引用本文： 張志磊, 宋晉剛, 尹振宇, 羊剛毅, 楚加勝, 魏玉林, 趙兵. 2003 年—2023 年機器人輔助骨科手術的研究熱點與趨勢. 華西醫學, 2024, 39(12): 1917-1921. doi: 10.7507/1002-0179.202409007 復制
版權信息： ?四川大學華西醫院華西期刊社《華西醫學》版權所有，未經授權不得轉載、改編
骨科手術面臨諸多挑戰，如手術精度不足、術后并發癥多以及恢復期時間長等[1-2]。隨著機器人技術的迅速發展，骨科手術領域迎來變革契機[3-4]。機器人輔助手術通過提高操作精度、縮小手術入路以及術中實時影像導航，有效減少了手術誤差和術中損傷，顯著改善手術效果[5]。機器人能夠精確引導手術工具到達靶向治療部位，最大限度地減少術中組織損傷[6]。這些技術已在多種骨科手術中廣泛應用，尤其是在骨科手術中，例如髖關節置換術、膝關節手術和脊柱手術[7]。與傳統手術方法相比，機器人輔助手術展現出更高的精度和可重復性，能夠更精準地匹配假體與骨骼的接觸面，減少術后并發癥并加速患者康復進程，不僅提高了手術的成功率，還顯著縮短了手術時間和住院時間，減輕整體醫療負擔。近年來，機器人輔助骨科手術的研究數量顯著增加，這反映了該領域的高研究熱度和學術前沿性，越來越多研究致力于探索其在精確度與安全性方面的優勢[7]。文獻計量學分析是一種評估特定研究領域發展趨勢及學術影響力的重要方法，通過量化并系統分析文獻的發表數量、研究主題及引用情況，能夠揭示機器人輔助骨科手術的研究動態與發展趨勢。本文旨在通過文獻計量學分析，揭示機器人輔助骨科手術的研究熱點與前沿方向，為未來的研究和技術創新提供數據依據與參考方向[8]。
1 資料與方法
1.1 納入與排除標準
1.1.1 納入標準
① 研究主題為機器人輔助骨科手術研究相關的文獻；② 文獻類型為論著和綜述。
1.1.2 排除標準
信息缺失不全的文獻。
1.2 檢索方法
2024 年 8 月 27 日檢索 WoSCC（Web of Science 核心合集數據庫）。使用的檢索式為：(TS=(orthopaedic) OR TS=(orthopedics) OR TS=(orthopaedics) OR TS=(vertebral) OR TS=(knee) OR TS=(hip) OR TS=(spine)) AND (TS=(surgery) OR TS=(surgical)) AND (TS=(robotic) OR TS=(robot) OR TS=(Robot-assisted))。檢索時限為 2003 年—2023 年，語種為“English”，文獻類型為“article 和“review article”。
1.3 數據收集
將檢索結果導入 Excel 2016，收集的數據包括作者、機構、國家/地區、期刊、論文和被引頻次、出版年份、H 指數、關鍵詞和參考文獻等。由 2 位作者獨立瀏覽符合條件的文章并提取數據，并對數據進行進一步分析。
1.4 統計學方法
文獻計量學分析使用 VOSviewer（版本 1.6.10）和 CiteSpace（版本 6.2.R6）進行。VOSviewer 用于進行共引分析和共現分析，節點的大小代表了出版物的數量，線的粗細顯示了關系的強度，節點的顏色代表了不同的集群或時間段。CiteSpace 用于對參考文獻和關鍵詞進行分類，輔助知識領域和發展趨勢的可視化評估。
2 結果
2.1 發文量和被引頻次分析
從 WoSCC 數據庫檢索到 2003 年—2023 年的文章 1718 篇，其中論著 1454 篇，綜述 264 篇。文章的總被引頻次為 28978 次，平均每篇文章的被引頻次為 16.87 次。2019 年文章的總被引頻次最高（4330 次），2023 年的發文量最高（315 篇），2003 年文章的平均每篇文章的被引頻次最高（56.54 次），具體見圖1。
