引用本文： 朱振中, 鄭國焱, 張長青. 機器人輔助技術在創傷骨科的發展與臨床應用. 中國修復重建外科雜志, 2022, 36(8): 915-922. doi: 10.7507/1002-1892.202206097 復制
隨著我國社會、經濟的快速發展以及人民生活水平的不斷提高，人們對于健康的要求也到達了新高度。臨床上治療疾病的新技術手段不斷被提出，骨科治療理念也隨著技術進步而不斷革新。精準、微創、加速康復理念是當前骨科發展的主要方向。骨科機器人可輔助醫生進行精準控制、微創操作，自問世以來便在醫療領域顯示出了巨大潛力[1]。
骨組織獨有的剛性結構使其便于精準定位及操作，是機器人技術最早進入的臨床醫學領域之一。為提高全髖關節置換術中股骨近端的擴銼精度，1986年美國加州大學戴維斯分校Paul等與IBM公司合作，從航天空間定位技術中獲取靈感，共同設計研發了Robodoc骨科機器人及導航系統，將手術精度提高至0.1 mm[2]，實現了骨科手術精度的巨大飛躍。同期，瑞士伯爾尼大學Nolte等[3]研發了脊柱椎弓根釘植入術中實時導航系統。以上工作不僅確立了計算機輔助導航骨科手術以及骨科機器人操作系統的基本架構，也拉開了相關技術在臨床應用的新篇章。骨科機器人技術也迅速由原先單一形態、簡單功能逐漸向多元化、精細化發展，應用范圍也拓展至膝關節、脊柱、足踝、運動醫學、創傷骨科等多個領域。本文將對骨科機器人輔助技術的優勢、創傷骨科機器人的研究進展以及臨床應用情況、目前仍存在的局限性以及可能的發展趨勢作簡要綜述。
1 骨科機器人對骨科醫生的賦能作用
骨科機器人涉及臨床醫學、機器人學、人工智能、控制學、工程學等多個學科。臨床常見的骨科機器人主要功能模塊有術前規劃、導航定位、術中實現與評估等。借助于全面直觀的影像學評估規劃手術路徑，通過高自由度、高穩定性的機械臂操作完成路徑實現，并在術中實時評估完成度及重要力學參數，實現骨科手術的精準化、合理化，提高手術成功率，降低并發癥發生率及減少醫源性輻射。
1.1 直觀的規劃及術中操作
既往骨科術前計劃大多基于X線片，由于放大率及透視角度等多方面因素限制，很難做到精準規劃。機器人輔助手術中，基于CT的三維圖像分析及術前規劃，可直觀顯示個體解剖特點，幫助醫生進行準確操作，減少冗余步驟，更加準確快速地選擇內植物。如全髖關節置換術中，術前規劃不僅可以全面了解髖臼大小、外展角、前傾角及偏心距等重要參數，還能提前判斷復雜畸形，實現術中操作“有的放矢”；對于畸形嚴重的股骨近端，在術前即可了解髓腔的特殊形態，相應制定直接有效的磨銼計劃，選擇適配假體。與傳統的反復試模相比，合理的術前規劃可以使手術操作更加精準，大幅減少手術關鍵環節的操作步驟，減輕軟組織干擾并縮短手術時間，將手術創傷及相關并發癥發生風險降至最低[4-5]。
術前采集的手術部位空間特征及手術規劃路徑在術中與實際場景精確配準后，術中導航便賦予了醫生一雙可以“透視的眼睛”。常用的術中導航根據原理可分為紅外光學導航、電磁定位導航[6]、光學與慣性混合導航定位系統[7]。近年來也出現了基于透視的光學導航和增強現實技術[8]、基于深度相機的無參考系導航以及基于機器視覺連續追蹤的計算機導航系統[9]。目前骨科機器人多使用光學導航，醫生可以借助導航系統直觀地觀察操作實時變化情況及內植物與解剖結構的相對關系[10]（例如椎弓根螺釘植入方向與椎管的關系），髖臼安放的位置、深度及角度；踝關節置換時可獲得更準確的脛骨截骨角度[11-12]，甚至更精準的關節腔注射[13]。
隨著圖像分析及人工智能技術的不斷進步，術前規劃已拓展至軟組織、重要血管及神經組織，通過相應的圖像技術也可以進行三維重建或多模態融合顯示，規避危險區域，從而大幅降低手術風險及減少手術并發癥。
1.2 精準穩定的手術控制
骨科機器人除了能輔助術前周密詳細的手術規劃及術中實時透視導航外，另一個核心系統是機械臂控制系統，它具有高精度、力柔順性好及重復性高等特點，可極大地拓展醫生的手術操作能力，協助醫生完成高難度、高精度、長時間的作業。
從結構學角度，骨科機器人根據機械臂結構可分為串聯式與并聯式。串聯式手術機器人是由一系列連桿通過轉動關節或移動關節串聯形成的，采用驅動器驅動各個關節的運動，從而帶動連桿的相對運動，具有自由度高、通過空間小、運動范圍大等優勢，是目前多數骨科機器人的架構模式，如Mako Rio關節置換手術機器人（史賽克公司，美國）、天璣骨科機器人（北京天智航醫療科技股份有限公司）等。并聯式手術機器人是指動平臺與基底間至少由2個獨立的運動單元以并聯方式連接并協同驅動的一種閉環機器人，具有穩定性高、重復性好、響應迅速、體積小等優點，其中具有代表性的是脊柱手術機器人SpineAssist（Mazor Robotics公司，以色列）。現有骨科機器人中也有將兩種控制方式結合以發揮各自優勢，例如達芬奇手術機器人系統（Intuitive Surgical公司，美國），其前端是線傳動并聯方式，末端采用串聯方式，可以突破常規手術的局限。Bozkurt等[14]報道使用4臂達芬奇手術機器人系統可完成沙灘椅位和側臥體位下肩部關節鏡手術的各種操作，可作為骨科鏡下微創手術的有效工具。
