学习笔记 | 机器人在显微根尖手术中应用的优势和展望

显微根尖手术是保存复杂根尖周病患牙的关键技术，后牙区因视野与操作受限，其精准性和安全性面临着严峻挑战。近年来，机器人辅助手术系统凭借高精度、高稳定性的显著优势，被引入显微根尖手术领域，为提升手术可预测性与安全性提供了新的技术路径。本文系统阐述了机器人辅助显微根尖手术的工作原理、操作流程、核心优势、适用场景、局限性以及发展前景。该系统采用“脑-眼-手”协同工作模式，即智能规划、实时导航与机械臂精准执行，在毗邻重要解剖结构的高风险病例以及根尖位置深的复杂情况下，展现出安全、精准、高效的价值。然而，该技术目前仍面临设备集成度高、操作流程复杂、临床证据尚不充分及成本高等推广障碍。展望未来，随着系统向小型化、智能化及全流程集成方向演进，并与人工智能、增强现实等技术深度融合，显微根尖手术有望进一步推动向精准化、标准化、数字化方向发展。

显微根尖手术，手术机器人，精度，微创

机器人辅助显微根尖手术依赖于一套集成智能规划、实时导航与精准执行的协同系统，可形象概括为“脑”“眼”“手”三者有机结合，实现术前规划、术中导航与机械臂精准执行，共同奠定了机器人辅助显微根尖手术高精度、高安全性与高可控性的技术基础。

图1 机器人辅助显微根尖手术示意图

智能规划系统充当“大脑”，负责手术的顶层设计与虚拟预演。该系统可基于患者的锥形束CT（CBCT）与口内扫描数据，重建包含牙齿、根管系统及周围关键解剖结构（如下牙槽神经管、上颌窦）的三维虚拟模型。在此数字模型上，术者精确规划出最佳的入路点、开窗位置、根尖切除平面，并预先规避风险区域，最终生成一条精准的数字化手术路径。

图2 手术路径预演

导航系统是“眼睛”，是实现空间配准与动态追踪的核心。通过红外光学定位技术实时追踪患者颌骨及机械臂上的示踪器，将术前虚拟坐标与术中的实际解剖位置进行精确匹配，并建立起稳定的动态坐标系。该系统可感知患者微小位移，引导机械臂实现“自主随动”，确保执行路径与规划一致，实现超越肉眼直视的“虚拟可视化”。

图3 导航系统示意图

高自由度机械臂及力反馈系统构成“手”部执行终端，负责将虚拟规划转化为物理操作。机械臂带动手术手机及环钻，以预设参数稳定完成去骨与根尖切除。其刚性结构消除了人手生理性震颤，集成的力觉反馈机制可实时感知异常阻力，保障操作安全。术中术者通过脚踏开关控制进程，始终居于监督与决策的主导地位。

机器人辅助显微根尖手术操作流程主要分为四个阶段：

手术精准性始于全面、高精度的影像数据。术前需拍摄CBCT并进行口内扫描，获取三维解剖与形态信息。

图4 机器人辅助显微根尖手术术前信息采集

工程技术人员将上述多源数据导入手术规划软件，进行融合与对齐，生成可全方位观察、测量、分析的三维模型。随后，术者主导手术路径规划过程，具体包括：① 路径设计：根据术区确定手术路径；② 参数设定：明确环钻直径、钻入深度及角度，确保去骨范围精准可控；③ 虚拟预演：模拟全流程，验证路径与重要解剖结构无冲突。

规划方案经术者与工程师共同确认后，系统自动生成个体化手术定位导板，经3D打印制备并消毒，作为连接虚拟规划与真实手术的物理载体。

图5 导板设计

消毒铺巾后、切开翻瓣前，通过导航系统完成手术区域标定、设备与颌骨的空间注册以及规划数据与实际解剖的配准。该环节目前平均耗时约30分钟，是保障手术精准度的关键步骤，流程正随系统优化逐步简化。

图6 口外标定与口内配准

翻瓣后，启动机器人系统。机械臂在数字化路径引导下，环钻首先进行精准定位，随后自动执行去骨开窗与根尖切除。此阶段平均耗时约4分钟，在提升效率的同时保障了操作稳定性与可控性。术者通过可视化界面实时监控环钻位置与深度，可随时暂停并微调路径，在发挥机器人精准优势的同时确保手术安全。完成去骨与根尖切除后，机器人退出术区，后续根面修整、倒预备及倒充填等步骤由术者自由手完成。