2.2 國家/地區分析
發文量排名前 5 位的國家中，美國的發文量、總被引頻次最高，中國的發文量位居第 2 位，但平均每篇文章的被引頻次最低，具體見表1。對國家之間合作關系的分析顯示，美國、中國、德國與其他國家的合作最多。
表表 1
發文量排名前 5 位的國家
2.3 作者分析
發文量排名前 10 位的作者中，Babar Kayani 的總被引頻次最高，Michael A. Mont 的 H 指數最高，具體見表2。對作者影響力的分析顯示，排名前 6 位的作者為 Cécile Batailler、John Pollina、Christopher R. Good、Ronald A. Lehman、Elvire Servien、Zhang Qi。
表表 2
發文量排名前 10 位的作者
2.4 機構分析
發文量排名前 10 位的機構中，特種外科醫院（美國）發文量最高，賓夕法尼亞聯邦高等教育系統（美國）發文的總被引頻次最高，匹茲堡大學（美國）發文的平均每篇文章的被引頻次最高，具體見表3。特種外科醫院（美國）與其他機構合作最多。具有較高影響力的機構包括昂民用醫院（法國）、紐約州立大學系統（美國）、紐約州立大學布法羅分校（美國）、克勞德·伯納德里昂第一大學（法國）、紐約大學朗格尼醫學中心（美國）、哥倫比亞大學（美國）。這些機構的研究方向包括機器人手術程序、脊柱手術、Mazor X 系統、前交叉韌帶、關節炎前期校正、計算機輔助手術。
表表 3
發文量排名前 10 位的機構
2.5 研究熱點分析
研究熱點分析顯示（圖2a），高頻出現的關鍵詞主要分為三類：第一類（紅色）主要聚焦于導航和手術精確性；第二類（綠色）主要描述了關節置換、關節鏡等手術預后方面的研究；第三類（藍色）則較為廣泛，主要描述了與手術相關的各種技術和流程。按發表年份的研究熱點分析顯示（圖2b），較新的關鍵詞包括全膝關節置換術、學習曲線和增強現實，研究熱點的動態演變提示早期研究主要集中于傳統手術技術與導航的結合，而近年來隨著計算機輔助手術、增強現實以及醫療機器人技術的發展，骨科手術正在朝著更加精準、個體化和微創化的方向演變。
3 討論
本研究通過文獻計量學分析，系統地揭示了機器人輔助骨科手術領域的研究熱點與發展趨勢，涵蓋了手術導航與精度提升、關節置換效果的優化以及脊柱手術相關技術的進展等關鍵方面。近年來，機器人技術在骨科手術中迅速應用，尤其是在提高手術精度、減少創傷、加速術后康復等方面，展現出了顯著的臨床價值。例如，研究表明機器人輔助全膝關節置換術能夠將手術誤差降低至毫米級，并顯著減少術后并發癥的發生率[9]。此外，機器人輔助手術的患者平均住院時間減少，術后功能恢復時間也明顯縮短[10-12]。本文通過文獻計量學分析，系統呈現了這些研究熱點和趨勢，揭示了機器人技術在骨科領域的持續發展潛力。
首先，從研究熱點的聚類分析來看，機器人輔助手術的研究主要集中在 3 個方面：① 手術導航與精度的提升，學術界對如何利用機器人技術優化手術精度表現出高度興趣[13]；② 關節置換手術的效果改善，特別是通過機器人技術提高假體匹配度并降低術后并發癥的發生率[14]；③ 脊柱及其他復雜骨科手術技術的探索，機器人在復雜脊柱手術中的應用日益受到關注[15]。這些熱點反映了學術界在提高手術精確度、減少術中誤差以及改善患者術后體驗方面的持續努力。近年來，增強現實和計算機輔助手術等新興技術逐漸成為學術界的焦點[16-17]，顯示出這些現代技術在推動手術向高精度、微創化和智能化發展方面的巨大潛力。