從與醫生的交互方式角度，骨科機器人可分為主動式、半主動式和被動式。主動式手術機器人能夠在沒有醫生的操控下，通過使用預先編程的算法和指定方法獨立完成任務。骨科使用的第一個主動式手術機器人系統是Robodoc手術系統（Think Surgical公司，美國）[15-16]。被動式手術機器人必須由外科醫生掌握來完成任務。例如ROSA膝關節機器人系統（Zimmer Biomet公司，美國）[17]、OMNIBotics（Corin Group公司，英國）和達芬奇手術機器人系統，通常用于腹部腔鏡或關節鏡手術[18]。半主動式手術機器人結合了前兩者的優點，通過術前規劃與術中配準，機器人系統首先劃定安全范圍，在安全范圍內機械臂協同醫生自由操作；一旦操作越過安全范圍，機器人便會通過某種約束手段阻止危險操作。采用該系統的有Mako Rio關節置換手術機器人[19]。
作為手術機器人系統的核心部件，機械臂系統正向著更靈敏、更精準、更智能的方向邁進。多家公司目前已推出7自由度機械臂，具有代表性的是LBR MED（KUKA公司，德國）。另外，國外研究機構及公司也在針對臨床需求開發更符合應用場景的新構型機器人，從傳統的齒輪傳動變成線傳動，甚至更多的特異構型，如達芬奇S-HD機器人系統（Intuitive Surgical公司，美國）。同時，機械臂的力反饋響應速度以及應答能力也得到巨大提升[20]。這些技術的改進，其最終目標是讓醫生的操作變得更快、更準、更穩。
1.3 實時評估與遠程控制
由于病情的個體化因素，術前周密計劃及術中精準實現并非意味著手術的絕對成功，手術精準不一定等于正確。因此需要在手術過程中根據患者具體情況，通過科學評估手段結合醫生經驗，才能達到最佳治療效果。術中實時評估是對術前計劃中難以預估的重要參數進行測量、分析并調整的過程。傳統手術中，醫生僅憑經驗判斷并調整，主觀性強，不同醫生間的手術質量異質性大；同時，由于關鍵指標缺乏直觀呈現并反饋，理論交流缺乏必要的技術支撐及數據積累，導致醫生學習曲線較長。而機器人輔助手術可通過特殊的傳感裝置及算法，直觀顯示關鍵參數的細微變化，幫助醫生進行更加科學的調整。全膝關節置換術中，對于力線、組織張力和間隙的平衡是手術難點[21]。現有的手術機器人輔助系統可以通過精準截骨為組織力學平衡建立初始基點[22]，術中實時測得應力狀態下關節間隙的變化，為醫生實施平衡調整提供量化指標，同時也可輔助數字化壓力傳感器進行功能性張力及對線調整，減少額外的組織松解創傷，有望進一步提高手術療效，提升患者滿意度[23]。
隨著網絡通信技術尤其是5G技術的迅速發展，骨科機器人遠程操作及力反饋實時響應性得到了巨大提升，使得骨科機器人遠程手術成為可能。2020年，北京積水潭醫院率先進行了首例基于5G網絡的遠程骨科手術，以及遠程導航經皮骨盆通道螺釘固定骨盆和髖臼骨折手術[24]；2021年，上海交通大學附屬第六人民醫院開展了遠程機器人髖膝關節置換手術。該系列臨床突破對于促進醫療同質化，提升邊遠地區的醫療水平有著重要意義。
2 骨科機器人在創傷領域的研究及應用進展
骨科創傷領域機器人與其他亞專業機器人研究同期起步[25]，但臨床應用尚處于初步階段，主要集中在微創骨折復位與經皮微創骨折固定兩個方向。
2.1 微創骨折復位機器人研究進展
復位與固定是骨折治療的關鍵，為了實現這一目標，術前首先需要獲取骨折部位影像，通過CT或者多平面X線三維重建得到骨折端立體構型，初步規劃復位路徑；術中通過導航與配準獲取機械控制裝置與骨折塊間的相對坐標信息，通過機械控制實現目標矩陣變換，完成骨折復位后采用外固定或經皮微創內固定的方式實現力學穩定。其中可靠的復位控制以及合理的人機交互是骨折復位機器人的關鍵技術。
2.1.1 復位控制系統
準確復位是骨折手術治療的關鍵，早期復位系統起源于臨床常規外固定技術，按固定方式可分為環形支架以及單邊外固定支架。通過在鉸鏈處增設電機，通過每一級電機正向和反向運動組合控制外固定支架構型變化，從而實現牽引及骨折復位。復位控制系統不斷發展，功能逐漸豐富，至今已經歷了計算機控制的外固定器、傳統手術機械臂到智能化復合系統3種形態。
基于單邊外固定支架術中醫生的復位操作邏輯，2004年Kim等[26]提出了簡單骨折復位的三維模擬方案，探討了該方法的理論可行性。Koo等[27]基于此開發出了具有7個自由度的單邊Dynafix?骨折復位機器人，醫生可手動遙控進行精確復位，模型骨測試顯示其對長干骨復位精度可達成角<2°、側方移位<1 mm。此單邊外固定支架繼續衍生出了術中導航以及自動復位控制系統，實驗研究顯示也達到了良好的復位精度。基于相似思路，Viceconti等[28]基于Ilizarov外固定支架原理，開發出用于模擬骨折復位的軟件SERF（simulation environment of a robotic fixator），通過相應的圖形顯示界面，能夠從立體空間多角度、可視化整個還原軌跡，并允許醫生之間對計劃進行交流。隨后的研究中，他們將電機增設于環形支架間的連桿上，在獲取相應的影像定位后，該裝置便可自動完成醫生的預設復位軌跡[29]。以上技術由骨科常規外固定技術衍生而來，雖能進行骨折端的控制和復位，但無法進行術中精確調整，嚴格意義上來說只能算作“自動化”的外固定裝置。但其在術前規劃、復位軌跡規劃及圖形界面顯示等功能構架上，已經有了現代骨折復位機器人的雛形。
