它沒有龐大的軀干，卻有著一對可多維度轉(zhuǎn)動的靈活機器臂；它沒裝GPS，卻能憑借影像導(dǎo)航，將螺釘精準(zhǔn)置入患者的身體中，為骨傷患者帶來快速治愈疾病的希望。日前，北京積水潭醫(yī)院攜手多家單位基于影像導(dǎo)航和機器人技術(shù)創(chuàng)立的智能骨科手術(shù)項目獲得2014年度北京市科學(xué)技術(shù)獎一等獎，該技術(shù)被認為開創(chuàng)了骨外科治療智能化和微創(chuàng)化新時代。

項目名稱

骨科疾病是臨床常見病和多發(fā)病，骨科手術(shù)治療的核心瓶頸問題是術(shù)者視野和操作的局限性。針對上述問題，由北京積水潭醫(yī)院田偉院長牽頭成立的項目組歷經(jīng)12年，醫(yī)工企緊密結(jié)合，在38項國家和省部級課題支持下，明確了智能骨科手術(shù)操作規(guī)范，突破了影像導(dǎo)航、手術(shù)機器人、遠程遙操作等關(guān)鍵技術(shù)群，形成了一套符合我國臨床實際、擁有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的智能骨科手術(shù)體系，實現(xiàn)了復(fù)雜手術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化、常規(guī)手術(shù)微創(chuàng)化、關(guān)鍵操作智能化，極大地改善了手術(shù)效果。

揭秘

醫(yī)生動鼠標(biāo)機器人“操刀”

面對傳統(tǒng)骨科手術(shù)損傷大、并發(fā)癥多、主要依賴醫(yī)生經(jīng)驗等諸多問題，北京積水潭醫(yī)院田偉院長在十幾年前就開始著手構(gòu)建智能骨科體系?，F(xiàn)在的智能骨科機器人就是由北京積水潭醫(yī)院與北京航空航天大學(xué)、中國科學(xué)院深圳先進技術(shù)研究院、北京天智航公司等單位共同發(fā)明的。

骨科機器人是如何做手術(shù)的呢？在醫(yī)療機器人北京市工程實驗室里，技術(shù)人員向記者介紹了機器人手術(shù)過程。以骨折為例，手術(shù)中，醫(yī)生首先利用牽引床進行骨折的閉合復(fù)位，然后將透視機采集的X線影像傳輸?shù)綑C器人導(dǎo)航系統(tǒng)工作站。計算機操作界面中，通過簡單點擊鼠標(biāo)就可完成螺釘置入位置、方向及長度的手術(shù)規(guī)劃，從而指揮機器人的機械臂自動完成空心釘置入的精確定位，醫(yī)生僅需按照機器人的導(dǎo)航定向完成螺釘置入即順利完成手術(shù)。

技術(shù)人員稱，骨科機器人主要由控制系統(tǒng)和執(zhí)行系統(tǒng)兩部分構(gòu)成，控制系統(tǒng)是包含手術(shù)規(guī)劃功能的計算機系統(tǒng)，相當(dāng)于機器人的“大腦”，執(zhí)行系統(tǒng)是一雙可多維度移動的機械臂，相當(dāng)于機器人的“手臂”，手術(shù)過程中“大腦”和“手臂”通過互相配合來輔助醫(yī)生完成手術(shù)。對于比較復(fù)雜的脊柱手術(shù)，病人最擔(dān)心的就是螺釘打入椎管內(nèi)，有可能造成癱瘓等嚴(yán)重并發(fā)癥。現(xiàn)在，這種手術(shù)也可以在機器人靈巧穩(wěn)定的手臂操作下，微創(chuàng)進行了。

準(zhǔn)度超醫(yī)生手術(shù)不打顫

在人們的印象中，做手術(shù)要找經(jīng)驗豐富的醫(yī)生手術(shù)效果才有保障，不過有的時候，經(jīng)驗豐富的醫(yī)生也比不上機器人的精準(zhǔn)。“人的手都會疲勞，有時候稍微哆嗦一下，手術(shù)的效果就會大打折扣，而機器人輔助就可以很大地提高手術(shù)的穩(wěn)定性，使骨科醫(yī)生打出的釘子更加精準(zhǔn)”，積水潭醫(yī)院脊柱外科副主任醫(yī)師劉亞軍表示。

劉亞軍稱，機器人輔助骨科手術(shù)應(yīng)用計算機，把患者的影像資料如X光片、CT、核磁等進行疊加的分析處理，然后根據(jù)分析結(jié)果，控制機器臂完成一些醫(yī)生不能完成或完成得不好的動作和步驟，很好地解決了傳統(tǒng)手術(shù)中遇到的難題。

導(dǎo)航定位精患者輻射少

目前，骨病患者接受傳統(tǒng)骨科手術(shù)要先借助X線診斷設(shè)備，經(jīng)反復(fù)透視，然后依靠醫(yī)生的空間想象和徒手操作確定螺釘置入路徑。這種方法一方面會使患者和醫(yī)生長時間暴露于X射線，接受大量的輻射，另一方面，由于徒手操作無法實現(xiàn)精確的定位，螺釘置入的位置往往不能達到預(yù)期效果，從而出現(xiàn)骨折移位、骨折不愈合、神經(jīng)血管損傷等并發(fā)癥而導(dǎo)致手術(shù)失敗。

