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上世纪 80 年代，外科手术机器人被认为是基于工业化的发展，但历经 十几年的不断进步，已逐步发展为集智能、精准、灵活等特点为一体，并 具有独特技术优势的手术机器人。
目前手术机器人主要用于外科手术设计与演练、精准定位与微创操作、无创诊断与检测以及新型手术治疗等方面， 其辅助下的手术精准治疗不仅推动了创新手术方式的革命，还促进了微创医学的发展，因此骨科机器人的作用不可小觑.
股骨颈骨折是骨外伤中最常见的类型之一，其术后发生骨折不愈合和 股骨头缺血坏死的比率持续处在较高水平，预后不佳，其中的相关因素除了骨折分型、自身基础疾病、骨质情况等之外，还与术中创伤、术者的操作精度等息息相关。
如何提高患者的预后，是目前股骨颈骨折治疗的难点， 而骨科机器人辅助技术能为此提供有力的帮助。因此本文就机器人辅助技术应用在股骨颈骨折治疗展开综述。
医学机器人的发展
随着时代的发展，远程医疗及共享医疗资源逐渐兴起，随之手术视野的清晰呈现和重复操作的准确执行的需求增加，而发展手术医疗机器人是 满足这一需求的方式之一。手术医疗机器人最初是为战场上的士兵提供医疗救助而研发。
1978 年型号为 PUMA560 的机器人第一次被用于外科手术， 并在 CT引导下帮助术者进行了脑活检的准确定位。
直至 20 世纪 90 年代， 该技术已发展到术者可以直接通过外科工作站控制机器人而非在手术台上进行手术。外科机器人具有获得更清晰的手术视野、在狭窄部位进行精细 操作、减少术者生理性震颤的影响、减小手术创伤等优点。
股骨颈骨折的愈合与术中创伤和术者操作精准度密切相关。因此，拥有精准定位、微创 操作等优点的骨科机器人辅助技术能够为股骨颈治疗提供极大帮助。
骨科机器人目前应用简述
骨科机器人的现状
骨科机器人是手术机器人领域的一个重要发展方向。骨科手术机器人 定位系统主要由手术计划和控制软件、主机、机械臂、光学跟踪系统、手 术工具包和附件等多个部分组成，根据其中不同功能可分为机械系统、导航系统以及计算机控制系统三个系统。
目前，骨科机器人在临床上主要用于脊柱微创、关节置换以及创伤骨折等。
骨科机器人导航系统
导航系统主要负责手术的图像获取和识别、手术器械的追踪和空间坐 标数据的传送。骨科手术机器人可以在无创伤条件下获取这些影像学资料信息，并且利用这些信息，实现空间定位。
通过计算机控制系统计算后，迅速而准确的识别定位坐标，指导术者进行创伤更小的骨科手术治疗。因此影像学资料的质量会使其在很大的程度上影响机器人的导航的精准程度。
骨科机器人机械系统
手术机器人机械臂可以帮助术者实行手术操作，在获取相应的运动学参数后，机器臂可以将手术工具（如钻头、铣刀等）精确地放置到相应的手术操作部位，在计算机控制系统和导航系统的综合作用下进行精准的手术操作。
在理论上，机械臂系统在计算机控制系统和导航系统的帮助下， 可以通过计算自身空间及获取患者空间的信息，独立完成骨科手术。但目 前机械臂系统缺乏如此高的准确性，难以独立完成临床手术。
骨科机器人计算机控制系统
计算机控制系统参与手术的设计，在精准的影像学资料上传至骨科手 术机器人的主机后，由术者通过医学影像数据，在术前或术中根据手术的实际情况，与计算机控制系统相互配合完成手术设计，然后交由计算机控 制系统完成空间位置校对。