隨著工業技術的進步，1965年飛機工程師Steward設計出了具有6個自由度的模擬飛行器，后由Gough和White共同研發出著名的全動性驅動系統——Stewart-Gought平臺，其具有靈活度高、穩定性好等特點，是后續并聯式手術機器人發展的重要基礎。Seide等[30-31]基于Stewart-Gought平臺架構，在并聯的6根線性可伸縮連桿上添加了馬達及控制部件，實現所有6個空間自由度的運動控制，建立了Precision Hexapod?骨折復位機器人。該機器人可以通過正、反向控制每根連桿的長度，實現初始姿勢和目標姿勢的調整，從而使醫生只需點擊鼠標就能完成各自由度的靈活調整；對16例脛骨骨折的臨床治療結果顯示其具有良好復位效果，正側位成角畸形<1°，側方移位可控制在3.5 mm以內。后續研究進一步豐富了該系統的功能，如骨折復位時可實時測得力學參數[32]，并具有更強的系統魯棒性[33]。2012年中國人民解放軍總醫院唐佩福團隊報道了基于Steward-Gought平臺的新型骨折復位機器人系統[34]，該系統通過術前高精度CT三維重建，分析長干骨骨折后的空間構型，將健側作為鏡像參考進行復位軌跡規劃，并引入了一種特殊的間接定位結構以提高復位精度。以上基于Steward-Gought平臺發展出來的骨科手術復位機器人都屬于并聯式手術機器人，具有定位精度高、復位扭矩大、穩定性好等優點；但同時也存在功能單一、運動范圍受限等局限性，需要進行新的結構設計和臨床布局。
隨著串聯式工業機器人技術的發展，陸續有基于串聯式機械臂開發的骨折復位機器人，如基于St?ubli平臺的單純復位機械臂[35]以及復合術中透視及導航功能的骨折復位機器人[36]。這種串聯式復位機器人具有運動空間大、靈活性好的優點；然而其操作空間大，末端承載力及精度相對較差，近年來少有深入研究。目前趨向于將并聯和串聯混合應用，發揮各自優勢，并同時向輕便化、智能化、精細化發展。香港大學陳永華團隊在2009年研發了第一臺6自由度串并聯混合式骨折復位機器人[37]，它通過成對的笛卡爾坐標機器人的線性聯動獲得末端效應器運動，可以完成簡單骨折復位，與Stewart-Gought平臺相比，該機器人的工作空間范圍更大，復位運動解決方案更簡單。Dagnino等[38]在串聯機械臂UR（Universal Robots公司，丹麥）末端安裝Stewart-Gought平臺，開發了一種用于關節骨折的復位機器人，其可以發揮串聯式機械臂活動空間大與并聯式機器人控制穩定的特點，實現骨折精確復位，減少對軟組織、神經血管等的損傷。2014年，唐佩福團隊開發了一種可拆卸的混合機器人系統，將可拆卸的串并聯機構與電機雙缸驅動模式相結合，便于術中調整，動物實驗結果顯示其具有較高的復位精度[39]。除了復合平臺自身特點，通過增設不同傳感裝置也可以使機械臂更加智能和精準，例如帶有力學傳感器的FRAC-Robo系統[40]以及帶有復位扭力保護裝置、可控制復位操作速度和力的復位機器人[41-42]。
除上述4種類型外，還有一些其他類型復位機器人，例如基于牽引床改造的輔助牽引機器人[43]，基于軟囊的套筒式骨折段復位器[44]，以及基于對側鏡像的“降落傘”原理的骨折復位機器人[45]等。骨折復位機器人機械控制部分也由原來的單純動力控制，朝向臨床實際的安全、微創、便捷需求發展。
2.1.2 人機交互
骨科機器人在關節置換與脊柱手術領域應用已相對成熟，此類手術操作對象較為穩定，并且術前有充分時間調整，機器人的介入更多地是發揮精準作用。但在骨折復位手術中，機器人操作對象為不穩定的骨折塊，骨折塊在復位過程中空間位置多變，需要多次調整才能完成復位。因此，良好的人機交互設計是骨折復位機器人的關鍵。
早期骨折復位機器人采用經典圖形用戶界面（GUI）實現人機模擬交互系統，術前設置復位軌跡，術中通過自動控制復位骨折，但該自動復位系統并不能很好地應對實際手術中的復雜情況，安全性亦難以保證。為了提高醫生的操作速度及精度，Bouazza-Marouf等[46]首次使用操縱桿幫助醫生控制機械臂進行骨折手術的定位和鉆孔操作，但其屬于二維控制方法，只能在單圖像平面移動物體。Westphal等[36]則采用力反饋操縱桿控制骨折塊平移和旋轉運動。隨著數字虛擬技術的發展，體感交互[47]、增強現實、遠程控制技術[48]等也陸續加入骨折復位機器人的人機交互中[49]。通過超現實的視覺呈現，到真實的觸覺感受及力學反饋，這些技術的加入讓使用機器人進行骨折復位的學習曲線更短，有望賦能醫生更加安全精準地進行手術。
2.2 骨科機器人輔助下微創骨折內固定的臨床應用
與其他亞專業相比，骨科機器人輔助手術在骨科創傷領域的臨床應用相對較少，僅有少數研發產品進入臨床試驗，其安全性、有效性尚未得到深入驗證。但隨著我國對手術機器人行業的高度重視，相關技術從研發到臨床轉化的效率及廣度都得到飛速發展。2017年，國家骨科手術機器人應用中心的建立以及同期我國自主研發的天璣骨科機器人系統注冊并上市，可應用于骨盆、髖臼、四肢等部位的創傷手術、全節段脊柱外科手術，開啟了機器人輔助微創手術在創傷骨科臨床應用的新篇章。
2.2.1 骨盆骨折的微創治療
骨盆骨折是最嚴重的骨科創傷之一，常規開放手術創傷大，術中風險高。微創經皮內固定是目前主要治療方法之一，但對術者技術要求高，術中需反復透視定位，操作繁雜，醫生及患者接受輻射劑量大。2016年北京積水潭醫院率先采用自主研發的天璣骨科機器人系統，開展了機器人輔助經皮微創骨盆內固定術[50]。一項納入30例患者的前瞻性隨機對照研究顯示，機器人輔助手術組與傳統徒手操作組相比，骶髂關節螺釘植釘精度更高，并可大幅度降低術中X線輻射暴露；另外，機器人輔助手術組可一次性精準置入空心螺釘導針，與傳統手術組平均置入7次相比具有明顯優勢。該研究首次系統性地將骨科機器人應用于創傷骨科臨床實踐，并驗證了其可行性及安全性。濟南市第三人民醫院劉華水等報道了該系統應用于骨盆后環及前環骨折的微創治療，結果顯示機器人輔助可顯著減少術中出血，術后隨訪3～6個月大部分患者獲得良好愈合；文中也報道了可能發生的并發癥，如螺釘穿出損傷血管（1例）、固定失效（2例）等[51-52]。成都大學附屬醫院龍濤等進行了骨盆后環骶髂關節螺釘固定的徒手和機器人輔助對比研究，結果顯示機器人輔助組在術中透視次數及總時長、手術時間、切口大小、麻醉時間方面均優于傳統手術組，術后隨訪8～32個月顯示骨折愈合時間、骨折復位及功能指標兩組間差異無統計學意義[53]。