據(jù)劉亞軍介紹，骨科機器人導(dǎo)航定位系統(tǒng)用X光機從正面和側(cè)面對患者的傷骨拍攝圖像，或者利用患者的術(shù)前或術(shù)中三維圖像，經(jīng)過計算機的精密計算，確定內(nèi)固定螺釘?shù)奈恢?，引?dǎo)醫(yī)生完成螺釘?shù)捏w內(nèi)植入。“骨科機器人導(dǎo)航定位系統(tǒng)最大的優(yōu)點就是能明顯減少X射線照射次數(shù)，有效提高螺釘置入的準(zhǔn)確性，從而縮短手術(shù)時間，減少創(chuàng)傷和出血，避免并發(fā)癥的發(fā)生，真正實現(xiàn)骨折的微創(chuàng)內(nèi)固定治療。”

異地可操控及時救病患

我國幅員遼闊，但優(yōu)勢醫(yī)療資源主要集中在發(fā)達地區(qū)，很多邊遠地區(qū)的骨傷患者無法得到最為及時、有效的治療，很多患者因此致殘，留下終身遺憾。隨著互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，積水潭醫(yī)院開發(fā)出基于窄帶的遙規(guī)劃技術(shù)，實現(xiàn)了機器人輔助骨科遠程手術(shù)。

手術(shù)可在兩所異地醫(yī)院之間進行，就好比醫(yī)生的腦子在北京，醫(yī)生的手通過網(wǎng)絡(luò)和外地的機器人手臂連接起來。外地的機器人通過攝像機、話筒、電腦將手術(shù)現(xiàn)場所有的影像、聲音通過網(wǎng)絡(luò)傳回北京，由北京骨科專家進行手術(shù)規(guī)劃，并將規(guī)劃指令迅速返回手術(shù)現(xiàn)場，現(xiàn)場的機器人在專家的指揮下執(zhí)行手術(shù)動作。

遠程手術(shù)如果出現(xiàn)信號中斷怎么辦？對此，院方也有應(yīng)急預(yù)案，“為保證手術(shù)安全，我們將提前設(shè)計的手術(shù)規(guī)劃輸入機器人程序，這樣，在地震等自然災(zāi)害的情況下，即使網(wǎng)絡(luò)條件比較差或者中斷，也可以完成手術(shù)。”劉亞軍說。

對話

骨科機器人手術(shù)完成近2000例

問：目前機器人骨科手術(shù)已經(jīng)完成了多少例？手術(shù)成功率如何？

劉亞軍：2004年，我國首臺完全自主知識產(chǎn)權(quán)的骨科機器人，在積水潭醫(yī)院成功完成了我國第一臺機器人輔助骨科手術(shù)——脛骨骨折髓內(nèi)釘內(nèi)固定手術(shù)。截至目前，全國共完成近2000例骨科機器人手術(shù)臨床應(yīng)用。

北京積水潭醫(yī)院在長期的臨床實踐中，開發(fā)了多種新的手術(shù)技術(shù)，明顯地提高了手術(shù)的安全性和精確性。比如在高風(fēng)險的上頸椎內(nèi)固定手術(shù)，螺釘準(zhǔn)確率由79%提升至93%；骨盆骨折經(jīng)皮螺釘內(nèi)固定準(zhǔn)確率由76%提高到100%。

機器人手術(shù)減輕患者經(jīng)濟負擔(dān)

問：機器人手術(shù)費用是不是略高于非機器人手術(shù)？

劉亞軍：由于屬于高新技術(shù)，目前對于骨科機器人還沒有明確的收費標(biāo)準(zhǔn)。從整體的社會效益來看，機器人手術(shù)除了精準(zhǔn)、微創(chuàng)、患者恢復(fù)快，同時也可以減輕患者和家庭的負擔(dān)。與傳統(tǒng)手術(shù)相比，骨科機器人手術(shù)中減少透視73%，顯著降低醫(yī)患雙方輻射傷，減少了手術(shù)并發(fā)癥帶來的額外經(jīng)濟負擔(dān)和患者痛苦。以髖臼骨折智能化微創(chuàng)手術(shù)為例，原來需要昂貴的鈦板內(nèi)固定手術(shù)的病人現(xiàn)在只需幾枚螺釘就可以完成，費用大大降低，內(nèi)置物花費較傳統(tǒng)切開復(fù)位手術(shù)降低91.6%。

不斷創(chuàng)新開創(chuàng)智能骨科新時代

問：目前骨科機器人技術(shù)上和應(yīng)用上還存在哪些問題？未來骨科機器人應(yīng)該朝什么方向發(fā)展？

劉亞軍：首先，導(dǎo)航和機器人技術(shù)本身有很多關(guān)鍵點還需要時間去突破。導(dǎo)航技術(shù)臨床應(yīng)用時間比較早，目前面對的最大問題就是醫(yī)生的操作問題，醫(yī)生需要熟練地掌握導(dǎo)航使用方法，避免臨床應(yīng)用中出現(xiàn)誤差。

而機器人技術(shù)目前臨床應(yīng)用范圍還比較窄，現(xiàn)在主要用于骨折手術(shù)，一些過于復(fù)雜和危險的手術(shù)暫時還不能做，未來隨著技術(shù)的不斷完善，骨科機器人可以進行更多類型的骨科手術(shù)。

未來智能骨科系統(tǒng)的應(yīng)用想要更好地發(fā)展，需要業(yè)界共同朝這個方向努力。我們建立了一個體系，大家都可以學(xué)習(xí)，希望業(yè)內(nèi)其他醫(yī)院或機構(gòu)可以提出更多的想法和觀點，做一些創(chuàng)新的事情，在吸收他人先進知識的基礎(chǔ)上做到更好。

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