全年45000臺!這一數(shù)字將北京積水潭醫(yī)院送上全世界單個醫(yī)院骨科手術(shù)量最大的位置。

　　“自有骨科手術(shù)開始，如何看到深層內(nèi)部結(jié)構(gòu)并準(zhǔn)確操作、同時還不傷到其他組織，是最大的難題。”中華醫(yī)學(xué)會骨科學(xué)分會主任委員、北京積水潭醫(yī)院院長田偉說。

　　2016年12月18日，中華醫(yī)學(xué)會第十八屆骨科學(xué)術(shù)會議暨第十一屆COA國際學(xué)術(shù)大會上，田偉站在天智航公司展臺前，為到訪的國外同行和圍觀群眾演示骨科手術(shù)的“新式武器”。

　　圖① 中華醫(yī)學(xué)會第十八屆骨科學(xué)術(shù)會議上，積水潭醫(yī)院院長田偉(右一)向外國專家介紹“天璣”骨科機器人。 張序慶攝

　　圖② 積水潭醫(yī)院脊柱外科副主任劉亞軍用脊柱模型介紹上頸椎手術(shù)的危險性。 經(jīng)濟日報記者 陳瑩瑩攝

　　圖③ “天璣”骨科手術(shù)機器人。 (資料圖片)

　　這臺名為“天璣”的第三代國產(chǎn)骨科手術(shù)機器人，是世界上唯一一個能夠開展四肢、骨盆骨折以及脊柱全節(jié)段(頸椎、胸椎、腰椎、骶椎)手術(shù)的骨科機器人系統(tǒng)。

　　為“天璣”這一刻的亮相，北京積水潭醫(yī)院、北京航空航天大學(xué)、天智航公司與中科院深圳先進技術(shù)研究院，已經(jīng)醞釀了15年。

　　直擊難題

　　“不同于表面軟組織，骨科的手術(shù)更像是在一個堅硬的暗箱內(nèi)操作，所以需要深層三維空間的精確定位。”田偉總結(jié)了骨科手術(shù)的三大難題：看不見、打不準(zhǔn)、拿不穩(wěn)。

　　看不見——人眼無法看到內(nèi)部結(jié)構(gòu);打不準(zhǔn)——打螺釘時，人手的穩(wěn)定性和操作精度不夠;拿不穩(wěn)——很多因素都會影響醫(yī)生的穩(wěn)定發(fā)揮。

　　X光射線的使用，可以讓醫(yī)生在手術(shù)中通過透視看到骨頭，但缺少立體空間定位，還有讓醫(yī)生患上放射病的隱患;以達芬奇為代表的醫(yī)療機器人，擅長縫合與剝離、但看不見深部組織，骨科手術(shù)用不上。

　　能有一雙可以透視的眼睛看清人體內(nèi)部結(jié)構(gòu)、能有一條穩(wěn)定的操作路徑保證手術(shù)質(zhì)量，是骨科醫(yī)生的需求和痛點。

　　在北京航空航天大學(xué)教授、北京智慧制造研究院院長王田苗看來，這種痛點來自于醫(yī)生在傳統(tǒng)臨床手術(shù)中遇到的問題，用新技術(shù)和新設(shè)備解決痛點，正是創(chuàng)新的意義所在。

　　2002年，王田苗團隊開始與積水潭醫(yī)院一起，研究適用于創(chuàng)傷骨科的手術(shù)機器人。他試圖站在醫(yī)生的角度解決兩個問題：其一，病人定位精度怎么解決?其二，有沒有可能減少對病人和醫(yī)生的X光輻射?雙平面機器人的設(shè)計、手術(shù)操作流程的優(yōu)化和遠距離控制，逐一解決了這些問題。

　　為將實驗室與臨床的研究成果向市場轉(zhuǎn)化，天智航公司于2005年成立。

　　“10多年前，產(chǎn)學(xué)研醫(yī)可沒有現(xiàn)在那么時髦，實驗室的產(chǎn)品很多、醫(yī)生的想法很多，但真正把實驗室技術(shù)與一線需求結(jié)合起來形成有實用價值的科技成果則少之又少。”北京天智航醫(yī)療科技股份有限公司董事、副總經(jīng)理王彬彬說，這家為了骨科手術(shù)機器人成果轉(zhuǎn)化而成立的公司，目的只有一個：把醫(yī)生的思路、需求和技術(shù)端相結(jié)合，最終積淀在產(chǎn)品上。