采用天璣骨科機器人輔助手術，常規是術中以C臂X線機定位并進行軌跡規劃，對于復雜骨折仍需要多次定位。本期“機器人輔助技術在創傷骨科的應用”專欄中，上海市第十人民醫院鄭龍坡團隊采用O臂導航系統聯合天璣骨科機器人進行經皮微創治療骨盆后環損傷，具有直觀、快捷等優勢。廣西醫科大學第四附屬醫院胡居正團隊將該系統應用至骨盆后環損傷合并骶骨變異經皮內固定治療中，取得了滿意臨床療效。
2.2.2 股骨近端骨折
既往有學者研究股骨髓內釘輔助植釘系統，可更精準地定位進針點[54]及更快捷地完成遠端鎖定[55]，但仍停留在實驗研究階段。成都大學附屬醫院李開南團隊采用骨科機器人輔助髓內釘手術治療股骨轉子間骨折，與傳統手工植釘相比，機器人輔助手術組在手術時間、術中出血量、透視次數等方面均優于對照組，單次導針置入成功率達100%，與傳統平均2.5次相比具有明顯優勢，可有效減少術中組織損傷，降低手術風險[56]。北京積水潭醫院王軍強團隊[57]、濟南市第三人民醫院段升軍團隊[58]以及本期專欄報道的煙臺市煙臺山醫院荊玉龍團隊將該系統應用于股骨頸骨折微創治療中，取得了滿意臨床療效，與傳統手術組相比，可縮短手術時間，提高空心螺釘植釘精度，空心螺釘的平行度及分散度更佳。
2.2.3 腕舟骨及后足骨折的微創治療
對于穩定無明顯移位或是經復位后可維持的四肢骨折，骨科機器人也可發揮較好的輔助作用。北京積水潭醫院手外科團隊將最新的術中成像系統——西門子ISO-C3D移動式三維C臂CT系統與天璣骨科機器人結合，實現了腕舟骨術中快速三維重建，精度達1 mm。腕舟骨體積較小，且形態不規則，既往多平面X線切面顯示不夠直觀，醫生需要具備豐富經驗才能準確定位。而術中三維即時重建可幫助醫生術中快速、直觀地進行手術規劃、實施和驗證。對10例患者的回顧性研究顯示，所有患者導針置入均一次性完成，手術時間平均22 min，患者均得到了良好的骨折愈合及功能恢復[59]。本期專欄中，西安交通大學附屬紅會醫院創傷骨科團隊的回顧性研究結果顯示，天璣骨科機器人聯合O臂導航系統輔助經皮空心螺釘治療后足（跟骨或距骨）骨折，具有手術創傷小、精確度高、并發癥少等優點，為后足骨折的微創精準治療提供了新的方法。
另外，本期專欄中報道了上海交通大學附屬第六人民醫院骨科將計算機輔助技術、手術機器人與智能影像采集分析系統相結合，建立了集快速術前診斷、急診手術與監護一體化的復合手術室。采用德國Artis Zeego影像機器人系統或術中CT快速獲取骨折空間形態，一次性大范圍成像，減少了術中透視次數和總輻射量；不同部位的多枚通道螺釘一次性規劃，避免了反復數據傳送和多次規劃，可明顯縮短手術時間。目前已完成骨盆和髖臼、脊柱、四肢創傷手術300余例，定位精度為1.5～2.0 mm，該技術可在確保手術精度的同時，明顯提高復雜創傷尤其是多部位骨折的治療效率。
3 創傷骨科機器人展望
骨科機器人自誕生至今，支撐技術體系取得了快速發展，對于特定疾病治療初顯優勢，但從行業發展到臨床應用來說尚處于起步階段。創傷骨科病種涵蓋內容廣，個體化因素強，病情復雜多變，對骨科機器人輔助技術有更高的要求。需要客觀認識當前存在的不足，進一步進行共性技術難點攻關、臨床療效評價及規范化應用研究，才能真正滿足臨床實際需求。
在技術實現層面，目前機器人輔助復位技術只能處理一些模型化、理想化的情況，用類似“堆積木”的方式進行骨性硬組織的復位軌跡規劃及控制。但臨床骨折的實際處理比實驗模擬情況復雜且多變，不僅僅是恢復骨組織的連續性和完整性，還需在保護軟組織的同時排除其力學干擾并完成復位。術前重要軟組織的形態及應力下的變化與骨塊復位軌跡的遮擋關系，應成為復位軌跡規劃及實現時需要考慮的內容；對于多節段或粉碎性骨折，判斷骨折塊位置及形態，并對其進行有效控制是手術關鍵。目前的術中X線片、快速CT三維重建以及基于骨性特征點、點云或者曲面的配準算法，多為單組織一次性靜態剛性配準，一旦空間構型發生變化便可能造成配準及導航失效，尚不能滿足骨折手術操作的實際需要；對于骨折的控制及固定是基于導針連接或穿刺技術實現，存在強度不足、軟組織干擾、形變造成微偏移等問題。近年來，多模態影像采集及分析手段不斷成熟，與計算機仿真技術結合，在重現解剖形態基礎上還可模擬不同組織的力學應變特性及功能變化；新型導航技術的同步頻率及追蹤性能不斷提高[7-8]，軟組織定位能力也得到較大提升。基于深度學習的新型圖像分割、配準技術的分析速度，準確度實現了質的飛躍[60-62]。以上技術的進步有望為解決臨床具體問題提供新的思路。在臨床應用層面，現有的創傷骨科機器人主要應用于無移位或有輕度移位骨折的微創植釘領域，適應范圍較窄，多以單中心、小樣本回顧性研究為主，需要進行大樣本、多中心、隨機對照的高質量臨床研究對其療效進行深入評價，并借助現有的機器人應用網絡，加強醫生的培訓和交流，以提高機器人手術的規范性及普適性。
隨著加速康復外科理念在骨科臨床中的深入，創傷骨科機器人的概念已經突破傳統手術模式，從急診救治到診斷治療、護理及術后康復都是骨科機器人可能拓展的領域。需要加強醫工合作研究、醫生間的便捷交流、臨床數據的匯總與分享，才能不斷攻克技術難點，優化臨床適應證，規范臨床操作，切實地將骨科機器人微創精準的理念和技術服務于患者。
利益沖突 在課題研究和文章撰寫過程中不存在利益沖突；經費支持沒有影響文章觀點
