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北京日报/2024.02.01/智联筋骨

发布时间:2024-02-01点击数 字体:

 个性化的3D打印假体模型、“未来感”的智能骨科手术机器人、超声骨动力产品……在2023年中国国际服务贸易交易会上,北京积水潭医院的展位成了健康卫生服务专题展上的“明星”,众多骨科“黑科技”吸睛无数。与此同时,该院围肘关节系列技术成果、智能化骨折复位机器人等多项重大科技成果平稳落地,仅去年一年转化合同额就达到近两亿元。

  “患者的需求,就是医生创新的原动力。”北京积水潭医院院长蒋协远说,这些骨科领域重大成果的推广应用,将为更多骨科疾病患者带去“花小钱,治大病”的希望与福音。

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蒋协远为患者进行肘关节诊查

  “小病”大治

  “肘关节是一个关乎生活质量‘大问题’的‘小关节’。”以骨科烧伤科见长的北京积水潭医院,每年仅接诊骨科门急诊患者就达上百万人次。从医38年来,蒋协远见过太多因肘关节创伤出现关节功能障碍、不稳定等并发症的患者,“想要吃饭,拿不起筷子;想要梳头,够不着梳子。连生活中最基本的动作都完不成,还谈什么生活质量?”

  “小关节”给患者带来的巨大生理、心理和经济负担,深深刺痛着蒋协远的医者仁心。“为患者排忧止痛”,这一信念驱动着他数年如一日,在创伤骨科基础上不断针对肘部损伤深入探索研究,并培养出了一支肘关节专业梯队。

  有这样一名年轻患者,让蒋协远印象深刻。2022年初,27岁的小凡(化名)出现在蒋协远的诊室时,距他因工作不慎造成肘关节骨折脱位已过去了两年半时间。其间,他先后5次在当地医院进行了手术,但效果都不尽如人意,前臂旋转功能完全受限。此后,他辗转来到北京积水潭医院,将这里当作他治疗的“最后一站”。

  伤痕累累的胳膊,疼痛、无力、活动受限,给小凡的生活和工作带来了极大的影响。“这样的生活太痛苦了,蒋院长,您能不能帮帮我?”面对小凡的求助,蒋协远反复权衡利弊,试图找到“最优解”——过去遇到这种问题,年老患者可以考虑进行人工全肘关节置换,“但这是一种牺牲力量来改善关节活动的治疗方式,术后患者持续持重要求不超过1千克。”而眼前的患者还很年轻,功能需求较高,全肘关节置换不能说是一种“上策”。同时,小凡存在肱骨远端和尺骨鹰嘴双侧关节软骨的缺失,也不支持通过取腹部真皮等间隔物来代替关节面的间隔式关节成形术。

  怎样才能既改善患者肘关节的活动度,又尽力保持上肢肌力呢?为解决小凡这类患者的困境,蒋协远带领团队查遍国内外文献,也没有找到答案。

  没有前车之鉴,何不辟路而行?蒋协远决定设计一种新的术式——肘关节表面置换定制假体植入术,在尽可能保留肱骨远端骨量的同时,保留内外侧韧带结构,以保持患者上肢肌力。而对于不愈合的尺骨近端,则采用附加钢板和取髂骨植骨处理。

  从提出设想到假体设计,再到生产改进,这其中最难的部分,是如何维持假体的稳定性,同时又能恢复关节的活动。只有把这看似矛盾的两个条件完美地结合在一起,才能真正改善患者的肘关节功能。

  蒋协远团队联合医疗科技公司,历时两个半月的设计和不断改良,终于打造出了适合小凡的植入假体,形成一套完善的治疗方案:以骨长入、侧方螺钉固定等方式来保持假体的稳定性,通过修复韧带来维持关节稳定性,再通过关节松解来改善关节活动。

  经过数月的等待,小凡终于迎来了盼望已久的时刻。2022414840分,全世界首例肘关节表面置换定制假体植入术在北京积水潭医院开台。蒋协远率团队经过两个多小时的努力,顺利完成手术。

  每一次从无到有的创举和至臻至善的求索,给患者带来的都是“重生”的希望。手术后,小凡肘关节的大部分功能得到了恢复,生活也可以自理,甚至又开始了正常工作。回院复查时,小凡和家人那激动的神情,让蒋协远至今难忘。

  如今,蒋协远团队每年要治疗1000多例复杂肘关节患者,是国内外处理肘关节脱位和并发症手术量最大的团队之一。除了肘关节表面置换定制假体植入术外,近年来,通过以患者需求为导向的研究,他还带领团队建立了适合国人的肘关节僵硬治疗模式,率先提出三维导航机器人辅助下肘关节旋转中心轴定位方案,完成世界首例肘关节双平面导航机器人手术和三维导航机器人手术,相关研究成果获国家科技进步二等奖、中华医学科技奖三等奖、北京医学科技奖二等奖、华夏医学科技奖三等奖、上海市科学技术奖一等奖、北京市科学技术奖三等奖等。