计算机控制系统的算法作为骨科手术机器人的 一项核心技术，将术者在影像资料上完成的手术设计方案精确无误的呈现 在实际手术过程中，并根据实际情况与术者相互协调配合，共同完成手术。
计算机控制系统、机械系统以及导航系统这三个系统，相当于骨科机 器人的脑、手、眼，三者相互协调，才能让骨科机器人更好的辅助术者开展手术。
从 1992 年第一台关节置换机器人 RoboDoc 被应用于手术台， 至 2016 年现代 RoboDoc 机器人的最新版 T-Solution One 在国内引入， 骨科机器人在骨科髋关节治疗的作用也日益明显。
本文就机器人在股骨颈骨折方面的应用进行讨论，试图说明应用骨科机器人治疗股骨颈骨折的优点及局限。
骨科机器人在股骨颈骨折的应用
股骨颈骨折治疗概述
股骨颈骨折（Femoral Neck Fracture, FNF）占成人骨折的 3.6%，其发生与遭受轻微扭转暴力有关，且骨折不愈合及股骨头坏死发生率较高。在中老年人 FNF 发生率较高而在青少年较低，这是因为青少年FNF常需较大暴力引发，随着世界人口老龄化的加剧，FNF 的总发生率逐年升高。
目前，大陆对 FNF 以保守治疗和手术治疗为主要治疗方法，保守治疗只适用于骨折前无法行走、神经失能、有绝对手术禁忌或临终患者，且因该治疗方式需长期卧床，其肺部感染、深静脉血栓形成风险发生率高。
因此，在手术技术不断改进及内固定植入物不断完善的条件下，内固定手术治疗是目前临床上治疗老年患者Garden-I和II级 FNF 的标准治疗方案。
目前应对股骨颈骨折的主要手术治疗方式为骨折复位内固定术和人工髋关节置换术，尽管目前该两项手术已广泛开展,但如何降低骨折复位内 固定术后骨折不愈合及股骨头坏死等并发症发生的风险,是目前提高 FNF 治愈率的关键。
而复位内固定术中准确的螺钉置入位置及螺钉间距可增加FNF 内固定的稳定性，降低骨折不愈合的风险。如何提高股骨颈骨折的 治疗效果，是目前临床骨科医生最关注的问题之一。随着手术机器人的发展进步，其在 FNF 治疗中的优势日益体现。
对于不同术式的选择，无移位的股骨颈骨折或相对年轻（65 岁）的移位股骨颈骨折患者则选择人工关节置换术， 但是在实际临床工作中，由于患者的全身情况、骨质、职业要求以及治疗 者医生的临床经验等的个体化差异，需综合考虑上述因素后决定治疗术。
Gregersen通过对 322 例 65 岁以上、接受骨折复位、3 枚空心钉固定股 骨颈骨折患者采集多因素数据进行分析，来预测股骨颈骨折内固定失效而再手术的风险多因素研究分析，发现移位股骨颈骨折比非移位股骨颈骨折 再手术率高，并与骨折复位质量差有关。
综合考虑患者多种因素， 进行量化评分，设计了成人股骨颈骨折术式选择量化评分表，根据评分为 患者提供规范合理的个体化治疗。
根据上述文献描述，目前对患者的评估仍由人工进行，而 AI 技术已逐渐成熟，未来或许可以利用 AI 技术对患者进行快速准确的评估及选择治疗方式，以此提高诊疗效率及精确度。
因为目前外科机器人主要应用于股骨颈骨折的空心螺钉及关节置换术 中，故本文重点就这两点进行重点的综合叙述。
随着时代的发展，提高放置假体组件位置的正确率、提高手术效率和 减轻手术损伤成为近年来髋关节置换术研究的热点。有研究发现髋关节置 换术分为无机器人辅助手术组和有机器人辅助手术组，对比发现无机器人辅助手术组的髋关节脱臼发生概率高.