作者貢獻聲明 張長青：綜述構思及設計；鄭國焱：觀點形成；朱振中：資料收集及文章撰寫
隨著我國社會、經濟的快速發展以及人民生活水平的不斷提高，人們對于健康的要求也到達了新高度。臨床上治療疾病的新技術手段不斷被提出，骨科治療理念也隨著技術進步而不斷革新。精準、微創、加速康復理念是當前骨科發展的主要方向。骨科機器人可輔助醫生進行精準控制、微創操作，自問世以來便在醫療領域顯示出了巨大潛力[1]。
骨組織獨有的剛性結構使其便于精準定位及操作，是機器人技術最早進入的臨床醫學領域之一。為提高全髖關節置換術中股骨近端的擴銼精度，1986年美國加州大學戴維斯分校Paul等與IBM公司合作，從航天空間定位技術中獲取靈感，共同設計研發了Robodoc骨科機器人及導航系統，將手術精度提高至0.1 mm[2]，實現了骨科手術精度的巨大飛躍。同期，瑞士伯爾尼大學Nolte等[3]研發了脊柱椎弓根釘植入術中實時導航系統。以上工作不僅確立了計算機輔助導航骨科手術以及骨科機器人操作系統的基本架構，也拉開了相關技術在臨床應用的新篇章。骨科機器人技術也迅速由原先單一形態、簡單功能逐漸向多元化、精細化發展，應用范圍也拓展至膝關節、脊柱、足踝、運動醫學、創傷骨科等多個領域。本文將對骨科機器人輔助技術的優勢、創傷骨科機器人的研究進展以及臨床應用情況、目前仍存在的局限性以及可能的發展趨勢作簡要綜述。
1 骨科機器人對骨科醫生的賦能作用
骨科機器人涉及臨床醫學、機器人學、人工智能、控制學、工程學等多個學科。臨床常見的骨科機器人主要功能模塊有術前規劃、導航定位、術中實現與評估等。借助于全面直觀的影像學評估規劃手術路徑，通過高自由度、高穩定性的機械臂操作完成路徑實現，并在術中實時評估完成度及重要力學參數，實現骨科手術的精準化、合理化，提高手術成功率，降低并發癥發生率及減少醫源性輻射。
1.1 直觀的規劃及術中操作
既往骨科術前計劃大多基于X線片，由于放大率及透視角度等多方面因素限制，很難做到精準規劃。機器人輔助手術中，基于CT的三維圖像分析及術前規劃，可直觀顯示個體解剖特點，幫助醫生進行準確操作，減少冗余步驟，更加準確快速地選擇內植物。如全髖關節置換術中，術前規劃不僅可以全面了解髖臼大小、外展角、前傾角及偏心距等重要參數，還能提前判斷復雜畸形，實現術中操作“有的放矢”；對于畸形嚴重的股骨近端，在術前即可了解髓腔的特殊形態，相應制定直接有效的磨銼計劃，選擇適配假體。與傳統的反復試模相比，合理的術前規劃可以使手術操作更加精準，大幅減少手術關鍵環節的操作步驟，減輕軟組織干擾并縮短手術時間，將手術創傷及相關并發癥發生風險降至最低[4-5]。
術前采集的手術部位空間特征及手術規劃路徑在術中與實際場景精確配準后，術中導航便賦予了醫生一雙可以“透視的眼睛”。常用的術中導航根據原理可分為紅外光學導航、電磁定位導航[6]、光學與慣性混合導航定位系統[7]。近年來也出現了基于透視的光學導航和增強現實技術[8]、基于深度相機的無參考系導航以及基于機器視覺連續追蹤的計算機導航系統[9]。目前骨科機器人多使用光學導航，醫生可以借助導航系統直觀地觀察操作實時變化情況及內植物與解剖結構的相對關系[10]（例如椎弓根螺釘植入方向與椎管的關系），髖臼安放的位置、深度及角度；踝關節置換時可獲得更準確的脛骨截骨角度[11-12]，甚至更精準的關節腔注射[13]。
隨著圖像分析及人工智能技術的不斷進步，術前規劃已拓展至軟組織、重要血管及神經組織，通過相應的圖像技術也可以進行三維重建或多模態融合顯示，規避危險區域，從而大幅降低手術風險及減少手術并發癥。
1.2 精準穩定的手術控制
骨科機器人除了能輔助術前周密詳細的手術規劃及術中實時透視導航外，另一個核心系統是機械臂控制系統，它具有高精度、力柔順性好及重復性高等特點，可極大地拓展醫生的手術操作能力，協助醫生完成高難度、高精度、長時間的作業。
從結構學角度，骨科機器人根據機械臂結構可分為串聯式與并聯式。串聯式手術機器人是由一系列連桿通過轉動關節或移動關節串聯形成的，采用驅動器驅動各個關節的運動，從而帶動連桿的相對運動，具有自由度高、通過空間小、運動范圍大等優勢，是目前多數骨科機器人的架構模式，如Mako Rio關節置換手術機器人（史賽克公司，美國）、天璣骨科機器人（北京天智航醫療科技股份有限公司）等。并聯式手術機器人是指動平臺與基底間至少由2個獨立的運動單元以并聯方式連接并協同驅動的一種閉環機器人，具有穩定性高、重復性好、響應迅速、體積小等優點，其中具有代表性的是脊柱手術機器人SpineAssist（Mazor Robotics公司，以色列）。現有骨科機器人中也有將兩種控制方式結合以發揮各自優勢，例如達芬奇手術機器人系統（Intuitive Surgical公司，美國），其前端是線傳動并聯方式，末端采用串聯方式，可以突破常規手術的局限。Bozkurt等[14]報道使用4臂達芬奇手術機器人系統可完成沙灘椅位和側臥體位下肩部關節鏡手術的各種操作，可作為骨科鏡下微創手術的有效工具。
從與醫生的交互方式角度，骨科機器人可分為主動式、半主動式和被動式。主動式手術機器人能夠在沒有醫生的操控下，通過使用預先編程的算法和指定方法獨立完成任務。骨科使用的第一個主動式手術機器人系統是Robodoc手術系統（Think Surgical公司，美國）[15-16]。被動式手術機器人必須由外科醫生掌握來完成任務。例如ROSA膝關節機器人系統（Zimmer Biomet公司，美國）[17]、OMNIBotics（Corin Group公司，英國）和達芬奇手術機器人系統，通常用于腹部腔鏡或關節鏡手術[18]。半主動式手術機器人結合了前兩者的優點，通過術前規劃與術中配準，機器人系統首先劃定安全范圍，在安全范圍內機械臂協同醫生自由操作；一旦操作越過安全范圍，機器人便會通過某種約束手段阻止危險操作。采用該系統的有Mako Rio關節置換手術機器人[19]。