其次，時間跨度聚類的關鍵詞分析揭示了骨科機器人手術研究的演變趨勢。早期研究主要集中于傳統手術方法與機器人技術的結合，例如通過導航系統提高椎弓根螺釘置入的精準度。隨著時間的推移，研究重點逐漸轉向計算機輔助技術與增強現實等新興技術在骨科中的應用[18]。這些技術通過改進術前規劃的精度以及術中導航的效率，顯著改善了復雜骨科手術的成功率和患者的預后。這一趨勢反映出學術界對于如何利用先進技術來優化手術過程、提高手術安全性和療效的持續探索，而骨科手術的智能化與個體化將是未來發展的重要方向。
國家和機構的分析結果表明，美國在機器人輔助手術領域處于領先地位，不僅在發文數量上名列前茅，在被引頻次和學術影響力方面也表現出卓越的優勢。相比之下，中國盡管在發文量上緊隨其后，但在研究質量和國際影響力上仍存在提升空間，反映出中國在高影響力研究成果產出方面的不足，這也表明中國在科研創新與國際學術合作方面具有巨大的潛力。發文量排名前列的機構中，美國的特種外科醫院和匹茲堡大學在推動該領域研究中起到了關鍵作用，尤其是在提升手術精度和探索新興手術技術方面具有重要貢獻。這些機構之間的合作網絡也表明，強化國際和跨機構合作對推動骨科機器人手術的發展至關重要。
作者分析顯示，Cécile Batailler 在該領域的影響力最大，而 Babar Kayani 發文的總被引頻次最高。這些高產作者的工作主要集中于機器人在髖關節和膝關節置換手術中的應用[19-20]，表明機器人技術在大關節手術中的應用已成為研究熱點，并對手術效果和患者恢復產生了顯著影響。
綜上所述，本研究通過對機器人輔助骨科手術領域的文獻計量學分析，系統揭示了當前的研究熱點和發展趨勢。隨著機器人技術、增強現實和計算機輔助手術的不斷進步，未來的研究將更加關注如何在臨床實踐中有效應用這些技術，以優化手術流程、提高手術的安全性和效果。盡管在提高技術普及性和降低成本方面仍存在諸多挑戰，如設備成本高昂、手術團隊培訓需求大、技術普及受限等，但已有的解決方案包括逐步降低硬件成本、優化手術流程以減少時間消耗，以及通過遠程培訓和虛擬現實輔助教學提高醫護人員的技能，這些措施對推動機器人輔助手術的廣泛應用具有重要意義。因此，未來應進一步加強多國、多機構之間的合作，加速新興技術的臨床轉化，推動骨科手術向更加精準、個體化和智能化的方向邁進。
利益沖突：所有作者聲明不存在利益沖突。
骨科手術面臨諸多挑戰，如手術精度不足、術后并發癥多以及恢復期時間長等[1-2]。隨著機器人技術的迅速發展，骨科手術領域迎來變革契機[3-4]。機器人輔助手術通過提高操作精度、縮小手術入路以及術中實時影像導航，有效減少了手術誤差和術中損傷，顯著改善手術效果[5]。機器人能夠精確引導手術工具到達靶向治療部位，最大限度地減少術中組織損傷[6]。這些技術已在多種骨科手術中廣泛應用，尤其是在骨科手術中，例如髖關節置換術、膝關節手術和脊柱手術[7]。與傳統手術方法相比，機器人輔助手術展現出更高的精度和可重復性，能夠更精準地匹配假體與骨骼的接觸面，減少術后并發癥并加速患者康復進程，不僅提高了手術的成功率，還顯著縮短了手術時間和住院時間，減輕整體醫療負擔。近年來，機器人輔助骨科手術的研究數量顯著增加，這反映了該領域的高研究熱度和學術前沿性，越來越多研究致力于探索其在精確度與安全性方面的優勢[7]。文獻計量學分析是一種評估特定研究領域發展趨勢及學術影響力的重要方法，通過量化并系統分析文獻的發表數量、研究主題及引用情況，能夠揭示機器人輔助骨科手術的研究動態與發展趨勢。本文旨在通過文獻計量學分析，揭示機器人輔助骨科手術的研究熱點與前沿方向，為未來的研究和技術創新提供數據依據與參考方向[8]。
1 資料與方法
1.1 納入與排除標準
1.1.1 納入標準
① 研究主題為機器人輔助骨科手術研究相關的文獻；② 文獻類型為論著和綜述。
1.1.2 排除標準
信息缺失不全的文獻。
1.2 檢索方法
