文章来源：中华骨科杂志, 2024,44(15)：995-1001.
作者：何达 张琦 赵经纬 范明星 刘波 蒋协远
资料与方法
一、研究对象
确诊为胸腰椎骨折及胸腰椎退行性疾病需要行手术治疗，接受基于5G移动通信的机器人辅助远程胸腰椎内固定手术治疗。并与参与医院完成的本地机器人辅助胸腰椎内固定手术病例的临床资料进行对照。
排除标准：（1）陈旧性骨折；（2）病理性骨折；（3）胸腰椎既往手术史。
二、一般资料
2021年4至12月共10家医院参与了本研究。远程操作中心与手术现场距离平均为1 617 km/例（ 表1 ），最远距离超过3 000 km。
本研究纳入61例患者，男39例、女22例，年龄（49±15）岁（范围14~77岁），体质指数为（23.68±3.12）kg/m 2（范围16.94~33.41 kg/m 2）。诊断为胸腰椎骨折55例，胸腰椎骨折分布：T 6 2例、T 11 4例、T 11，12 1例、T 12 11例、L 1 18例、L 1，2 1例、L 2 12例、L 3 5例、L 4 1例。诊断为腰椎退行性疾病6例，包括腰椎管狭窄症3例、腰椎间盘突出症2例、腰椎滑脱症1例，退变节段为L 3，4 1例、L 4，5 5例。主要表现为间歇性跛行4例、腰痛伴下肢放射性疼痛2例。
参与医院1（汕头新圣骨科医院）2021年1至5月本地机器人辅助手术8例，男4例、女4例，年龄（57.63±6.89岁），体质指数为（21.91±3.03）kg/m 2。均为胸腰椎骨折，骨折节段为T 12 2例、L 1 3例、L 2 2例、L 4 1例。
参与医院2（贵州省人民医院）2020年6月至2021年6月本地机器人辅助手术15例，男11例、女4例，年龄（41.2±10.4）岁，体质指数为（24.16±3.48）kg/m 2。均为胸腰椎骨折，骨折节段为T 8 1例、T 12 1例、L 1 8例、L 2 3例、L 3 2例。
本研究经北京积水潭医院伦理委员会批准（积伦科审字第202005-08号），患者均知情同意并签署知情同意书。
三、远程手术方法
（一）远程手术系统
采用的远程手术系统包括远程终端、手术室终端和云平台。以北京积水潭医院为中心构建骨科机器人5G远程手术系统，该系统依托5G移动通信技术，为参与医院提供与积水潭医院术中音视频互动、手术机器人遥操作及术前会诊平台。该系统通过远程术者操作的终端，控制天玑®骨科机器人（北京天智航医疗科技股份有限公司）进行规划与运动，通过高清实时画面监控手术过程，在远程终端操作实现骨科机器人的实时精准操纵。
（二）通信技术
采用的网络传输方式是5G移动通信技术，具有带宽更大、传输速度更快、延时更低的特点，能够保证手术过程中数据的实时传输，同时也能够保证网络连接的稳定性。
（三）手术步骤
全身麻醉，患者取俯卧位，采集手术节段的术中三维图像，并将其传输至骨科机器人系统进行自动配准。远程指导术者在机器人手术规划与控制软件中进行螺钉规划，包括选择置钉节段、进钉点及方向，螺钉的直径及长度等 [ 20 ]。远程指导术者完成所有螺钉规划后，控制机械臂移动到规划的位置。在当地手术室术者按照指令完成导针和螺钉的置入。远程指导术者与当地手术室术者共同确认导针和螺钉的位置，如果位置满意则远程手术部分结束。随后由当地手术室术者完成减压、安放连接棒和缝合等操作。
四、观察指标
所有患者均进行了术中"C"型臂X线机三维扫描或正侧位扫描以评估螺钉位置。螺钉置入的准确性评估采用Gertzbein-Robbins分级标准 [ 21 ]：A级，螺钉完全位于椎弓根内；B级，侵犯椎弓根骨皮质<2 mm；C级，侵犯椎弓根骨皮质≥2 mm且<4 mm；D级，侵犯椎弓根骨皮质≥4 mm且<6 mm；E级，侵犯椎弓根皮质≥6 mm。
对胸腰椎骨折患者，在手术前后的侧位X线片上测量伤椎前缘高度，按以下公式计算伤椎前缘高度比。
采用疼痛视觉模拟评分（visual analogue scale，VAS）评估手术前后疼痛症状缓解情况。
从远程骨科机器人手术信息平台和相关医院病历中收集患者信息，包括年龄、性别、体质指数、所在医院、手术日期、手术时间、螺钉数量和并发症（如神经损伤、硬脊膜外血肿和感染）。
