智能微创手术的概念及其在创伤骨科中的应用

　　目前，创伤骨科临床上常用的微创手术多指小切口的手术，“微创”经皮置入内固定物固定骨折。然而由于手术室设备、内固定器械的，以及术者手术技术和的局限性，常规微创手术往往需要多次闭合复位骨折、反复调整内固定物以达到理想的效果，即使如此，部分患者骨折的复位和固定质量仍未达最佳。此外，这类“微创”手术对骨折周围软组织仍有较重的损伤和激惹。

　　为了使每例骨折治疗均达到解剖复位、最佳的内固定物尺寸和置放及理想的功能恢复，同时使手术操作导致的次生损伤最小化，我们应充分利用现有的骨折诊治数据库、计算机辅助手术系统、术中影像系统、微创复位固定技术、虚拟手术系统以及迅猛发展的人工智能系统，建立创伤骨科智能微创手术体系，为骨折患者提供更优的医疗服务。笔者提出智能微创手术的概念并探讨其在创伤骨科中的应用情况。

　　顾名思义，智能微创手术是将微创手术智能化，应用各种智能技术和设备，利用骨折的大数据平台，将微创手术方案的制订和实施做到智能化、个体化、精准化、数字化和规范化。智能微创手术可实现骨折更高效便捷、更高质量的复位固定，同时更能减少或避免对皮肤、软组织和骨组织生物活性的和激惹，从而减少干预性次生损伤和并发症的风险，有利于骨折愈合和早期康复锻炼，提高手术的质量和效果。

　　与常规微创手术相比，智能微创手术具有如下优势：(1)能真正实现个体化和数字化。根据患者一般情况、骨折部位及类型，因时因人施治，利用骨折分型影像学数据库、手术方案数据库、虚拟手术系统、生物力学试验和有限元分析数据库以及疗效和并发症分析数据库，为患者智能地选择最佳手术入和量身定制的内固定物，微创置入，牢固固定骨折。(2)操作精准。利用虚拟手术系统和术中系统、骨折顺势复位固定技术等微创复位手段解剖复位骨折，以最佳和角度精准置入固定物微创固定。(3)可帮助各级医院实现骨折的规范化手术治疗，始终遵循严谨细致的流程完成手术。

　　智能决策系统目前临床手术方案的选择主要依靠医师的经验，不符合现代医疗规范化、同质化的要求。智能决策系统是建立在流行病学和大数据支持的基础之上，包含骨折诊治相关的海量数据，例如各部位骨折损伤特点和分型数据，骨骼及肌肉、神经、血管等软组织解剖和影像学数据，基于循证医学的骨折及其合并伤的临床诊治数据，各种固定物材料特性、力学特性等数据，生物力学试验和有限元分析数据，骨折因素数据，骨折康复治疗数据等。将创伤骨折患者的各项数据，例如性别、年龄、骨折部位、损伤机制、骨折分型、并发损伤、局部软组织情况、骨质状况、基础疾病状况、预后不良的潜在因素等参数输入至智能系统中。该系统将根据患者各项参数制订个体化的治疗和康复方案，提供最佳的切口、手术入、适宜尺寸和力学特性的固定物，建立最优复位固定方式及个体化康复计划。应用智能决策体系，以大数据为核心，充分利用世界各地高质量临床和基础研究，为患者制订最佳的诊治方案。

　　智能术前规划系统应用X线、CT和MRI等影像学检查可以详细了解骨折的具体细节，借助不断发展的3D打印技术、计算机辅助设计和虚拟现实技术等先进技术，可以在术前更加直观立体地显示骨折细节，制订详细的手术计划。借助骨折3D打印模型，可以术前模拟复位和固定。虚拟现实技术是多技术和模拟仿真技术相结合的产物，是现代科技应用于临床医学的成功典范。在智能术前规划系统中，骨科医师借助传感设备与虚拟之间进行体检和交互式操作，更加真实地进行模拟手术；模拟术中各种困难和意外，并制订应对方案，从而提高手术的精准性，确保手术顺利实施。

　　智能复位和固定系统智能微创复位要求骨折达到解剖复位，并最大限度减小对骨组织和周围软组织造成次生损伤。不同部位骨折的复位方法不同，应根据骨折损伤特点，借助术中影像支持系统，选择合适的复位方法。骨折顺势复位方法机体的自然生理特性，充分利用肢体骨骼及肌肉等软组织解剖特征和运行轨迹，在精准复位的同时，切实骨折断端及其周围软组织，最大限度减少医源性次生损伤。顺势复位是骨对骨的直接复位，复位力量大且均衡持续，复位方向与四肢机械轴线及软组织运行轨迹一致，因此能达到“事半功倍”的复位效果。研究，应用顺势复位技术可有效缩短骨折手术时间，提高锁骨骨折、四肢骨折及骨盆骨折的复位质量。将各种微创复位方法与术中影像系统和机器人复位技术相结合，实现微创、精准并且可控的智能复位。

　　骨折复位后，利用术中影像系统建立骨骼三维模型，测量手术区域的宽度、厚度、弧度等参数，再次评估术前制订的手术方案。利用智能决策系统大数据再次验证或修正拟选择的手术入和内固定物的尺寸、形状和弧度。利用虚拟现实系统进行预手术，确定最佳的切口、内固定物置入角度和、手术区域神经血管的和走行以避免潜在神经血管损伤。实施骨折智能微创固定，利用计算机辅助系统和骨科定位系统实施微创固定，同时应借鉴在临床上广泛应用的导针定位法、内固定物自定位等方法以更加顺利地实施智能微创固定。1995年Nolte等首次应用计算机辅助微创手术系统实施世界首例腰椎椎弓根螺钉内固定术。二十余年来，术中系统和骨科定位系统的快速发展，先后经过多代更迭，从被动到主动，从半自动化逐步迈向自动化，正在向高端智能化转变。

　　智能微创手术是创伤骨科未来发展的必然趋势。部分智能微创手术在创伤骨科已经实施，更多的智能微创技术正在研发。随着相关领域科学和技术的进步，尤其是术中技术、骨科定位技术和人工智能的快速发展，高级别的智能微创骨科手术必将替代一般微创手术成为创伤骨科的主要技术之一，引领骨科领域的革新与发展。

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