骨科手术机器人王者：深度解析Mako的技术演进与临床价值

图：本届COA展会史赛克展台

回望机器人技术的诞生和发展历程，事实上20世纪90年代的全球第一款骨科机器人ROBODOC，是全自动化的设计。然而它迅速消失在历史的云烟中——全自动，忽视了医生对外科手术的主导作用，导致实际手术中大量的软组织损伤、骨折等问题。

2006年，王者登场——半自动化的Mako带领骨科机器人开启成熟的临床应用之路。与早期的全自动系统不同，外科医生掌控手术的核心步骤，同时依托Mako关节机器人提供的实时反馈和精准执行，能极大地提升手术的精准性和安全性。随着代际的功能升级，Mako关节机器人逐渐在全球范围内赢得了医生和患者的青睐。

临床对Mako的认可，不仅证明了机器人技术在骨科手术中的实际应用价值，更为整个行业的创新注入了强大动能。2018年，史赛克将Mako引入中国。在此之前，中国的关节置换手术大多依赖传统手工操作，手术方案通常是在观察创口的临床情况的基础上制定的。这种方式高度依赖术者经验，难以保证手术的一致性与精准性。Mako的到来，则为这一困局提供了解决思路——通过精准的术前规划、个性化手术设计以及术中实时反馈，Mako不仅提升了手术的可控性，还凭借机械臂的稳定性使手术效果趋于专家级水准。随着Mako技术逐步融入骨科手术实践，它所倡导的精准化、个性化发展理念，正在重塑行业规范，树立技术标杆，并逐渐确立了机器人手术在骨科领域的主流地位。

作为骨科生态的制高点，发展机器人技术，已成为一种行业共识。为了更好的创新，需要不时回顾历史、研究行业标杆，才能看清未来。本文将回顾以Mako为代表的关节置换机器人发展历程，探索这一技术如何为骨科手术带来革命性的变化。通过分析技术创新价值和临床实践案例，探讨机器人技术的应用，与业内读者共勉。

事实上，Mako的发展史，就是关节置换机器人的发展史。作为第一个在中国全面落地全髋关节置换（THA）、全膝关节置换（TKA）和单髁膝关节置换（PKA）三种术式的关节机器人，Mako的技术源于上个世纪末麻省理工学院（MIT）和伦敦帝国理工学院的科技成果，长达二十余年的技术积累，覆盖全球范围内200万例手术，铸就了如今临床应用的可靠性、安全性。

1997年，基于麻省理工学院（MIT）开发的WAM Arm高精度机械臂控制技术，Rony Abovitz等人创立了Z-KAT公司，探索医疗场景。

2004年，Maurice Ferré博士与Z-KAT的核心团队共同创立了Mako医疗公司，专注于骨科手术领域。之后团队结合了伦敦帝国理工学院开发的ACROBOT半自动化机器人设计，开始研究适用于膝关节和髋关节置换的机器人辅助手术系统。

2024年12月6日，中华医学会第二十三届骨科学术会议暨第十六届COA学术大会史赛克展台上，Mako THA 4.0 正式上市。龙头机器人的这个最新版本有何技术特点呢？

#高精度骨盆配准与体位变化考虑

Mako THA 4.0系统的升级之一是骨盆注册的高精度配准技术，能够根据患者的特定解剖结构提供高精度的配准，确保手术入路和区域的精准定位。这不仅提高了手术的效率，还使得手术流程更加简化，减少了传统手术中可能出现的误差和不确定性。

此外，MakoTHA 4.0系统新增了骨盆在不同体位下的倾斜角度变化评估，考虑到站位、坐位和卧位等不同姿势下骨盆的动态变化，能够为每位患者量身定制最佳的植入物位置、角度和型号。尤其对于脊柱骨盆融合或脊柱骨盆高活动度的患者，Mako THA 4.0提供了更为个性化的术前规划，确保了术后的稳定性和功能恢复。

#虚拟运动范围（VROM）评估与功能性髋关节定位

Mako THA 4.0系统的另一个重要技术创新是虚拟运动范围（VROM）评估。该功能允许外科医生动态建模，评估不同植入物位置对关节活动度的影响，并可模拟术后可能的撞击情况。根据评估结果，医生可以即时调整手术计划，避免术后撞击、关节脱位和其他并发症，确保最佳的手术效果。