作為手術機器人系統的核心部件，機械臂系統正向著更靈敏、更精準、更智能的方向邁進。多家公司目前已推出7自由度機械臂，具有代表性的是LBR MED（KUKA公司，德國）。另外，國外研究機構及公司也在針對臨床需求開發更符合應用場景的新構型機器人，從傳統的齒輪傳動變成線傳動，甚至更多的特異構型，如達芬奇S-HD機器人系統（Intuitive Surgical公司，美國）。同時，機械臂的力反饋響應速度以及應答能力也得到巨大提升[20]。這些技術的改進，其最終目標是讓醫生的操作變得更快、更準、更穩。
1.3 實時評估與遠程控制
由于病情的個體化因素，術前周密計劃及術中精準實現并非意味著手術的絕對成功，手術精準不一定等于正確。因此需要在手術過程中根據患者具體情況，通過科學評估手段結合醫生經驗，才能達到最佳治療效果。術中實時評估是對術前計劃中難以預估的重要參數進行測量、分析并調整的過程。傳統手術中，醫生僅憑經驗判斷并調整，主觀性強，不同醫生間的手術質量異質性大；同時，由于關鍵指標缺乏直觀呈現并反饋，理論交流缺乏必要的技術支撐及數據積累，導致醫生學習曲線較長。而機器人輔助手術可通過特殊的傳感裝置及算法，直觀顯示關鍵參數的細微變化，幫助醫生進行更加科學的調整。全膝關節置換術中，對于力線、組織張力和間隙的平衡是手術難點[21]。現有的手術機器人輔助系統可以通過精準截骨為組織力學平衡建立初始基點[22]，術中實時測得應力狀態下關節間隙的變化，為醫生實施平衡調整提供量化指標，同時也可輔助數字化壓力傳感器進行功能性張力及對線調整，減少額外的組織松解創傷，有望進一步提高手術療效，提升患者滿意度[23]。
隨著網絡通信技術尤其是5G技術的迅速發展，骨科機器人遠程操作及力反饋實時響應性得到了巨大提升，使得骨科機器人遠程手術成為可能。2020年，北京積水潭醫院率先進行了首例基于5G網絡的遠程骨科手術，以及遠程導航經皮骨盆通道螺釘固定骨盆和髖臼骨折手術[24]；2021年，上海交通大學附屬第六人民醫院開展了遠程機器人髖膝關節置換手術。該系列臨床突破對于促進醫療同質化，提升邊遠地區的醫療水平有著重要意義。
2 骨科機器人在創傷領域的研究及應用進展
骨科創傷領域機器人與其他亞專業機器人研究同期起步[25]，但臨床應用尚處于初步階段，主要集中在微創骨折復位與經皮微創骨折固定兩個方向。
2.1 微創骨折復位機器人研究進展
復位與固定是骨折治療的關鍵，為了實現這一目標，術前首先需要獲取骨折部位影像，通過CT或者多平面X線三維重建得到骨折端立體構型，初步規劃復位路徑；術中通過導航與配準獲取機械控制裝置與骨折塊間的相對坐標信息，通過機械控制實現目標矩陣變換，完成骨折復位后采用外固定或經皮微創內固定的方式實現力學穩定。其中可靠的復位控制以及合理的人機交互是骨折復位機器人的關鍵技術。
2.1.1 復位控制系統
準確復位是骨折手術治療的關鍵，早期復位系統起源于臨床常規外固定技術，按固定方式可分為環形支架以及單邊外固定支架。通過在鉸鏈處增設電機，通過每一級電機正向和反向運動組合控制外固定支架構型變化，從而實現牽引及骨折復位。復位控制系統不斷發展，功能逐漸豐富，至今已經歷了計算機控制的外固定器、傳統手術機械臂到智能化復合系統3種形態。
基于單邊外固定支架術中醫生的復位操作邏輯，2004年Kim等[26]提出了簡單骨折復位的三維模擬方案，探討了該方法的理論可行性。Koo等[27]基于此開發出了具有7個自由度的單邊Dynafix?骨折復位機器人，醫生可手動遙控進行精確復位，模型骨測試顯示其對長干骨復位精度可達成角<2°、側方移位<1 mm。此單邊外固定支架繼續衍生出了術中導航以及自動復位控制系統，實驗研究顯示也達到了良好的復位精度。基于相似思路，Viceconti等[28]基于Ilizarov外固定支架原理，開發出用于模擬骨折復位的軟件SERF（simulation environment of a robotic fixator），通過相應的圖形顯示界面，能夠從立體空間多角度、可視化整個還原軌跡，并允許醫生之間對計劃進行交流。隨后的研究中，他們將電機增設于環形支架間的連桿上，在獲取相應的影像定位后，該裝置便可自動完成醫生的預設復位軌跡[29]。以上技術由骨科常規外固定技術衍生而來，雖能進行骨折端的控制和復位，但無法進行術中精確調整，嚴格意義上來說只能算作“自動化”的外固定裝置。但其在術前規劃、復位軌跡規劃及圖形界面顯示等功能構架上，已經有了現代骨折復位機器人的雛形。
