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5G机器人:让骨科手术“快准稳”

发布时间:2019-10-14
责任编辑:王亚鹏
来源:中国皇家国际资讯网

摘要:“天玑”骨科手术机器人,用于四肢、骨盆骨折以及脊柱全节段(颈椎、胸椎、腰椎、骶椎)手术,精度误差小于1毫米,性能指标及临床效果均达到世界领先水平。它正是基于“产、学、研、医”多方合作的产物:院校专注于基础共性技术研究,为产品开发提供支撑;医院负责提出临床需求,进行临床应用验证;北京天智航医疗科技股份有限公司则负责突破产品研究的关键技术,实现科技成果产业化。

  近日,北京积水潭医院院长田伟通过5G远程控制技术,使用“天玑”骨科手术机器人,为远在3500公里外的新疆克拉玛依市医院的一位腰椎滑脱症的患者成功实施了微创复位固定手术。

  “天玑”骨科手术机器人,用于四肢、骨盆骨折以及脊柱全节段(颈椎、胸椎、腰椎、骶椎)手术,精度误差小于1毫米,性能指标及临床效果均达到世界领先水平。它正是基于“产、学、研、医”多方合作的产物:院校专注于基础共性技术研究,为产品开发提供支撑;医院负责提出临床需求,进行临床应用验证;北京天智航医疗科技股份有限公司(下称天智航公司)则负责突破产品研究的关键技术,实现科技成果产业化。

  创新技术 突破手术难题

  “不同于表面软组织,骨科的手术更像是在一个坚硬的暗箱内操作,需要深层三维空间的精确定位。骨头深部有很多重要的神经血管,特别是在脊柱部分,一旦螺钉打不准,碰到血管就会导致病人大出血,碰到神经则很可能导致瘫痪。”田伟曾总结骨科手术的三大难题--看不见、打不准、拿不稳。看不见,是指人眼无法看到内部结构;打不准,是指打螺钉时,人手的稳定性和操作精度不够;拿不稳,则是指很多因素都会影响医生的稳定发挥。

  在医学领域,脊柱和骨盆髋臼一直是骨科手术界难啃的“骨头”。能在手术中实时捕捉手术器械和患者位姿信息,保证医生植入物通道正确,确保手术质量及效果,一直是骨科医生最为迫切的需求。传统手术中,医生可以借助X光射线通过透视看到骨骼,但平面的X光片无法让医生实现精准的立体空间定位,较大的辐射也为手术的安全性增加了隐患。同时,有的医疗机器人通过微创的方法可以实施复杂的外科手术,但看不见深部组织,也无法应用于骨科手术中。

  “天玑”骨科手术机器人恰好解决了上述难题。“‘天玑’骨科手术机器人系统由机械臂主机、光学跟踪系统、主控台车构成。”天智航公司相关技术人员向中国皇家国际报记者介绍,光学跟踪系统监控肌肉骨骼深处和每一个手术环节;机械臂运动灵活、操作稳定,能达到亚毫米的精度;而机器人的大脑,即主控电脑系统,将医生的治疗想法传达给上述两个设备,帮助医生规划手术路径。

  以骨盆骨折修复手术为例,传统的手术方法为“开放式钢板内固定手术”,不仅存在前后联合切口大、手术时间长、术中出血量相对较大等问题,而且手术中需要在体内装入多块接骨板,病人承受较多生理上的痛苦。而在“天玑”辅助的手术中,医生可以采用“通道螺钉内固定术”,精确地完成多根螺钉的置入操作。手术中,医生在计算机屏幕上设计好钉道,系统自动计算出钉道的空间位置,机械臂将手术工具精确定位到手术位置,医生便可轻松完成螺钉的精准、安全植入。与“开放式钢板内固定手术”相比,“天玑”辅助的手术以螺钉取代接骨板,采用微创模式,患者的软组织损伤小、手术切口小、出血量少、安全性高、康复周期短,在降低手术痛苦、提高手术安全性的同时,也减少了医疗费用支出。对于上颈椎疾病、脊柱畸形、脊柱翻修、骨盆及髋臼等常规手术中难以置钉的患者,以及一些因骨质疏松而不便进行多次进钉尝试的患者来说,机器人辅助手术无疑是最佳的选择。

  布局专利 构建技术壁垒

  一直致力于骨科机器人技术产业化的天智航公司,经十余年自主研发的骨科手术机器人“天玑”,帮助医生突破了颈椎手术的禁区,完成了许多曾经不可能完成的手术。

  然而,这一切成就的取得也并非一帆风顺。从2000年起,临床专家与工程专家进行了思想碰撞,开始骨科机器人的科技探索,为天智航公司的诞生奠定了基础。为了将实验室与临床的研究成果向市场转化,天智航公司于2005年成立。2009年3月,第一代骨科手术机器人问世,但因为操作繁琐、适应症少、临床作用有限,并未得到一线医生的青睐。2012年,天智航公司推出第二代骨科手术机器人,适应症范围从长骨扩展到骨盆,但依然做不了难度更高的脊柱手术。最终,天智航公司通过建立“产、学、研、医”创新研发体系,汇聚医用机器人领域的创新资源,依托“医疗机器人国家地方联合工程研究中心”,建立了稳定高效的协同创新团队,与北京航空航天大学、清华大学等国内外优秀大学、科研院所,及北京积水潭医院、解放军总医院等临床机构广泛合作,经历了艰苦的三轮产品升级,才有了“天玑”骨科手术机器人的惊艳亮相。

  “在骨科手术机器人研发过程中,公司有专门人员进行专利检索,一方面可避免专利侵权风险,另一方面对公司的研发成果能及时进行保护。”天智航公司相关负责人向记者介绍。目前,天智航公司逐渐形成了研发项目落地机制,为产品战略和研发计划的实施提供了充分的法律保障,同时在国内外做好专利布局,为公司在手术机器人领域积累了大量的技术储备。

  据了解,截至今年上半年,天智航公司已提交专利申请113件,其中62件已获得授权。除此之外,天智航公司还对骨科机器人控制系统在内的23个软件进行了软件著作权登记。以此为基础,天智航公司构建起在骨科手术机器人领域的技术壁垒。

  深度结合 促进成果转化

  天智航公司的成功得益于产学研医的深度结合:临床医生提出产品需求并对产品提供临床验证,研发人员深究技术提出解决方案,公司产业化团队负责产业化开发和产品生产并最终服务于临床需求。

  手术机器人是一项门槛极高的行业,而“天玑”的出现,不仅打破了发达国家的垄断,更闯出了一番新天地。如今,“天玑”骨科手术机器人已在全国20余个省、市、自治区的40余家医院实现常规临床应用,开展机器人辅助手术超过3800例。随着5G网络和通信技术的参与,“天玑”骨科机器人参与的手术进一步突破了地域、时间的限制,让更多的患者受惠于先进的医疗技术。

  田伟曾动情地说:“从我内心深处来讲,希望有一天,技术能够精准到我们不用再去填写知情同意书,不让病人和家属经受这样的磨难。”科技的发展离不开人的需求,医疗智能技术的发展更是为了人类健康的终极目标。正如田伟所说,随着科技不断发展,先进技术迭代更新,更加精准、微创、智能的手术环境,指日可待。(记者:刘仁

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