機器手臂輔助人工膝關節手術｜比傳統手術更精準、更快復原？
膝蓋退化性關節炎是一種很常見的疾病，會讓人走路痛、活動受限，甚至連上下樓梯都變得很困難。當關節嚴重磨損，藥物或復健已經無法改善時，醫生可能會建議進行人工膝關節置換手術（Total Knee Arthroplasty, TKA）。傳統的人工膝關節手術已經幫助了很多人重新恢復行走，但還是有一些挑戰，例如：如何把人工關節放得剛剛好、角度是否精準、韌帶平衡是否理想。這些細節會影響到病人手術後的舒適度與關節的耐用度。近年來，出現了一種新技術——機器手臂輔助人工膝關節手術（或稱機械手臂輔助、機器人輔助，Robotic-Assisted TKA, RA-TKA）。它並不是「機器人自己動手術」，而是「醫生操作機器人，讓手術更精準」，就像醫生多了一個高科技的助手。這個技術發展快速，目前已經漸漸成為各國一流水準的醫學中心或是關節手術中心的主流。我2023年在澳洲墨爾本，人工膝關節手術在私立醫院使用機器手臂輔助已經是常態，2024-2025年在美國梅約醫學中心，更是幾乎所有的人工關節手術都會用機器手臂或是導航設備。
機器手臂輔助手術的原理
在這種手術中，機器人會先幫助建立病人膝蓋的3D立體模型。這個模型可以透過術前的X光片、電腦斷層（CT）或手術中即時掃描得到。醫生可以在螢幕上模擬：要削多少骨頭、人工關節要放在哪個角度、怎麼調整韌帶的張力。等到進入手術時，機器人就像一個「精準的尺和導軌」，協助醫生把切骨和安裝的角度控制在預先規劃的範圍內，不會偏差太多。換句話說，傳統手術像是用一般尺來量，而機器人手術就像是用雷射尺或高科技導航來幫忙，精準度自然更高。
機器手臂輔助手術的優點
1）更精準的角度與位置
關鍵概念：人工膝關節要「放得正」，包含大腿骨與小腿骨的前後傾斜、左右角度、旋轉方向，以及關節線高度與零件尺寸。這些都影響受力是否平均、膝蓋是否穩、走路會不會卡卡。
機器人如何做到：
- 先建立您的膝蓋3D 立體模型（術前X光、 CT 或術中量測），醫師在電腦上排好切骨的厚度與方向。
- 手術時，光學定位與機器手臂提供「安全護欄」與「實時回饋」，避免切超過或角度跑掉（可想成「車道保持」功能）。
- 每一步都能量化誤差（毫米mm與度數），必要時即時微調。
為什麼重要：角度一旦偏差，受力會不平均，長期可能加速磨損、造成不舒服或活動受限。精準度提高＝把出錯機率降到更低，也比較能維持關節受力的「平均與穩定」。
對病人的實際意義：更穩的樓梯上下、轉身時較不突兀、運動時更有自信；長期使用年限是否因此延長，仍需更多年追蹤，但降低「明顯走鐘」的風險是當下可見的價值。
2）更符合個人化的手術規劃
關鍵概念：每個人的膝蓋都不同——骨頭形狀、腿型（內翻／外翻）、軟組織鬆緊度、生活與運動需求都不一樣。
機器人如何做到：
- 依您的膝蓋建立客製化計畫：選擇適合的對位策略（如「機械對位mechanical alignment」「限制型動態對位Restricted kinematic alignment」、功能性置放(Functional positioning)等），模擬不同切骨量與零件角度，預先看結果。 (這些詞您不需要懂，交給專業的骨科醫師去煩惱就可以了)
- 可處理複雜變形（舊外傷、骨折癒合不良、曾有螺絲或鋼板），把困難情況轉為可操作的參數。
- 同步評估零件尺寸與旋轉，兼顧髕骨軌跡與股四頭肌力量傳遞路徑，減少術後前膝不適的機會。
為什麼重要：這不是像傳統器械一樣「一套模版套所有人」，而是像量身訂做西裝，讓零件與您原生骨架與韌帶條件更合拍。
對病人的實際意義：活動時更自然、較少「機械感」，日常動作（蹲坐、起立、轉身）往更接近原本直覺的感受前進。
3）更好的韌帶平衡（軟組織張力更到位）
關鍵概念：膝蓋像帳篷，韌帶是拉緊帳篷的繩子；拉太緊、太鬆都不行。屈曲與伸直時的空隙（gap）與內外側平衡要協調，膝蓋才穩。(個人認為這是區分人工關節手術專家/非專家的關鍵)
機器人如何做到：
- 術中可量化每個角度的間隙大小（精準到以毫米mm計），醫師看到即時數據，而不是只靠手感。
- 透過受力測試與動態量測（0°～120°或更高），決定是否需要微調切骨、改變零件角度或做最小限度的軟組織鬆解。
- 目標是在伸直與彎曲都「內外對稱、前後一致」，減少「站穩但一彎膝就鬆」或「彎得順但站直緊繃」的窘境。
為什麼重要：韌帶平衡直接關係到穩定、疼痛、耐用度。平衡不良會造成異常受力與耗損，可能導致不舒服或活動受限。
對病人的實際意義：走起來更踏實，轉身或下樓梯時較不會「滑或卡」，很多人術後會說「比較像自己的膝蓋」。
4）降低人為差異、讓品質更一致