隨著工業技術的進步，1965年飛機工程師Steward設計出了具有6個自由度的模擬飛行器，后由Gough和White共同研發出著名的全動性驅動系統——Stewart-Gought平臺，其具有靈活度高、穩定性好等特點，是后續并聯式手術機器人發展的重要基礎。Seide等[30-31]基于Stewart-Gought平臺架構，在并聯的6根線性可伸縮連桿上添加了馬達及控制部件，實現所有6個空間自由度的運動控制，建立了Precision Hexapod?骨折復位機器人。該機器人可以通過正、反向控制每根連桿的長度，實現初始姿勢和目標姿勢的調整，從而使醫生只需點擊鼠標就能完成各自由度的靈活調整；對16例脛骨骨折的臨床治療結果顯示其具有良好復位效果，正側位成角畸形<1°，側方移位可控制在3.5 mm以內。后續研究進一步豐富了該系統的功能，如骨折復位時可實時測得力學參數[32]，并具有更強的系統魯棒性[33]。2012年中國人民解放軍總醫院唐佩福團隊報道了基于Steward-Gought平臺的新型骨折復位機器人系統[34]，該系統通過術前高精度CT三維重建，分析長干骨骨折后的空間構型，將健側作為鏡像參考進行復位軌跡規劃，并引入了一種特殊的間接定位結構以提高復位精度。以上基于Steward-Gought平臺發展出來的骨科手術復位機器人都屬于并聯式手術機器人，具有定位精度高、復位扭矩大、穩定性好等優點；但同時也存在功能單一、運動范圍受限等局限性，需要進行新的結構設計和臨床布局。
隨著串聯式工業機器人技術的發展，陸續有基于串聯式機械臂開發的骨折復位機器人，如基于St?ubli平臺的單純復位機械臂[35]以及復合術中透視及導航功能的骨折復位機器人[36]。這種串聯式復位機器人具有運動空間大、靈活性好的優點；然而其操作空間大，末端承載力及精度相對較差，近年來少有深入研究。目前趨向于將并聯和串聯混合應用，發揮各自優勢，并同時向輕便化、智能化、精細化發展。香港大學陳永華團隊在2009年研發了第一臺6自由度串并聯混合式骨折復位機器人[37]，它通過成對的笛卡爾坐標機器人的線性聯動獲得末端效應器運動，可以完成簡單骨折復位，與Stewart-Gought平臺相比，該機器人的工作空間范圍更大，復位運動解決方案更簡單。Dagnino等[38]在串聯機械臂UR（Universal Robots公司，丹麥）末端安裝Stewart-Gought平臺，開發了一種用于關節骨折的復位機器人，其可以發揮串聯式機械臂活動空間大與并聯式機器人控制穩定的特點，實現骨折精確復位，減少對軟組織、神經血管等的損傷。2014年，唐佩福團隊開發了一種可拆卸的混合機器人系統，將可拆卸的串并聯機構與電機雙缸驅動模式相結合，便于術中調整，動物實驗結果顯示其具有較高的復位精度[39]。除了復合平臺自身特點，通過增設不同傳感裝置也可以使機械臂更加智能和精準，例如帶有力學傳感器的FRAC-Robo系統[40]以及帶有復位扭力保護裝置、可控制復位操作速度和力的復位機器人[41-42]。
除上述4種類型外，還有一些其他類型復位機器人，例如基于牽引床改造的輔助牽引機器人[43]，基于軟囊的套筒式骨折段復位器[44]，以及基于對側鏡像的“降落傘”原理的骨折復位機器人[45]等。骨折復位機器人機械控制部分也由原來的單純動力控制，朝向臨床實際的安全、微創、便捷需求發展。
2.1.2 人機交互
骨科機器人在關節置換與脊柱手術領域應用已相對成熟，此類手術操作對象較為穩定，并且術前有充分時間調整，機器人的介入更多地是發揮精準作用。但在骨折復位手術中，機器人操作對象為不穩定的骨折塊，骨折塊在復位過程中空間位置多變，需要多次調整才能完成復位。因此，良好的人機交互設計是骨折復位機器人的關鍵。
早期骨折復位機器人采用經典圖形用戶界面（GUI）實現人機模擬交互系統，術前設置復位軌跡，術中通過自動控制復位骨折，但該自動復位系統并不能很好地應對實際手術中的復雜情況，安全性亦難以保證。為了提高醫生的操作速度及精度，Bouazza-Marouf等[46]首次使用操縱桿幫助醫生控制機械臂進行骨折手術的定位和鉆孔操作，但其屬于二維控制方法，只能在單圖像平面移動物體。Westphal等[36]則采用力反饋操縱桿控制骨折塊平移和旋轉運動。隨著數字虛擬技術的發展，體感交互[47]、增強現實、遠程控制技術[48]等也陸續加入骨折復位機器人的人機交互中[49]。通過超現實的視覺呈現，到真實的觸覺感受及力學反饋，這些技術的加入讓使用機器人進行骨折復位的學習曲線更短，有望賦能醫生更加安全精準地進行手術。
2.2 骨科機器人輔助下微創骨折內固定的臨床應用
與其他亞專業相比，骨科機器人輔助手術在骨科創傷領域的臨床應用相對較少，僅有少數研發產品進入臨床試驗，其安全性、有效性尚未得到深入驗證。但隨著我國對手術機器人行業的高度重視，相關技術從研發到臨床轉化的效率及廣度都得到飛速發展。2017年，國家骨科手術機器人應用中心的建立以及同期我國自主研發的天璣骨科機器人系統注冊并上市，可應用于骨盆、髖臼、四肢等部位的創傷手術、全節段脊柱外科手術，開啟了機器人輔助微創手術在創傷骨科臨床應用的新篇章。
2.2.1 骨盆骨折的微創治療
骨盆骨折是最嚴重的骨科創傷之一，常規開放手術創傷大，術中風險高。微創經皮內固定是目前主要治療方法之一，但對術者技術要求高，術中需反復透視定位，操作繁雜，醫生及患者接受輻射劑量大。2016年北京積水潭醫院率先采用自主研發的天璣骨科機器人系統，開展了機器人輔助經皮微創骨盆內固定術[50]。一項納入30例患者的前瞻性隨機對照研究顯示，機器人輔助手術組與傳統徒手操作組相比，骶髂關節螺釘植釘精度更高，并可大幅度降低術中X線輻射暴露；另外，機器人輔助手術組可一次性精準置入空心螺釘導針，與傳統手術組平均置入7次相比具有明顯優勢。該研究首次系統性地將骨科機器人應用于創傷骨科臨床實踐，并驗證了其可行性及安全性。濟南市第三人民醫院劉華水等報道了該系統應用于骨盆后環及前環骨折的微創治療，結果顯示機器人輔助可顯著減少術中出血，術后隨訪3～6個月大部分患者獲得良好愈合；文中也報道了可能發生的并發癥，如螺釘穿出損傷血管（1例）、固定失效（2例）等[51-52]。成都大學附屬醫院龍濤等進行了骨盆后環骶髂關節螺釘固定的徒手和機器人輔助對比研究，結果顯示機器人輔助組在術中透視次數及總時長、手術時間、切口大小、麻醉時間方面均優于傳統手術組，術后隨訪8～32個月顯示骨折愈合時間、骨折復位及功能指標兩組間差異無統計學意義[53]。