图7 机器人完成去骨开窗与根尖切除操作

图8 自由手完成后续操作

综上，机器人辅助主要用于根尖手术中难度最高的去骨开窗、定位与切除步骤，体现了精准、微创、安全、高效的技术特点。

相较于传统的自由手、动态导航和静态导板技术，机器人辅助技术在根尖手术中的优势主要体现在精准度高，稳定性好，操作效率高等方面。

在精度方面，机器人系统显著优于自由手操作。Chen等研究发现，机器人辅助在平台偏差、角度偏差及根尖切除角度偏差上均优于动态导航与静态导板。苏航等在仿真头颅模型中的研究进一步证实，机器人组的起点、终点及角度偏差显著小于静态导板组，更远优于自由手组。值得注意的是，Liu等的精细对比显示，在解剖复杂、操作空间受限的后牙区，机器人手术精度未受显著影响，而动态导航的末端偏差则明显增大，体现了机器人技术在复杂区域性能的卓越与稳定。在远距离手术操作中，角度偏差所产生的影响更为显著。手术操作的距离越远，因角度偏差导致的手术偏移可能就越大，这种情况在厚颊侧骨板的后牙区较为突出。

机器人辅助根尖手术的核心优势在于其具备稳定性，能够有效避免人类术者因视野受限、生理疲劳以及手部震颤而产生的操作误差，进而达成传统方法难以实现的手术精度与稳定性。这一优势在视野和操作空间均受到限制的后牙区表现得尤为突出。

机器人辅助手术时间包括准备阶段与执行阶段，呈现“准备期较长、执行期高效”的特点。Chen与苏航等研究指出，静态导板因流程直接而总时长最短。然而，对比机器人与动态导航，Liu等分析表明：机器人系统因校准步骤较多，注册时间显著长于动态导航；但其主动钻削时间因机械臂自动化与高稳定性而明显缩短。这说明机器人的效率优势主要体现在核心操作阶段，整体时间则受术前准备影响。因此，在复杂区域操作时间长的手术中，更能体现机器人的效率优势。另外，动态导航技术需长期练习手眼协调并常需模拟演练，而机器人系统凭借机械臂的固有稳定性，不仅入路更微创，也常省去模拟环节，从而提升效率、缩短学习周期。

表1 机器人辅助显微根尖手术体外模型研究结果汇总

机器人系统的易学优势在于其降低了动态导航对手眼协调与自由手操控的高要求。动态导航本质仍为“增强型”手动操作，精度受术者操作影响；机器人则实现了从“引导”到“自动执行”的转变，术者主要承担监督角色，减少了对实时手感与协调性的依赖，从而缩短技能掌握时间。研究显示，即使无机器人手术经验者，在操作精度与耗时方面与有经验者无显著差异。机器人通过自动化与标准化降低操作门槛，但其并未降低对术者解剖知识、并发症预判及处理能力的要求。在疑难手术中，机器人是辅助工具而非替代者。

尽管机器人辅助技术精度高稳定性好，但其整体流程仍较繁琐，前期准备复杂。因此，该技术并非适用于所有病例，其核心价值主要体现在处理复杂及高风险病例中。通过检索PubMed，以“(robot-assisted OR robot system OR robot surgery) AND (endodontic microsurgery OR apicoectomy OR periapical surgery)”为关键词，发表年份为2024.1-2025.10，筛选获得相关病例报告5篇，涉及10颗患牙。综合分析可归纳其主要应用场景如下：

机器人技术主要应用于操作难度最高的磨牙区域。Chen等对400例显微根尖手术的回顾显示，下颌牙成功率低于上颌牙，后牙又低于前牙，这与术区视野狭窄和操作受限密切相关。在已报道病例中（图2），80%（8/10）位于磨牙区，其中50%（5/10）为下颌第一磨牙，10%（1/10）为上颌第二磨牙，直接对应传统手术中挑战最大的区域。