在功能性髋关节定位方面，Mako THA 4.0可以可视化股骨与骨盆以及组件之间的关系，帮助医生检测潜在的撞击风险，进一步优化植入物的定位。这项技术大大提高了植入物放置的准确性，减少了传统手术中可能出现的误差和术后并发症，如“长短腿”等现象。

#脊柱骨盆联动与个性化手术方案

脊柱骨盆联动的新增数据测算功能，是Mako THA 4.0系统的另一项创新。系统能够考虑患者脊柱对髋关节的影响，结合脊柱与骨盆的动态联动，为外科医生提供更加精确的手术规划。通过这一技术，医生可以在术前更好地调整植入物的角度和位置，针对脊柱骨盆高活动度或骨盆融合患者的特殊情况，制定出更加个性化的手术方案，从而提高手术的成功率，减少术后并发症。

#实时反馈与AccuStop触觉技术

AccuStop触觉技术是Mako THA 4.0系统的核心功能之一。该技术通过视觉、触觉和听觉反馈为外科医生提供实时指导。在手术过程中，如果外科医生试图将切割工具移出预设的手术边界，机器人系统会提供阻力或声音警告，并自动停止操作。这一功能有效防止误操作，确保了手术的精确度。此外，系统会实时显示髋臼杯植入的角度和深度，并通过模型颜色的变化来提供反馈，进一步保证植入物位置的精准度。

# MDM双动全髋关节系统与术后稳定性

Mako THA 4.0系统与MDM（Modular Dual Mobility）双动全髋关节系统的结合，标志着全髋关节置换手术的一大进步，特别是在应对术后稳定性和高脱位风险方面。

MDM假体采用双动髋臼内衬的设计，这一结构创新使得假体的活动范围得到了显著扩展。与传统的髋关节假体相比，MDM通过双动界面设计，有效降低了假体与髋臼之间的摩擦，最大限度地减少了由于磨损、撞击引起的假体松动或脱位。特别是在患者解剖特殊或手术技术有限的情况下，MDM假体通过其独特的设计，大大提高了术后的稳定性，减少了因关节过度活动或撞击导致的并发症。

此外，MDM双动全髋关节系统与Mako THA 4.0系统的兼容性进一步提升了整个治疗方案的精确性和稳定性。配合Mako系统的虚拟运动范围（VROM）评估功能，模拟植入物位置和角度下的关节活动情况，从而提前识别并避免可能的撞击问题，以此优化术前规划，确保髋关节置换后的假体位置和角度最符合患者的解剖结构，减少了术后撞击的风险。

为了分析Mako的技术优势和临床应用的关系，MedRobot编辑查阅了多篇医学文献，整理临床实际情况如下，供读者参考：

（一）76岁女性患者髋关节置换术案例

1.患者情况与术前评估

该患者为76岁女性，被诊断为左侧髋关节严重骨关节炎，并有多次脊柱手术史，包括单节段脊柱融合术。由于患者有复杂的脊柱骨盆解剖结构，术前评估显示，她的骶骨倾斜角（SS）在坐位和站位时分别为-11°和20°，ΔSS（坐位和站位骶骨倾斜角的差值）为31°，根据Stefl分类，这表明患者的脊柱骨盆单元具有高活动性。这类患者的手术规划通常较为复杂，尤其需要考虑到脊柱骨盆的动态变化，以确保髋关节置换术后稳定性。

2.术前规划：3D建模与精确调整

在术前规划阶段，患者的影像学数据被输入到Mako机器人系统中，系统通过CT扫描生成的3D模型帮助医生进行手术规划。初步规划显示，在仰卧位下，髋臼杯的倾斜角和前倾角分别为40°和20°，这些角度是基于传统的手术规划标准设定的。然而，在考虑到患者独特的骨盆动态变化和脊柱骨盆联动后，Mako系统建议将前倾角调整为24°，以实现最佳的术后稳定性。