采用天璣骨科機器人輔助手術，常規是術中以C臂X線機定位并進行軌跡規劃，對于復雜骨折仍需要多次定位。本期“機器人輔助技術在創傷骨科的應用”專欄中，上海市第十人民醫院鄭龍坡團隊采用O臂導航系統聯合天璣骨科機器人進行經皮微創治療骨盆后環損傷，具有直觀、快捷等優勢。廣西醫科大學第四附屬醫院胡居正團隊將該系統應用至骨盆后環損傷合并骶骨變異經皮內固定治療中，取得了滿意臨床療效。
2.2.2 股骨近端骨折
既往有學者研究股骨髓內釘輔助植釘系統，可更精準地定位進針點[54]及更快捷地完成遠端鎖定[55]，但仍停留在實驗研究階段。成都大學附屬醫院李開南團隊采用骨科機器人輔助髓內釘手術治療股骨轉子間骨折，與傳統手工植釘相比，機器人輔助手術組在手術時間、術中出血量、透視次數等方面均優于對照組，單次導針置入成功率達100%，與傳統平均2.5次相比具有明顯優勢，可有效減少術中組織損傷，降低手術風險[56]。北京積水潭醫院王軍強團隊[57]、濟南市第三人民醫院段升軍團隊[58]以及本期專欄報道的煙臺市煙臺山醫院荊玉龍團隊將該系統應用于股骨頸骨折微創治療中，取得了滿意臨床療效，與傳統手術組相比，可縮短手術時間，提高空心螺釘植釘精度，空心螺釘的平行度及分散度更佳。
2.2.3 腕舟骨及后足骨折的微創治療
對于穩定無明顯移位或是經復位后可維持的四肢骨折，骨科機器人也可發揮較好的輔助作用。北京積水潭醫院手外科團隊將最新的術中成像系統——西門子ISO-C3D移動式三維C臂CT系統與天璣骨科機器人結合，實現了腕舟骨術中快速三維重建，精度達1 mm。腕舟骨體積較小，且形態不規則，既往多平面X線切面顯示不夠直觀，醫生需要具備豐富經驗才能準確定位。而術中三維即時重建可幫助醫生術中快速、直觀地進行手術規劃、實施和驗證。對10例患者的回顧性研究顯示，所有患者導針置入均一次性完成，手術時間平均22 min，患者均得到了良好的骨折愈合及功能恢復[59]。本期專欄中，西安交通大學附屬紅會醫院創傷骨科團隊的回顧性研究結果顯示，天璣骨科機器人聯合O臂導航系統輔助經皮空心螺釘治療后足（跟骨或距骨）骨折，具有手術創傷小、精確度高、并發癥少等優點，為后足骨折的微創精準治療提供了新的方法。
另外，本期專欄中報道了上海交通大學附屬第六人民醫院骨科將計算機輔助技術、手術機器人與智能影像采集分析系統相結合，建立了集快速術前診斷、急診手術與監護一體化的復合手術室。采用德國Artis Zeego影像機器人系統或術中CT快速獲取骨折空間形態，一次性大范圍成像，減少了術中透視次數和總輻射量；不同部位的多枚通道螺釘一次性規劃，避免了反復數據傳送和多次規劃，可明顯縮短手術時間。目前已完成骨盆和髖臼、脊柱、四肢創傷手術300余例，定位精度為1.5～2.0 mm，該技術可在確保手術精度的同時，明顯提高復雜創傷尤其是多部位骨折的治療效率。
3 創傷骨科機器人展望
骨科機器人自誕生至今，支撐技術體系取得了快速發展，對于特定疾病治療初顯優勢，但從行業發展到臨床應用來說尚處于起步階段。創傷骨科病種涵蓋內容廣，個體化因素強，病情復雜多變，對骨科機器人輔助技術有更高的要求。需要客觀認識當前存在的不足，進一步進行共性技術難點攻關、臨床療效評價及規范化應用研究，才能真正滿足臨床實際需求。
在技術實現層面，目前機器人輔助復位技術只能處理一些模型化、理想化的情況，用類似“堆積木”的方式進行骨性硬組織的復位軌跡規劃及控制。但臨床骨折的實際處理比實驗模擬情況復雜且多變，不僅僅是恢復骨組織的連續性和完整性，還需在保護軟組織的同時排除其力學干擾并完成復位。術前重要軟組織的形態及應力下的變化與骨塊復位軌跡的遮擋關系，應成為復位軌跡規劃及實現時需要考慮的內容；對于多節段或粉碎性骨折，判斷骨折塊位置及形態，并對其進行有效控制是手術關鍵。目前的術中X線片、快速CT三維重建以及基于骨性特征點、點云或者曲面的配準算法，多為單組織一次性靜態剛性配準，一旦空間構型發生變化便可能造成配準及導航失效，尚不能滿足骨折手術操作的實際需要；對于骨折的控制及固定是基于導針連接或穿刺技術實現，存在強度不足、軟組織干擾、形變造成微偏移等問題。近年來，多模態影像采集及分析手段不斷成熟，與計算機仿真技術結合，在重現解剖形態基礎上還可模擬不同組織的力學應變特性及功能變化；新型導航技術的同步頻率及追蹤性能不斷提高[7-8]，軟組織定位能力也得到較大提升。基于深度學習的新型圖像分割、配準技術的分析速度，準確度實現了質的飛躍[60-62]。以上技術的進步有望為解決臨床具體問題提供新的思路。在臨床應用層面，現有的創傷骨科機器人主要應用于無移位或有輕度移位骨折的微創植釘領域，適應范圍較窄，多以單中心、小樣本回顧性研究為主，需要進行大樣本、多中心、隨機對照的高質量臨床研究對其療效進行深入評價，并借助現有的機器人應用網絡，加強醫生的培訓和交流，以提高機器人手術的規范性及普適性。
隨著加速康復外科理念在骨科臨床中的深入，創傷骨科機器人的概念已經突破傳統手術模式，從急診救治到診斷治療、護理及術后康復都是骨科機器人可能拓展的領域。需要加強醫工合作研究、醫生間的便捷交流、臨床數據的匯總與分享，才能不斷攻克技術難點，優化臨床適應證，規范臨床操作，切實地將骨科機器人微創精準的理念和技術服務于患者。
利益沖突 在課題研究和文章撰寫過程中不存在利益沖突；經費支持沒有影響文章觀點
作者貢獻聲明 張長青：綜述構思及設計；鄭國焱：觀點形成；朱振中：資料收集及文章撰寫