图9 机器人辅助显微根尖手术牙位分布

根尖与重要结构（如下颌神经管、上颌窦、邻牙）毗邻是另一关键指征。王捍国等提出的手术难度分级认为，与重要结构距离小于2mm即属困难病例。研究显示，下颌神经管与第一、二磨牙根尖的最短距离分别为3.82mm与1.4mm，甚至部分病例中存在直接接触。6个提及距离的病例平均值为1.52mm，多数接近或小于2mm安全边界（图3）。在此“毫米级”操作中，机器人系统的稳定性与定位精度可最大限度降低因手部震颤或操作偏差导致的损伤风险。

图10 手术入路距重要解剖结构距离

机器人技术为颊侧骨壁完整、根尖深在的病例提供了理想解决方案。此类病例因缺乏骨缺损作为参考，术中定位困难，易导致过度去骨。亚洲人群中下颌第一磨牙远舌根发生率达22.8%–24.5%，其颊侧骨板平均厚度约8.63mm。王捍国等将骨板厚度大于4mm列为困难指标18。病例报告中有6例明确提及颊侧骨板完整，其中4例切除深度超过9mm（图4）。机器人系统可严格按规划路径与深度实现“靶向”开窗与切除，体现精准微创优势。

图11 手术入路最长切除距离

综上，机器人辅助显微根尖手术当前最适合以下复杂高风险场景：①操作可达性差的磨牙区；②根尖与重要神经、血管或腔窦距离小于2mm的病例；③颊侧骨板完整（厚度＞4mm）、根尖位置深在（切除距离＞4mm）的术中定位困难病例。

尽管机器人辅助显微根尖手术在精度与稳定性方面展现出巨大潜力，但其广泛的临床应用仍面临着一系列技术与临床层面的多维度挑战。

目前机器人辅助技术在集成与临床适配性能方面还有待提高，现有系统体积庞大，对诊室空间与无菌管理要求高；术前配准流程繁琐，显著延长了手术的总体时间。    

在技术执行层面，机械臂的刚性结构在狭小口内灵活性不足，且对患者张口度要求严格。目前器械兼容性局限于环钻，仅能辅助去骨与切除，后续根面修整、倒预备与倒充填仍完全依赖自由手，尚未实现手术全流程辅助。高级别临床证据依然匮乏，结论多基于体外研究或病例报告。软件的智能化不足，尚缺乏基于实时数据的决策支持与风险预警。此外，系统的实时动态跟踪与容错机制有待完善，对于术中突发状况的应对能力需进一步验证。

设备采购、维护及运营成本高昂，构成普及推广的主要经济障碍。目前其成本效益主要体现在复杂病例的疗效与安全性提升，而非常规手术的效率优化。

机器人辅助技术平台将不断向小型化、智能化与柔性化演进，硬件上开发更紧凑、集成设备，探索多自由度柔性机械臂以增强操作灵巧性；软件层面深度融合人工智能与增强现实（AR），实现术中实时数据处理、风险预警与虚拟信息叠加入真实术野，实现精准引导。手术流程也会向全周期集成解决方案不断拓展。未来机器人应成为覆盖全流程的智能平台，兼容超声工作尖等精密器械，集成视觉与力反馈系统，协助完成从开窗、根面修整到倒预备与材料递送的系列操作，推动手术全程数字化与标准化。Martinho等已为动态导航下的全流程辅助提供初步验证，为机器人技术发展提供参考。

机器人辅助显微根尖手术正处在从技术验证走向临床成熟的关键阶段，机器人将不再仅是精准的执行工具，通过深度学习与多模态数据融合，机器人系统可构建个性化手术知识库，针对如紧邻神经管、上颌窦的磨牙，骨壁完整根尖位置深等的高难度病例提供实时导航、风险预警与决策支持，实现从“执行辅助”到“智能决策”的跨越，全面提升复杂根尖手术的诊疗水平。

机器人辅助显微根尖手术的出现，标志着显微牙髓外科迈向精准化、数字化的重要进展。本文系统阐述了机器人辅助显微根尖手术“脑‑眼‑手”协同工作原理，总结了在精度、稳定性及复杂病例适用性方面的优势，同时也客观指出其在技术集成、临床证据与成本效益等方面面临的挑战。未来技术发展需着力突破现有局限，这既依赖于工程技术创新，也离不开临床专家与工程师的紧密协作。随着平台演进与智能化提升，机器人辅助技术有望引领显微根尖手术走向更精准、可预测、智能化的新时代。