记录远程骨科机器人辅助手术期间网络中断情况，包括连接失败、连接中断、严重网络延迟以及放弃远程手术。
五、统计学处理
采用SPSS 26.0统计软件包（IBM，美国）进行统计分析。计量资料（年龄、体质指数、手术时间、远程操作中心至手术现场的距离）先行正态性检验，服从正态分布者采用
± s表示，组间比较采用独立样本 t检验；不服从正态分布者采用 M（IQR）表示，组间比较采用Mann-Whitney U检验。计数资料（性别、螺钉位置分级、螺钉位置的优秀率、螺钉位置的临床可接受率）采用频数（例，%）表示，组间比较采用χ 2检验。检验水准α值取双侧0.05。
结果
一、手术情况
手术过程中5G网络运行稳定，机器人控制信号、图像和音频信号传输及时、流畅，未发现可观察到的信号延迟，无通信中断、故障或转为本地手术，没有出现网络攻击。
所有患者的远程机器人辅助手术均顺利完成，手术时间为（92±32）min（范围30~180 min）。切口均甲级愈合。
二、螺钉置入准确性
共置入354枚胸腰椎椎弓根螺钉，318枚螺钉为A级（89.8%， 图1 ）、27枚螺钉为B级（7.6%）、9枚螺钉为C级（2.5%），未出现D级或E级螺钉。螺钉位置优秀率（A级）为89.8%（318/354），螺钉位置临床可接受率（A级和B级）为97.5%（345/354）。
图1 女，67岁，摔伤致T 12爆裂性骨折，接受远程机器人辅助胸腰椎内固定术 A~D 术前脊柱正侧位X线及CT冠状面、矢状面重建示T 12爆裂性骨折，椎体高度降低，骨折块突入椎管 E~H 术后脊柱正侧位X线片及双侧椎弓根CT矢状面重建示骨折复位良好，椎弓根螺钉及内固定位置满意
三、临床及影像学指标
61例患者均获得随访，随访时间（18.9±1.9）个月（范围16~24个月）。
61例患者术前疼痛VAS评分为（5.74±1.30）分，出院时改善至（2.30±0.90）分，差异有统计学意义（ t=11.002， P<0.001）。6例胸腰椎退行性疾病患者术后跛行及疼痛症状均明显缓解。
55例胸腰椎骨折患者术前伤椎前缘高度比为62.78%±12.60%，术后恢复至85.36%±8.35%，差异有统计学意义（ t=16.977， P<0.001）。末次随访时骨折均愈合。
所有患者围手术期未发生血管或神经损伤、感染等并发症，未发生与机器人使用相关的并发症。
四、与本地机器人辅助手术的对比
将参与医院完成的远程和本地机器人辅助胸腰椎骨折内固定手术的结果进行对照分析。
（一）参与医院1（汕头新圣骨科医院）
完成远程机器人辅助胸腰椎内固定手术17例，置入102枚椎弓根螺钉。Gertzbein-Robbins分级A级92枚、B级9枚、C级1枚。
完成本地机器人辅助胸腰椎内固定手术8例，置入48枚椎弓根螺钉。Gertzbein-Robbins分级A级45枚、B级3枚。
远程与本地机器人辅助手术的螺钉位置优秀率（90.2%和93.8%）和临床可接受率（99.0%和100.0%）的差异均无统计学意义（ P>0.05， 表2 ）。
（二）参与医院2（贵州省人民医院）
完成远程机器人辅助胸腰椎内固定手术9例，置入54枚椎弓根螺钉。Gertzbein-Robbins分级A级47枚、B级7枚。
完成本地机器人辅助胸腰椎内固定手术15例，置入89枚椎弓根螺钉。Gertzbein-Robbins分级A级76枚、B级10枚、C级3枚。
远程与本地机器人辅助手术的螺钉位置优秀率（87.0%和85.4%）和临床可接受率（100.0%和96.6%）的差异均无统计学意义（ P>0.05， 表3 ）。
讨论
一、远程机器人辅助胸腰椎内固定手术的疗效
本研究结果显示，基于5G移动通信技术的远程机器人辅助胸腰椎内固定手术的临床效果良好，未出现相关术后并发症。远程机器人辅助手术的螺钉置入准确性与既往文献报道的本地机器人辅助手术相近 [ 10 , 22 , 23 , 24 ]，说明远程机器人辅助手术可能达到本地机器人辅助手术同样的临床效果。本研究中远程机器人辅助手术的螺钉置入准确性未能超过参与医院的本地机器人辅助手术，可能与远程手术的病例手术难度更高有关。对部分复杂的病例，远程机器人辅助胸腰椎内固定手术是安全、有效的选择。