这一调整充分利用了Mako系统的智能手术规划功能，不仅仅是静态的影像分析，还考虑了患者的解剖结构和生理变化，使得手术规划更加个性化和精准。

3.虚拟运动范围（VROM）评估：模拟术后关节活动

虚拟运动范围（VROM）是Mako THA 4.0系统中的一项关键功能，它允许外科医生动态模拟关节的活动范围，识别潜在的撞击风险。术前评估时，VROM工具显示，在站立位时，髋关节处于15°伸展、15°外旋和15°外展状态下并没有出现撞击。然而，当模拟髋关节进行屈曲120°、内旋40°和内收10°时，系统检测到可能的骨-骨撞击，这是传统手术规划中容易忽视的潜在问题。

4.实时调整：消除撞击，优化植入物定位

为了消除深屈曲中的撞击，外科医生在Mako系统的引导下进行了实时调整。在Mako机器人系统的支持下，医生调整股骨头型号选择，改用+5mm的球头——这一调整有效地解决了术前模拟中显示的撞击问题，并通过重新检查VROM确认，偏移后撞击被成功消除。

实时调整功能展示了Mako系统的独特优势：它在原有的术前提供精准的手术规划外，还能根据患者的个体情况进行个性化调整，通过即时反馈与灵活调整使得医生能够在保证髋关节稳定性的同时，最大限度减少术后并发症。

5.手术结果与患者恢复

通过Mako THA 4.0系统的精准规划与调整，该患者的手术得以顺利进行。由于Mako系统能够精确评估髋关节植入物的定位，避免了传统手术中常见的长短腿和关节脱位问题，显著降低了术后并发症的发生风险。患者术后恢复良好，活动范围得到明显提升，生活质量也得到了有效改善。

（二）30名参与者的前瞻性队列研究

200万的手术数据，使得Mako有丰富的循证医学支持。比如在一项前瞻性队列研究中，涉及30名参与者的患者报告结果指标（PROMs）和术后数据展示了Mako系统的显著临床效益。

研究对象的平均年龄为69.5岁，术前的HOOS（髋关节残疾和骨关节炎结果评分）为39±16.35，Oxford Hip Score (OHS)为20.3±7.1。术后随访一年后，HOOS评分显著改善至97.5（79.4, 100），而OHS评分提升至47（38.5，48）。关节遗忘指数从14.6（8.3，27.3）攀升到93.8（53.4, 100）。这些数据表明，Mako机器人系统能够有效改善患者的功能状态和生活质量，尤其是在髋关节置换术后，患者的疼痛水平、活动能力和生活质量均得到了显著提升。

此外，研究还显示，患者术后的活动范围（Range of Motion，ROM）方面有了显著提高。例如，屈曲角度从术前的90°（85°, 100°）增加到术后的100°（95°, 100°），而内旋和外旋的活动范围也得到了改善。这些改善不仅反映了手术的成功，还表明Mako系统在精确植入物定位、减少术后并发症方面的优势。术后活动范围的提高，尤其是股骨的活动度改善，显示了Mako机器人在保证关节稳定性的同时，有效恢复了患者的运动功能。

骨科的未来不再是单一技术的突破，而是一个以手术机器人为核心的、多学科、多方向的全新生态系统。机器人技术显著提升了手术的精确度和标准化，通过数据分析优化术前规划和术中执行，增强了手术的可控性和可靠性。个性化治疗方案减少了传统手术中的偏差，改善了患者预后，减少并发症，加速康复，延长假体寿命，从而提升患者生活质量。

从卫生经济学角度来看，机器人技术通过降低医疗成本，减少术后并发症、住院时间以及再次手术的需求，提高了治疗效率。这些经济效益在全球范围内都有广泛的应用潜力。

与此同时，机器人技术推动了医疗服务的均质化，使得不同年资的医生能向全球范围内的患者提供同等品质的骨科治疗。

作为行业的技术先锋，Mako关节机器人不仅推动了关节置换领域的技术革新，还不断拓展其应用范围，进入脊柱、肩关节等领域，为骨科手术的精细化和个性化发展奠定了基础，推动了更高效的未来骨科生态系统建设。