　　2009年3月份，第一代骨科手術(shù)機器人問世，但因為操作繁瑣、適應(yīng)癥少、臨床作用有限，難以得到一線醫(yī)生的青睞。

　　2012年，天智航公司推出第二代骨科手術(shù)機器人，適應(yīng)癥范圍從長骨擴展到骨盆，但依然做不了難度更高的脊柱手術(shù)。

　　路向何方

　　假如骨科手術(shù)機器人的適應(yīng)癥范圍沒有大幅拓展，將很難做到國際領(lǐng)先。市場上的手術(shù)機器人都面臨同一個問題：視野。沒有眼睛的骨科手術(shù)機器人，下一步該往哪里走?

　　幾乎和創(chuàng)傷骨科機器人的研究同步，2002年，北京積水潭醫(yī)院在國內(nèi)率先引進計算機導(dǎo)航輔助手術(shù)技術(shù)。以脊柱外科為代表的科室，一直在試圖解決手術(shù)中“眼”的問題。

　　北京積水潭醫(yī)院脊柱外科副主任劉亞軍告訴記者，骨科手術(shù)最怕螺釘打到神經(jīng)上、血管上，不同年代的骨科大夫都在通過不同的方法來提高手術(shù)精度、降低手術(shù)風(fēng)險。

　　在北京積水潭醫(yī)院，隨著導(dǎo)航輔助手術(shù)例數(shù)的增長，越來越多的一線醫(yī)生和科室加入了使用導(dǎo)航開展手術(shù)的行列。經(jīng)過多年的鉆研，導(dǎo)航的臨床精度縮小至1毫米，已經(jīng)能夠滿足頸胸椎等對精度要求極為苛刻部位的手術(shù)條件，還帶來了3個好處：高危手術(shù)安全化、常規(guī)手術(shù)微創(chuàng)化、減少對醫(yī)生經(jīng)驗的依賴。

　　“我們已經(jīng)有了可以透視的眼睛，就缺少一雙精準(zhǔn)而不知疲倦的手。”劉亞軍笑言。

　　導(dǎo)航，能讓釘子打“準(zhǔn)”;機器人，能讓醫(yī)生手“穩(wěn)”。作為脊柱外科的權(quán)威專家，田偉提出新方案：能否把導(dǎo)航和機器人的研究結(jié)合起來?用導(dǎo)航技術(shù)解決視野問題，用機器人系統(tǒng)解決操作問題。

　　一個基于3D影像的骨科機器人構(gòu)想就此形成，從2013年底開始，“手眼合一”的進程迅速向前推進。

　　“以田偉為代表的脊柱外科大夫使用計算機輔助導(dǎo)航系統(tǒng)已經(jīng)非常成熟，為了提高手術(shù)精度和操作方便，他們大膽運用我們在機器人方面的研究，并給出了體系結(jié)構(gòu)、流程標(biāo)準(zhǔn)和定位方法。”王田苗說。

　　不忘初心

　　2015年8月12日，世界上第一例復(fù)雜上頸椎畸形機器人輔助內(nèi)固定手術(shù)在北京積水潭醫(yī)院實施，主刀醫(yī)生是田偉。

　　上頸椎，是世界上公認(rèn)最難、最危險的手術(shù)部位。手術(shù)中很容易把釘子打到神經(jīng)上或大血管里：椎動脈堵，會引發(fā)腦梗;椎動脈破，會大出血;打到脊髓傷了神經(jīng)，病人會立馬癱瘓。

　　這名43歲的男性患者，嚴(yán)重寰樞椎先天畸形合并顱底凹陷，已經(jīng)被多家醫(yī)院拒之門外。通過CT掃描圖像找螺釘通道，醫(yī)生發(fā)現(xiàn)右側(cè)完全無路可走，只有左側(cè)有一條緊挨大動脈和脊髓、僅剩4毫米寬的釘?shù)馈?/p>