远程手术系统通过采用分布式集群架构、自动负载均衡及冗余切换、智能流控、智能网络适应及丢包补偿、多级服务器自动级联、高清无损视频编解码等技术，将手术实景与设备的影像、图像、语音等通过5G移动通信传输共享给相关机构和人员，从而达到远程手术、观摩示教、远程培训等多种功能应用。本研究结果为脊柱远程手术能够在5G移动通信技术的支持下安全、顺利地进行提供了初步证据。目前，5G移动通信技术为促进远程医疗的未来发展和推动优质医疗资源下沉提供了技术基础。
成功的远程机器人辅助手术需要大量的技术前提作为支撑，必须有可靠的通信系统、低延迟网络和高质量的视频反馈等。通信技术的不断迭代使通信稳定性和效率明显提高，费用下降。既往远程治疗的效果受制于传统通信技术，对操作精度及实时性要求较高的手术难以广泛开展。但随着5G移动通信技术的成熟和产业的推广，传输速率得到大幅度提升，不会出现明显的丢帧现象，影像传输和时延等问题得到有效地解决。5G移动通信技术能够同时容纳来自多个来源的大数据包，这对于在必要时传输高清视频（4K、8K）、音频和运动反馈至关重要。
我国优质医疗资源总量不足且分布不均衡，一些地区的医生缺乏完成复杂手术和应用高端医疗设备的经验，这可能导致一些患者不得不到大城市寻求治疗，导致医疗费用增加和治疗延迟 [ 3 ]。通过建设远程诊疗平台，大医院指导医生线上进行诊疗，患者不需要到大医院就诊，有利于参与医疗机构的学科建设和发展，实现了优质医疗资源下沉；当地医生通过参与远程诊疗，落实具体诊疗方案，快速提升专业能力，有助于让更多患者选择在当地就诊，推动了分级诊疗改革的落地。远程机器人辅助手术有助于普及机器人技术，助力5G国家战略，推动我国科技创新的进一步发展，进而促进我国医疗资源均质化，助力健康中国战略。
二、远程机器人辅助胸腰椎内固定手术的优势与局限性
应用5G远程机器人辅助胸腰椎手术具有许多优点。首先，可以提供更精准、安全的手术操作，降低手术风险，远程手术可提升手术机器人创新、发展、应用的效率 [ 25 ]。其次，患者在当地就能获得知名医院专家的诊疗，助力实现"大病不出省"的目标，避免患者异地就医产生的额外费用，提高医疗服务整体工作效率。最后，通过远程协作，促进不同医疗机构专业人员之间的合作与交流，带教当地医务人员，提升当地医疗水平。
5G远程机器人辅助胸腰椎手术仍存在一些局限性。首先，机器人系统的成本较高，无法普及到许多医疗机构。其次，机器人辅助手术需要医务人员进行相应的培训和学习。最后，机器人辅助手术是对部分关键操作提供帮助，暂不适用于全部的胸腰椎手术操作，适应证还需要进行进一步的拓展和探索。
骨科远程手术仍处于起步阶段，技术和设备还需要不断优化。首先，需要考虑如何保证远程手术操作的实时性，如何保证互联网连接的稳定性和网络传输速率等 [ 26 ]。远程控制台和手术机器人之间的通信时延是远程手术中需要关注的重要问题，外科医生的远程操控可能会落后于手术视野的视频几ms，甚至几s，这可能会导致手术过程中的不良后果。研究证明超过150~200 ms的时延将影响手术效果。因此，为了提供安全的远程手术服务，需要与电信部门合作，在远程控制台和手术机器人之间建立一个安全、可靠、高速的数据传输网络且无明显的延迟，这至关重要。本研究采用了5G定制网络服务来保障远程手术的顺利进行，并通过分布式集群架构、自动负载均衡及冗余切换、智能流控、多级服务器自动级联等技术实现通讯信号传输平稳，实现端到端的远程医疗网络服务。另外，远程机器人诊疗的诊疗路径不规范、远程平台不成熟、评价体系不完备，亟需突破远程人机交互、安全控制、事故预警等关键技术。
目前，骨科远程诊疗的发展还面临着许多挑战，与临床需求之间还存在差距，且缺乏科学合理的远程诊疗评价体系。骨科远程诊疗近年来已实现技术上的突破，虽然现阶段临床优势还不突显，但随着远程诊疗的广泛应用与推广必将有广阔的发展前景。
参考文献（略）
