天智航如何用医疗机器人的妙手为骨科手

奇迹医疗蛇口自贸区报道:在资本退潮的态势下,寻医问药、好大夫、就医等平台相继传出了转型或者裁员的消息,整个移动医疗行业似乎开始走向寒冬,但医护人员匮乏的痛点却始终没有得到妥善解决。而如今随着人工智能的发展,辅助医护人员工作的医疗机器人正逐步走进人们的视野。

国际机器人联合会(IFR)曾预测,到年全球医疗机器人的销量将会达到台,年均复合增长率将达34.4%。董事会秘书邢玉柱表示,医疗机器人按照用途的不同目前主要可分为手术机器人、康复及护理机器人、转运机器人和诊断机器人几大类。

这其中,天智航主要是以骨科手术机器人为核心,为医疗机构提供智能微创手术中心整体解决方案。目前骨科机器人已经研发至第三代。第一代骨科机器人产品主要应用于长骨骨折;第二代骨科机器人产品应用于骨盆骨折、股骨颈骨折等创伤骨科手术;第三代骨科机器人天玑则是平台型产品,产品适应症覆盖了骨盆骨折等创伤手术及全节段脊柱外科手术,已经于年11月16日取得国家食品药品监督管理总局颁发的医疗器械注册许可证。

据《中国外科年鉴》统计,中国每年骨创伤病例高达万例,需要手术治疗高达79.35%。由此可见,骨科疾病是我国临床常见病和多发病。然而由于骨骼的不可见性和高强度、多场次的手术易造成医生状态的不稳定,使骨科手术的准确性性和稳定性难以保持。针对前者,目前市面上解决方法是采取术中透视,但强度大的X射线暴露对患者与医生都会有影响。

表示,骨科机器人的价值,就是引领骨科治疗迈入机器人智能辅助的精准时代。骨科机器人的作用就是把手术过程中对医生能力、标准化程度要求最高且重复性的一部分工作由机器人辅助完成,既实现了手术的精准性又可以减少医护人员受到辐射的影响。同时,骨科医疗机器人具有远程手术功能,远程专家可通过互联网为有需求的医疗机构提供远程手术“遥规划”,这将有助于解决基层医疗机构及边远地区医疗专家不足的医疗核心痛点。

据了解,“天玑”骨科手术机器人是天智航公司开发的第三代骨科机器人系统,由操作手(相当于医生的手)、控制系统(相当于医生大脑)、导航系统(相当于医生的眼睛)和各种配套手术器械组成。官方称“天玑”是国际上唯一能够开展创伤骨科、脊柱外科手术的骨科机器人系统,在多模图像配准、机器人控制、患者实时跟踪和路径自动补偿等关键技术实现了重大突破,应用天玑骨科手术机器人开展手术,可提升手术精度,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。

手术机器人的细分领域有软组织操作机器人和硬组织定位机器人两种。众所周知,达芬奇手术机器人在软组织操作机器人领域处于领先地位,截至年其全球装机量约为台,年手术量高达57万台,几乎处于垄断地位。天智航则专注于硬组织定位机器人上。

邢玉柱向动点科技表示,公司当年之所以选择在硬组织定位机器人上进行研发主要考虑骨科疾病一般属于急症,患者无法从容选择医疗机构,临床需求迫切。目前除了天智航之外,像以色列Mazor的Renaissance机器人,法国Medtech的ROSA机器人也都属于硬组织定位机器人。

在医疗硬件领域,安全认证与临床试验是产品落地的两大关卡,医疗机器人也是如此。医疗机器人如果要上市,在中国就必须拿到中国的CFDA,而在认证、评价过程中,需要有大量检测和临床验证。如果无法证明产品是安全和有效的话,很多产品是没法取得认证并进入临床的。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未产品提供临床验证,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。

这也都体现了医疗机器人协同合作的重要性。据邢玉柱介绍,在创立之际,公司就与国内著名研究机构(北京航空航天大学、清华大学等)和骨科优势临床机构(医院、医院等)建立了长期战略合作关系。目前,天智航骨科手术机器人也已经在医院、医院、医院等10多家医疗机构得到应用,累计完成多例手术。

