速术中配准。D.机器人在外科医生的监督下自主进行椎板切除术。
图4. 评估椎板切除术的安全性。A.在椎板切除术的两侧保留了内皮质骨，表明无穿透。B.右侧切割线未穿透椎板的内皮质骨，但在左侧切割线底部可见穿透。
研究者总结开发了一种用于自主椎板切除术的新型机器人系统，并使用CT数据在大体标本中证明了其准确性。单节段全椎板切除术的平均时间约13.5min。在最上方截骨点和最下方截骨点，截骨与计划位置的平均偏差分别为0.67mm和0.73mm。在切割平面中，83%被评为a级（准确度），81%被视为安全。这些结果验证了新型机器人系统的准确性，并支持其在椎板切除术中的使用。
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