　　這例手術(shù)的精度需求，完全超越了人的能力。手術(shù)現(xiàn)場，C型臂對全麻的患者實行三維影像掃描，圖像被同步傳輸至骨科手術(shù)機器人系統(tǒng)。田偉在導(dǎo)航系統(tǒng)屏幕上設(shè)計好釘?shù)?，機器人的機械臂將手術(shù)工具精確定位到手術(shù)位置，套筒指向目的釘?shù)赖倪M釘點。田偉沿著套筒鉆入導(dǎo)針，插入患者身體內(nèi)部，確認(rèn)位置無誤后，再把一枚直徑4毫米的空心螺釘套進導(dǎo)針固定、拔出導(dǎo)針。之后，他對患者再次掃描，確認(rèn)螺釘位置與規(guī)劃的一致。

　　“醫(yī)療領(lǐng)域很難有世界領(lǐng)先的技術(shù)出現(xiàn)，但國產(chǎn)骨科機器人就實現(xiàn)了這樣的突破。”親歷整場手術(shù)的劉亞軍激動不已，“確實能幫到大夫，確實臨床非常需要”，他用兩個“確實”形容最新一代的骨科手術(shù)機器人產(chǎn)品。

　　5個月后，劉亞軍在門診接待了一位樞椎(頸椎第二截)骨折的小伙子。按照傳統(tǒng)手術(shù)方式，需要從病人后背切開一個至少15厘米的大口子、打一根特別斜的釘子，由于靠近豐富的靜脈沖和大血管，引發(fā)大出血的概率極高，醫(yī)生往往選擇放棄手術(shù)，給病人安一個外固定架回家休養(yǎng)。

　　這次，劉亞軍選擇了手術(shù)機器人。他在三維場景中設(shè)計好釘?shù)?，用一個1厘米切口的微創(chuàng)手術(shù)搞定一切。將病人術(shù)后圖像與設(shè)計的釘?shù)雷霰葘Γl(fā)現(xiàn)誤差小于1毫米。“毫厘不差”真正成為現(xiàn)實。

　　“作為醫(yī)生，我或許能把每一發(fā)子彈都打到靶子上，但不能保證每一次都正中靶心，機器人的使用能讓手術(shù)更完美。”劉亞軍說。

　　2016年年底，在拿到醫(yī)療機器人Ⅲ類器械注冊證兩天后，第三代骨科手術(shù)機器人“天璣”Tirobot閃亮登場第十一屆COA國際學(xué)術(shù)大會。

　　長期堅持產(chǎn)學(xué)研醫(yī)多方合作，被王田苗視為關(guān)鍵要素的重中之重。“從基本想法、形成模型到各種實驗，醫(yī)院和學(xué)校是創(chuàng)新的主力;但從系統(tǒng)到樣機、產(chǎn)品、拿到許可證和臨床推廣，則需要以醫(yī)院和企業(yè)為主、學(xué)校為輔。”王田苗說，要在這一領(lǐng)域取得成績，需要高校建立醫(yī)工交叉合作的機制、需要國家長期的經(jīng)費支持、需要社會金融生態(tài)環(huán)境的保證。

　　在王田苗看來，精度高、不受環(huán)境影響、可以記憶和比對手術(shù)方案的機器人，將發(fā)揮越來越重要的作用。但它只是作為工具提供參考意見，根據(jù)情況作出判斷、決定手術(shù)方案和穿刺軌跡的醫(yī)生，仍將起決定性作用。

　　田偉則強調(diào)，醫(yī)療領(lǐng)域的創(chuàng)新需要以臨床醫(yī)生為主導(dǎo)，從一開始就得多方合作，想法來自臨床、研究單位將其變?yōu)楝F(xiàn)實、企業(yè)參與進來將研究轉(zhuǎn)化成產(chǎn)品和商品。

　　“以臨床為中心，結(jié)合研究單位與企業(yè)，創(chuàng)新才能向前推進與轉(zhuǎn)化，不再停留在實驗室里或者論文中，而是真正轉(zhuǎn)化成生產(chǎn)力。”田偉說。