当问及天智航下代机器人是否会加入深度学习和视觉识别等技术时,邢玉柱表示,目前这些技术尚不成熟,公司已在研究额跟踪相关技术。手术机器人最重要的是保证安全和有效,目前在医疗领域机器人的作用主要还是辅助手术。

额跟踪技术指通过高精度光学相机监控术中机器人和患者的位置,一但发生偏差,会自动调整机器人手术路径。

路向何方

  假如骨科手术机器人的适应症范围没有大幅拓展,将很难做到国际领先。市场上的手术机器人都面临同一个问题:视野。没有眼睛的骨科手术机器人,下一步该往哪里走?

  几乎和创伤骨科机器人的研究同步,年,医院在国内率先引进计算机导航辅助手术技术。以脊柱外科为代表的科室,一直在试图解决手术中“眼”的问题。

  医院脊柱外科副主任刘亚军告诉记者,骨科手术最怕螺钉打到神经上、血管上,不同年代的骨科大夫都在通过不同的方法来提高手术精度、降低手术风险。

  在医院,随着导航辅助手术例数的增长,越来越多的一线医生和科室加入了使用导航开展手术的行列。经过多年的钻研,导航的临床精度缩小至1毫米,已经能够满足颈胸椎等对精度要求极为苛刻部位的手术条件,还带来了3个好处:高危手术安全化、常规手术微创化、减少对医生经验的依赖。

  “我们已经有了可以透视的眼睛,就缺少一双精准而不知疲倦的手。”刘亚军笑言。

  导航,能让钉子打“准”;机器人,能让医生手“稳”。作为脊柱外科的权威专家,田伟提出新方案:能否把导航和机器人的研究结合起来?用导航技术解决视野问题,用机器人系统解决操作问题。

  一个基于3D影像的骨科机器人构想就此形成,从年底开始,“手眼合一”的进程迅速向前推进。

  “以田伟为代表的脊柱外科大夫使用计算机辅助导航系统已经非常成熟,为了提高手术精度和操作方便,他们大胆运用我们在机器人方面的研究,并给出了体系结构、流程标准和定位方法。”王田苗说。

  不忘初心

  年8月12日,世界上第一例复杂上颈椎畸形机器人辅助内固定手术在医院实施,主刀医生是田伟。

  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。

  这名43岁的男性患者,严重寰枢椎先天畸形合并颅底凹陷,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。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。田伟在导航系统屏幕上设计好钉道,机器人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。田伟沿着套筒钻入导针,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一致。

  “医疗领域很难有世界领先的技术出现,但国产骨科机器人就实现了这样的突破。”亲历整场手术的刘亚军激动不已,“确实能帮到大夫,确实临床非常需要”,他用两个“确实”形容最新一代的骨科手术机器人产品。

  5个月后,刘亚军在门诊接待了一位枢椎(颈椎第二截)骨折的小伙子。按照传统手术方式,需要从病人后背切开一个至少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冲和大血管,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。

  这次,刘亚军选择了手术机器人。他在三维场景中设计好钉道,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。”刘亚军说。

  年年底,在拿到医疗机器人Ⅲ类器械注册证两天后,第三代骨科手术机器人“天玑”Tirobot闪亮登场第十一届COA国际学术大会。

  长期坚持产学研医多方合作,被王田苗视为关键要素的重中之重。“从基本想法、形成模型到各种实验,医院和学校是创新的主力;但从系统到样机、产品、拿到许可证和临床推广,医院和企业为主、学校为辅。”王田苗说,要在这一领域取得成绩,需要高校建立医工交叉合作的机制、需要国家长期的经费支持、需要社会金融生态环境的保证。

  在王田苗看来,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。

  田伟则强调,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,想法来自临床、研究单位将其变为现实、企业参与进来将研究转化成产品和商品。

  “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.

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长按







































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