现如今，智能机器人已经参与到我们生产和生活中的方方面面。近日，在北京亦庄举办的世界机器人大会的博览会上，有一款医疗机器人赚足了眼球，慕名前来展台参观咨询的观众络绎不绝。就连国务院副总理刘鹤、全国政协副主席万钢、工信部副部长辛国斌等领导和嘉宾都对它赞不绝口。这就是第三代国产骨科手术机器人“天玑?”。那么，它究竟是如何完成骨科手术的?与传统手术相比，骨科手术机器人有着哪些优势?下面就让我们来了解一下这位骨科手术机器人的前世今生吧。
左上：国务院副总理刘鹤，政协副主席万钢等中外领导嘉宾莅临天玑?展台；
右上：国务院副总理刘鹤听取天智航董事长张送根介绍天玑?骨科手术机器人；
左下：工信部辛国斌副部长在讲话中高度评价天玑?骨科手术机器人；
右下：天玑?骨科手术机器人吸引了大批观众。
“自有骨科手术开始，如何看到深层内部结构并准确操作、同时还不伤到其他组织，是最大的难题。”中华医学会骨科学分会主任委员、医院田伟院长说，“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，所以需要深层三维空间的精确定位。”田伟院长总结了骨科手术的三大难题：看不见、打不准、拿不稳。
看不见——人眼无法看到内部结构；
打不准——打螺钉时，人手的稳定性和操作精度不够；
拿不稳——很多因素都会影响医生的稳定发挥。
医院田伟院长在检查患者病情
虽然X光射线的使用，可以让医生在手术中通过透视看到骨头，但缺少立体空间定位，还有让医生患上放射病的隐患。能有一双可以透视的眼睛看清人体内部结构、能有一条稳定的操作路径保证手术质量，是骨科医生的需求和痛点。
在北京航空航天大学教授、北京智慧制造研究院院长王田苗看来，这种痛点来自于医生在传统临床手术中遇到的问题，用新技术和新设备解决痛点，正是创新的意义所在。
北京航空航天大学教授、北京智慧制造研究院院长王田苗
据介绍，第三代国产骨科手术机器人“天玑?”由医院、北京航空航天大学、北京天智航公司、中国科学院历经15年的联合研发，是目前国际上唯一能够开展脊柱全节段、骨盆及四肢骨折手术的骨科手术机器人系统，在骨科手术机器人技术领域处于国际领先水平。
“天玑?”使用了2D与3D图像精确配准、机器人随动算法、综合避障算法等高新技术，能够通过三维影像与计算机导航系统进行精准定位，令手术精度达亚毫米级。
那么，“天玑?”是如何完成骨科手术的呢?田伟院长给我们举了这样一个病例：一名43岁的男性患者，严重寰枢椎先天畸形合并颅底凹陷。但他需要手术的部位——上颈椎，是世界上公认最难、最危险的手术部位。手术中很容易把钉子打到神经上或大血管里：椎动脉堵，会引发脑梗；椎动脉破，会大出血；打到脊髓伤了神经，病人会立马瘫痪。病人几番辗转，医院拒之门外。
通过CT扫描图像找螺钉通道，医生发现右侧完全无路可走，只有左侧有一条紧挨大动脉和脊髓、仅剩4毫米宽的钉道。这例手术的精度需求，完全超越了人的能力。于是，田伟院长选择了天玑?骨科手术机器人前来帮忙。
田伟院长使用天玑骨科手术机器人做手术
手术现场，C型臂对全麻的患者实行三维影像扫描，图像被同步传输至骨科手术机器人系统。田伟院长在导航系统屏幕上设计好钉道，天玑?的机械臂将手术工具精确定位到手术位置，套筒指向目的钉道的进钉点。接下来沿着套筒钻入导针，插入患者身体内部，确认位置无误后，再把一枚直径4毫米的空心螺钉套进导针固定、拔出导针。之后，他对患者再次扫描，确认螺钉位置与规划的完全一致！
左上：医院田伟院长向世界展示天玑?骨科手术机器人；左下：医院刘亚军主任讲解颈椎手术的困难之处；右侧：第三代天玑?骨科手术机器人图片
医院刘亚军主任曾在门诊接待了一位枢椎（颈椎第二节）骨折的小伙子。按照传统手术方式，需要从病人颈部后方切开一个至少15厘米的大口子、打一根特别斜的钉子，由于靠近丰富的静脉丛和大血管，引发大出血的概率极高，医生往往选择放弃手术，给病人安一个外固定架回家休养。
但这次，刘亚军主任选择了骨科手术机器人。他在三维场景中设计好钉道，仅用一个1厘米切口的微创手术搞定一切。将病人术后图像与设计的钉道做比对，他发现误差小于1毫米。“毫厘不差”真正成为现实。
“作为医生，我或许能把每一发子弹都打到靶子上，但不能保证每一次都正中靶心，机器人的使用能让手术更完美。”刘亚军主任说。
北京天智航医疗科技股份有限公司董事长秘书邢玉柱介绍，与传统手术相比，天玑?骨科手术机器人有明显优势。应用骨科手术机器人开展手术能够提升手术精度，减少术中辐射，提高手术效率，并具有减少术中失血量和组织微创等优势。实现复杂手术标准化、常规手术微创化、关键操作智能化。此外，“天玑”骨科手术机器人还具备外部通讯系统，可以通过远程的服务平台提供智能医学技术培训、远程手术指导等服务。
邢玉柱强调，天智航的成功主要得益于医工企的深度结合：临床医生提出产品需求并对产品提供临床验证，工程技术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。只有这样，才能把一种创新的技术转化成稳定、可靠、能够拿到认证和许可的产品并最终上市。
在北航王田苗教授看来，精度高、不受环境影响、可以记忆和比对手术方案的机器人，将发挥越来越重要的作用。但它只是作为工具提供参考意见，根据情况作出判断、决定手术方案和穿刺轨迹的医生，仍将起决定性作用。
田伟院长也强调，医疗领域的创新需要以临床医生为主导，从一开始就得多方合作。“以临床为中心，结合研究单位与企业，创新才能向前推进与转化，不再停留在实验室里或者论文中，而是真正转化成生产力。”田伟院长说。
天玑?骨科手术机器人整合了医工智慧，让骨科手术向智能化、精准化、微创化的方向迈进。希望天玑?骨科手术机器人未来能帮助更多医生，造福更多患者。
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