  “围绕肘关节临床诊疗难题,我们开发了一系列假体和数字技术,同时应用了3D打印骨缺损、骨填充、骨整形及部分关节面置换系统,填补了领域内的多项空白。”蒋协远说,目前,围肘关节相关技术正在加快推进成果转化,不少产品已经形成了量产。

  大病小治

  “过去,复杂的骨科手术只能依靠医生的经验,但手术时间长、工作量大,人总有疲劳的时候,怎样才能始终保持手术的精准呢?”蒋协远说,让医生在手术过程中看得更深、操作更准、坚持时间更长,这是北京积水潭医院积极推进手术机器人研发的原因,也是近年来医院在相关领域成绩频出的动力。

  走进位于北京积水潭医院新街口院区西一病区的智慧骨科研究型病房,5G远程超声机械臂、智能化骨盆骨折复位机器人、关节置换手术机器人、全膝关节置换测量系统……各色骨科手术“黑科技”夺人眼球,这些都是医院近年来科技创新与转化的成果,机器人手术也已成为该院骨科手术的常态。

  去年9月举行的2023年中国国际服务贸易交易会上,北京积水潭医院展示的一项从实验室走向市场的科技成果,受到了观众和国内外媒体的广泛关注。这就是该院副院长吴新宝团队依托医工企模式,历经10年完成研发转化的创新成果——智能化骨盆骨折复位机器人。

  “目前针对复杂、移位大的骨盆骨折,治疗手段还是以损伤较大的外科手术为主。手术中要求医生切开骨折部位,在布满血管神经的骨盆部位显露出骨折位置,并通过徒手操作复位骨折,最后使用钢板固定好骨盆。”吴新宝说,这种手术方式目前只能依靠医生经验,而且对患者损害大,容易发生大出血、重要神经损害、感染等多种影响术后功能恢复的并发症,严重情况下甚至危及患者生命。

  为了改变这种现状,吴新宝带领团队以临床需求为导向,开启了探索之路。从2014年开始,在国际上没有对标产品的情况下,团队依托骨科手术机器人医工交叉创新的经验,与北京航空航天大学紧密合作,制定了骨折复位机器人智能规划与自动控制研究方案。此后,又逐步攻克了三维实时配准、自动复位规划、机器人智能复位控制等核心技术,开发出全球首个能够实现骨盆骨折复位的手术机器人。

  此后经过数年3代样机迭代,数百次验证优化,该产品终于在2021年通过医疗器械产品检测。同年,北京积水潭医院完成30例智能化骨折复位机器人科研临床试验,闭合复位优良率高达96.7%,远超徒手手术治疗水平。

  在依靠智能化骨盆骨折复位机器人成功救治的患者中,有一位92岁的高龄患者,令整个团队记忆犹新。2022年,这位92岁的老人不慎骨盆骨折。老人伴有多种内科疾病,同时有严重的骨质疏松,使用传统的切开复位手术,老人家身体吃不消,很容易过不了手术这一关。如果选择卧床保守治疗,结果往往会更糟。

  救治陷入两难。经过多科室会诊和详细的术前计划,治疗团队决定使用智能化骨盆骨折复位机器人实施微创手术,利用机器人结构优势,实现移位骨折有效、稳定的把持。同时,利用系统的智能化复位功能,实现骨折的良好复位,并使用自行开发的加长全螺纹螺钉对骨折实施微创的稳定固定。

  结果令人惊喜——术后,老人很快借助辅助装置开始下地行走训练,拍片显示骨折复位良好。

  “这是智能化骨盆骨折复位机器人治疗的最大年龄患者,但绝不是个例。机器人对于高龄骨折患者有突出优势。”据介绍,该产品实现了骨科手术机器人从辅助定位导航到完成手术操作的技术飞跃,在全球范围率先实现在最高难度的骨盆骨折手术中的临床应用,填补了国际空白。在临床研究中,北京积水潭医院对多名80岁以上的高龄患者成功实施了机器人手术治疗,化解了高龄骨盆骨折微创治疗的难点,为老年患者带来了福音。

  智能化骨盆骨折复位机器人只是北京积水潭医院创新成果的一个缩影。

  “围绕手术机器人,我们已经形成了良好的创新生态,成立了骨科手术机器人北京市工程研究中心。同时,以此为契机,探索建立以临床需求驱动手术机器人转化的创新平台。”蒋协远说,骨科机器人的临床应用,在提高手术治疗效果的同时,还能降低术后并发症发生率,明显缩短患者术后康复时间。同时也能极大缩减手术耗材费用,降低治疗成本。