2024 年 8 月 27 日檢索 WoSCC（Web of Science 核心合集數據庫）。使用的檢索式為：(TS=(orthopaedic) OR TS=(orthopedics) OR TS=(orthopaedics) OR TS=(vertebral) OR TS=(knee) OR TS=(hip) OR TS=(spine)) AND (TS=(surgery) OR TS=(surgical)) AND (TS=(robotic) OR TS=(robot) OR TS=(Robot-assisted))。檢索時限為 2003 年—2023 年，語種為“English”，文獻類型為“article 和“review article”。
1.3 數據收集
將檢索結果導入 Excel 2016，收集的數據包括作者、機構、國家/地區、期刊、論文和被引頻次、出版年份、H 指數、關鍵詞和參考文獻等。由 2 位作者獨立瀏覽符合條件的文章并提取數據，并對數據進行進一步分析。
1.4 統計學方法
文獻計量學分析使用 VOSviewer（版本 1.6.10）和 CiteSpace（版本 6.2.R6）進行。VOSviewer 用于進行共引分析和共現分析，節點的大小代表了出版物的數量，線的粗細顯示了關系的強度，節點的顏色代表了不同的集群或時間段。CiteSpace 用于對參考文獻和關鍵詞進行分類，輔助知識領域和發展趨勢的可視化評估。
2 結果
2.1 發文量和被引頻次分析
從 WoSCC 數據庫檢索到 2003 年—2023 年的文章 1718 篇，其中論著 1454 篇，綜述 264 篇。文章的總被引頻次為 28978 次，平均每篇文章的被引頻次為 16.87 次。2019 年文章的總被引頻次最高（4330 次），2023 年的發文量最高（315 篇），2003 年文章的平均每篇文章的被引頻次最高（56.54 次），具體見圖1。
2.2 國家/地區分析
發文量排名前 5 位的國家中，美國的發文量、總被引頻次最高，中國的發文量位居第 2 位，但平均每篇文章的被引頻次最低，具體見表1。對國家之間合作關系的分析顯示，美國、中國、德國與其他國家的合作最多。
表表 1
發文量排名前 5 位的國家
2.3 作者分析
發文量排名前 10 位的作者中，Babar Kayani 的總被引頻次最高，Michael A. Mont 的 H 指數最高，具體見表2。對作者影響力的分析顯示，排名前 6 位的作者為 Cécile Batailler、John Pollina、Christopher R. Good、Ronald A. Lehman、Elvire Servien、Zhang Qi。
表表 2
發文量排名前 10 位的作者
2.4 機構分析
發文量排名前 10 位的機構中，特種外科醫院（美國）發文量最高，賓夕法尼亞聯邦高等教育系統（美國）發文的總被引頻次最高，匹茲堡大學（美國）發文的平均每篇文章的被引頻次最高，具體見表3。特種外科醫院（美國）與其他機構合作最多。具有較高影響力的機構包括昂民用醫院（法國）、紐約州立大學系統（美國）、紐約州立大學布法羅分校（美國）、克勞德·伯納德里昂第一大學（法國）、紐約大學朗格尼醫學中心（美國）、哥倫比亞大學（美國）。這些機構的研究方向包括機器人手術程序、脊柱手術、Mazor X 系統、前交叉韌帶、關節炎前期校正、計算機輔助手術。
表表 3
發文量排名前 10 位的機構
2.5 研究熱點分析
研究熱點分析顯示（圖2a），高頻出現的關鍵詞主要分為三類：第一類（紅色）主要聚焦于導航和手術精確性；第二類（綠色）主要描述了關節置換、關節鏡等手術預后方面的研究；第三類（藍色）則較為廣泛，主要描述了與手術相關的各種技術和流程。按發表年份的研究熱點分析顯示（圖2b），較新的關鍵詞包括全膝關節置換術、學習曲線和增強現實，研究熱點的動態演變提示早期研究主要集中于傳統手術技術與導航的結合，而近年來隨著計算機輔助手術、增強現實以及醫療機器人技術的發展，骨科手術正在朝著更加精準、個體化和微創化的方向演變。