關鍵概念：傳統手術結果容易受醫師經驗與「手感」差異影響。導入機器人後，流程被標準化與數據化。
機器人如何做到：
- 數位規劃＋護欄機制把「容易出錯的步驟」變成可監測與提醒的流程（如避免前側骨缺口、過度切骨）。
- 紀錄每次手術的參數（切骨量、角度、張力曲線），可用於團隊品質管理（QA）與持續改善（CQI）。
- 訓練與傳承：年輕醫師在監督下使用機器人，結果更接近資深醫師的水準；跨院或跨團隊也能對齊標準。
為什麼重要：醫療不是只靠個人英雄，而是流程與團隊的穩定輸出。
對病人的實際意義：不管是誰替您操刀、在哪一家院所，只要是訓練過且專接人工關節手術的醫師，結果波動更小、品質更可預測。
5）可能的臨床效益
目前趨勢觀察：
- 早期疼痛與復原速度：不少研究顯示， 病人早期疼痛較少、下床活動較快，居家復建更順。
- 用藥與住院天數：有些中心觀察到止痛藥用量與住院天數下降，提升回家出院比例（非所有醫院皆同）。
- 滿意度與主觀功能：早期主觀分數（如疼痛、功能）在某些研究中略優，但長期耐用度仍需更多年期資料驗證。
關鍵觀念：機器人不是魔法，不是每個人都會感到「立刻明顯更好」；而是把偏差機率降低、流程更可控，讓「平均表現」往上推。
對病人的實際意義：在加速復原（ERAS）、良好疼痛控制與復健安排下，機器人是一個把成功機率再往上加碼的工具。至於能不能更耐用，要等長期資料，但現在就能享受的，是更可預測與更穩定的早期體驗。
研究顯示，接受機器人輔助手術的病人，術後早期的疼痛可能比較少、復原速度更快、滿意度更高。不過，人工關節能不能用得更久，還需要更長期的追蹤。
有沒有缺點？
當然，機器人手術也不是完美的。它有一些挑戰：
- 費用較高：因為設備昂貴，醫院投資成本大。我分別在澳洲和美國進修過機器人手術，澳洲和美國手術收費本來就高昂，因此使用機器人並未額外向病患收取費用；但台灣健保收費及給付低廉，因此無法包含機器人技術，需額外自費使用。
- 學習曲線：醫生需要學習和適應這套系統。如果是本來就專精人工關節手術的醫師，大概不會有什麼問題，熟悉設定與操作就可以了，很容易上手。但對於原本就不是專精人工關節手術的醫師，可能無法最佳化機器人的參數設定。
常見的機器手臂輔助人工膝關節手術系統
目前全球以及台灣醫院常見的膝關節機器人系統主要有以下幾種：
- ROSA（Robotic Surgical Assistant）
由 Zimmer Biomet 公司開發，特色是術中可以即時建立膝蓋的 3D 影像，不需要一定要做術前 CT。它的機器手臂會根據病人的實際骨骼與韌帶張力，協助醫師完成個人化的切骨與植入。 - MAKO（Mako Robotic-Arm Assisted Surgery）
由 Stryker 公司開發，是最早廣泛應用的系統之一。MAKO 需要術前 CT 來建立完整的膝蓋 3D 模型，手術時提供非常精準的導引與「安全護欄」，確保切骨角度與深度不會偏差。 - VELYS Robotic-Assisted Solution (台灣未引進)
由 強生（Johnson & Johnson, DePuy Synthes） 推出，特色是不需要 CT，直接在手術過程中以攝影追蹤與感測器建立病人的個人化模型，強調「即時規劃」與「靈活性」。 - Cori Surgical System
由 Smith & Nephew 公司開發，體積比其他系統更小、攜帶方便，術中同樣可以即時建立 3D 模型。強調靈活應用，適合不同型態的關節置換手術。
常見問答 (FAQ)
Q1：機器人會自己幫我開刀嗎？
A：不會。機器人只是「高科技輔助工具」，真正操作與判斷還是由骨科醫師完成。
Q2：機器人手術會比較安全嗎？
A：它可以降低角度或位置出錯的機率，但手術仍有一般人工關節手術的風險（如感染、血栓）。
Q3：是不是所有醫院都有這種技術？
A：不是。目前台灣部分醫學中心與大型醫院才有安裝，因為機器人設備成本高。
Q4：費用會比較貴嗎？
A：是的，因為機器人系統成本較高，通常會額外收取自費差額。
Q5：人工關節是不是用了機器人就一定能用更久？
A：目前研究顯示，機器人可以提高手術精準度與早期滿意度，但「使用壽命是否延長」還需要更長期的追蹤資料。
結論
機器手臂輔助人工膝關節置換手術，目前已經是人工膝關節手術的重要趨勢。就像醫生多了一個高科技的助手，讓手術可以更精準、更符合個人需求。對於病人來說，這代表有機會獲得更自然的膝蓋功能和更好的生活品質。
👨⚕️ 作者為成大醫院骨科部暨關節重建中心 主治醫師 戴大為
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