术侧一次性置入髋关节假体的前倾 角和外展角发生偏斜的概率要远高于机器人组，这表明使用外科手术机 器人辅助髋关节置换，可以成为提高手术成功率和降低手术并发症的一种 新出路。
骨科机器人在股骨颈骨折复位内固定的应用
目前股骨颈骨折内固定最常采用 3 根空心钉固定，空心钉在股骨颈内 的空间构型要遵循平行分散和三点固定原则。传统手术的进行需术者在术中透视下完成空心钉的置入，不仅操作难度高，且对术者手术技巧要求高，难以保证将空心螺钉置入理想方向与位置，
且股骨颈直径较小，徒手置钉常出现髓内钉穿出骨皮质或穿入关节腔内，因此常需多次钻孔及透视， 上述操作将会对患者产生二次伤害，增加了螺钉松动、骨折移位及骨折不 愈合等不良后果发生的几率。
而骨科机器人可通过 C 臂机获取患者信 息，并建立完整精确的三维信息，从而辅助术者在术前或术中设计手术方案，并由机器人完成空间位置配准，在术中将放置手术工具（如钻头、铣 刀等）精确放置于相应手术部位.
在定位精确不足时还可通过光学捕捉系 统进行精度补偿，从而为术者提供准确安全的螺钉通道，在骨科机器人已 钻削好的唯一通道中，术者可自主控制完成高精确度的内固定螺钉的置入。
目前有研究发现，在股骨颈骨折内固定手术中，术后并发骨折不愈合或畸形愈合、股骨头坏死的发生率分别为 17.86%、10%-30%。
Liebergall等发现，在计算机导航手术系统辅助下进行股骨颈骨折空心钉 内固定，其空心钉空间构型的平行分散度优于传统手术组，且螺钉穿出股 骨头及股骨头坏死等并发症的发生率也较传统手术组低。
这是因为一方面， 机器人辅助手术在螺钉平行度、术中 X 线线透视次数及总时间、导针钻孔 次数、空心钉置入后更换次数、置入空心钉所需时间、出血量等指标方面 均优于传统手术组，更有利于患者术后的髋关节功能恢复；
另一方面，机 器人组在随访期内伤口感染、骨折不愈合、内固定松动、骨折移位、股骨 头坏死等并发症方面也优于传统手术组导航及手术机器人辅助下完成的手术不仅能尽可能减少股骨颈骨折内 固定的术中透视次数，还能最大限度的提高空心钉放置的准确度。
但目前骨科机器人技术也还有许多不足，比如：计算机规划路径需要绝对标准的正、侧位图像，若图像采集不标准则可能导致螺钉路径出现偏差；术者需充分了解机器人导航系统及对解剖结构绝对熟悉，以较少主观误差对螺钉 路径规划的影响；
使用机器人进行手术使用的光学示踪剂对患者有一定损害；此外，治疗设备昂贵、使用复杂，需要专门培训学习等，限制了该技术在临床上的广泛应用骨科机器人是推动精准、微创、智能化医疗发展的典范，其在股骨颈 骨折的治疗有着明显的优点：
计算机控制系统让术者在术前规划上更加得 心应手；优秀的无创图像采集系统让术者的视野更加立体、广阔；导航技术让术者的操作更加精准、无误；但机器人导航系统对图像的高标准及机 器人操作的复杂程度等都限制了其目前应用效果。
机器人本身的特点也限 制此技术的大规模推广：（1）目前机器人技术仍欠发达，机器人体积较大， 术前调试时间长，且由于机器人系统技术复杂，术中机械故障处理难度高；
（2）设备购置及维修费用高昂；（3）目前大多骨科机器人功能单一，一款机器人仅对某一类型手术或复杂手术中的某步骤进行辅助。
尽管在骨科机器人发展过程中仍存在许多难题，但随着科技进步和医 学发展，其将顺着外科手术的发展方向，向更灵巧耐用的结构、更智能化 的操作系统及多功能化靠近，并与遥控操作、数字骨科、3D 打印等技术结 合完成更精准、难度更高的手术操作。
综上，骨科机器人以其微创、精准的特点为解剖和生物力学结构复杂的骨科疾病提供了个性化、智能化、精准化治疗方案，成为骨科临床治疗发展的一个重要方向。