3 討論
本研究通過文獻計量學分析，系統地揭示了機器人輔助骨科手術領域的研究熱點與發展趨勢，涵蓋了手術導航與精度提升、關節置換效果的優化以及脊柱手術相關技術的進展等關鍵方面。近年來，機器人技術在骨科手術中迅速應用，尤其是在提高手術精度、減少創傷、加速術后康復等方面，展現出了顯著的臨床價值。例如，研究表明機器人輔助全膝關節置換術能夠將手術誤差降低至毫米級，并顯著減少術后并發癥的發生率[9]。此外，機器人輔助手術的患者平均住院時間減少，術后功能恢復時間也明顯縮短[10-12]。本文通過文獻計量學分析，系統呈現了這些研究熱點和趨勢，揭示了機器人技術在骨科領域的持續發展潛力。
首先，從研究熱點的聚類分析來看，機器人輔助手術的研究主要集中在 3 個方面：① 手術導航與精度的提升，學術界對如何利用機器人技術優化手術精度表現出高度興趣[13]；② 關節置換手術的效果改善，特別是通過機器人技術提高假體匹配度并降低術后并發癥的發生率[14]；③ 脊柱及其他復雜骨科手術技術的探索，機器人在復雜脊柱手術中的應用日益受到關注[15]。這些熱點反映了學術界在提高手術精確度、減少術中誤差以及改善患者術后體驗方面的持續努力。近年來，增強現實和計算機輔助手術等新興技術逐漸成為學術界的焦點[16-17]，顯示出這些現代技術在推動手術向高精度、微創化和智能化發展方面的巨大潛力。
其次，時間跨度聚類的關鍵詞分析揭示了骨科機器人手術研究的演變趨勢。早期研究主要集中于傳統手術方法與機器人技術的結合，例如通過導航系統提高椎弓根螺釘置入的精準度。隨著時間的推移，研究重點逐漸轉向計算機輔助技術與增強現實等新興技術在骨科中的應用[18]。這些技術通過改進術前規劃的精度以及術中導航的效率，顯著改善了復雜骨科手術的成功率和患者的預后。這一趨勢反映出學術界對于如何利用先進技術來優化手術過程、提高手術安全性和療效的持續探索，而骨科手術的智能化與個體化將是未來發展的重要方向。
國家和機構的分析結果表明，美國在機器人輔助手術領域處于領先地位，不僅在發文數量上名列前茅，在被引頻次和學術影響力方面也表現出卓越的優勢。相比之下，中國盡管在發文量上緊隨其后，但在研究質量和國際影響力上仍存在提升空間，反映出中國在高影響力研究成果產出方面的不足，這也表明中國在科研創新與國際學術合作方面具有巨大的潛力。發文量排名前列的機構中，美國的特種外科醫院和匹茲堡大學在推動該領域研究中起到了關鍵作用，尤其是在提升手術精度和探索新興手術技術方面具有重要貢獻。這些機構之間的合作網絡也表明，強化國際和跨機構合作對推動骨科機器人手術的發展至關重要。
作者分析顯示，Cécile Batailler 在該領域的影響力最大，而 Babar Kayani 發文的總被引頻次最高。這些高產作者的工作主要集中于機器人在髖關節和膝關節置換手術中的應用[19-20]，表明機器人技術在大關節手術中的應用已成為研究熱點，并對手術效果和患者恢復產生了顯著影響。
綜上所述，本研究通過對機器人輔助骨科手術領域的文獻計量學分析，系統揭示了當前的研究熱點和發展趨勢。隨著機器人技術、增強現實和計算機輔助手術的不斷進步，未來的研究將更加關注如何在臨床實踐中有效應用這些技術，以優化手術流程、提高手術的安全性和效果。盡管在提高技術普及性和降低成本方面仍存在諸多挑戰，如設備成本高昂、手術團隊培訓需求大、技術普及受限等，但已有的解決方案包括逐步降低硬件成本、優化手術流程以減少時間消耗，以及通過遠程培訓和虛擬現實輔助教學提高醫護人員的技能，這些措施對推動機器人輔助手術的廣泛應用具有重要意義。因此，未來應進一步加強多國、多機構之間的合作，加速新興技術的臨床轉化，推動骨科手術向更加精準、個體化和智能化的方向邁進。
利益沖突：所有作者聲明不存在利益沖突。