  “能尽快手术,就尽快手术;能做小手术,就不做大手术;能不做手术,就不做手术。”这是蒋协远38年来一直坚持的从医原则。他畅想,通过骨科机器人系列产品的产业化与临床推广,那个让医生“复杂病情,微创救治”,让患者“花小钱,治大病”的理想,或将很快实现。

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蒋协远应用手术机器人进行关节手术

由近及远

  202212月,北京积水潭医院获批国家骨科医学中心。国家中心要有国家中心的担当,我们希望以自己的技术,助力更多优质医疗服务下沉到基层医院、地方医院,为更多的患者带来希望。”

  蒋协远说,由于我国医疗资源分布不平衡,跨区域异地就医现象十分普遍,这无疑增加了就医难度和就医费用。同时,不合理的流向也使大医院的医疗优势得不到有效利用,无形中浪费了医疗资源。“尤其是对骨折这种常见的疾病而言,远程诊断和远程手术能够充分利用合理的医疗资源,为患者解决治病难、治病贵的问题。”

  为此,北京积水潭医院正领衔在全国搭建5G远程骨科手术机器人应用示范场景,探索经济、有效、安全的骨科手术机器人远程诊疗模式。

  去年73日清晨,在北京积水潭医院远程手术中心,蒋协远与智能骨科研究型病房主任王军强等专家围坐在显示着术中影像的大屏幕前,与武汉市第四医院的专家团队一道,通过5G远程通信技术以及远程系统控制平台,共同完成了华中地区首例“5G+骨科手术机器人”远程骨科手术。

  54岁的湖北省患者朱洁(化名),5年前开始出现腰腿疼痛的症状,近一个月以来疼痛加重,到了难以行走的程度。经武汉四院脊柱外科专家诊断,患者腰椎椎管狭窄,需要通过手术对部分腰、骶骨骼进行减压和融合。

  由于该患者腰椎关节退变增生较重、存在滑脱畸形,使用传统的徒手置钉方法需要术中反复透视,置钉难度及风险较高,一旦置钉失准还有可能造成神经损伤。因此,武汉四院决定采用骨科手术机器人辅助手术。

  这是华中地区骨科手术机器人的“首秀”,考虑到手术难度,武汉四院邀请北京积水潭医院专家团队“保驾护航”,为其进行术中远程手术规划。

  当日830分,手术正式开始。在武汉四院的手术室内,主刀医生首先暴露手术切口,采集患者术中影像,并通过骨科手术机器人远程手术服务平台实时传输至北京积水潭医院。根据患者病情,蒋协远进行了远程手术规划,一次性确定了最佳置钉点、置钉角度和置钉深度。

  “螺钉位置准确无误,符合手术规划!”在骨科机器人的定位辅助下,身在武汉的主刀医生按照远程专家规划,精准打入6枚椎弓根螺钉,手术顺利完成。

  “这只是一个开端,未来我们还会开展更多更复杂的手术,希望邀请北京的专家团队通过5G平台进行线上指导,为患者解决疑难杂症。”武汉四院院长夏平激动地表示,通过“5G+骨科手术机器人”进行远程手术,不仅提升了区域医疗服务的质量,让患者有机会在家门口享受到来自北京的高水平医疗服务,也打开了当地医生的视野,对医院骨科技术提升、学科发展起到明显推动作用。

  武汉四院骨科机器人的圆满“首秀”,只是北京积水潭医院专家团队通过5G远程平台,助力区域医疗中心完成的众多骨科机器人手术中的一例。

  也是在去年7月,在北京积水潭医院的牵头下,国家骨科医学中心成立了“5G+骨科机器人”联盟。首批联盟成员单位包括武汉六院、拉萨市人民医院、四川省人民医院等全国27家医院。

  “我们将积极发挥国家骨科中心的辐射引领作用,与各医院构建共同发展的体系,推动远程诊疗在各联盟单位的实施,提升我国骨科手术的整体质量,更好地服务骨科患者。”蒋协远说,联盟旨在通过推广骨科机器人远程手术模式,提高我国骨科手术的整体质量和效率,实现医疗资源均衡配置,降低患者医疗成本,同时形成完整的骨科手术机器人产业创新生态。

  截至去年12月,北京积水潭医院累计开展5G机器人远程手术385例,惠及全国13个省份的30家医院,实现国际最大规模骨科机器人远程手术应用,形成机器人手术技术跨区域多层级覆盖能力。

  “患者需要的事,就是医生要做的事。”蒋协远说,“患者是我们最好的老师,为患者解难、让患者受益,这也是我们医生所有创新突破的价值所在。”

本报记者 孙乐琪


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