新華網(wǎng)南京12月27日電 12月26日至28日，2024中國高校科技成果交易會在江蘇南京舉辦，共吸引全國425所高校報名參會，其中241所高校攜重點推介成果、高價值專利技術(shù)以及技術(shù)成熟度高、可轉(zhuǎn)化應(yīng)用成果，共2716項進(jìn)行現(xiàn)場交易。
南京醫(yī)科大學(xué)參展的操作型微創(chuàng)骨科手術(shù)機器人系統(tǒng)作為參展項目之一，備受關(guān)注。此項目面向當(dāng)前骨科手術(shù)機器人“重導(dǎo)航，輕操作”的臨床實際問題，集成影像導(dǎo)航、微創(chuàng)操作、智能感知多方面技術(shù)，創(chuàng)新研制下一代微創(chuàng)操作型骨科手術(shù)機器人系統(tǒng)，可以實現(xiàn)機器人自主微創(chuàng)置針、椎弓根螺釘固定等一系列脊柱微創(chuàng)操作。
現(xiàn)場，項目負(fù)責(zé)人李亮介紹了該系統(tǒng)的研發(fā)歷程和技術(shù)突破：“上一代導(dǎo)航型機器人已經(jīng)能精確引導(dǎo)手術(shù)器械路徑，但醫(yī)生在操作中仍需手動完成，如微創(chuàng)骨通道建立、骨成型等。這需要醫(yī)生耗費較大的力氣才能完成�！崩盍两榻B道，“我們的操作型骨科機器人，不僅要求精準(zhǔn)，還能替醫(yī)生完成力氣活。醫(yī)生負(fù)責(zé)思考，機器人負(fù)責(zé)執(zhí)行。術(shù)前通過影像建模，結(jié)合光學(xué)追蹤系統(tǒng)，確保高精度追蹤，從而保障手術(shù)精準(zhǔn)性。”
骨頭組織堅硬，不同患者骨組織力學(xué)特性差異很大。骨科手術(shù)操作與處理柔軟組織不同，骨頭的堅硬和不規(guī)則形狀，尤其是在脊柱部位，往往會導(dǎo)致手術(shù)器械在接觸其表面時發(fā)生滑移。為此，項目團隊著手進(jìn)行滑移感知的研究，并申請了各類科研項目來深入探索滑移的測量方法以及如何有效控制機器人，以減少或避免手術(shù)中的滑移現(xiàn)象。李亮補充道：“我們還進(jìn)行了滑移風(fēng)險預(yù)測研究，這些預(yù)測基于上一代導(dǎo)航型追蹤系統(tǒng)，同時融入了器械與組織間切削作用過程的考量，從而在術(shù)前為醫(yī)生提供關(guān)鍵提示。這些提示可以指出哪些路徑方向可能更容易產(chǎn)生滑移或風(fēng)險性很高，以便醫(yī)生能提前調(diào)整策略。在手術(shù)過程中，我們還會實時監(jiān)測滑移和誤差情況，并及時通知醫(yī)生進(jìn)行調(diào)整。術(shù)后，我們將提供全面的評估，以確保手術(shù)效果達(dá)到最佳狀態(tài)�！�
現(xiàn)代醫(yī)療追求盡可能減少手術(shù)創(chuàng)傷，在骨科手術(shù)中，術(shù)中常使用C型臂透視系統(tǒng)，這相當(dāng)于在手術(shù)過程中進(jìn)行了一次CT掃描，能夠清晰地展現(xiàn)骨頭內(nèi)部及外部的情況。為了實現(xiàn)精準(zhǔn)導(dǎo)航，通常會在骨頭上附加一個追蹤設(shè)備，以便機器人的追蹤系統(tǒng)能夠通過這個設(shè)備精準(zhǔn)地定位骨組織的解剖結(jié)構(gòu)在機器人系統(tǒng)中的位置。通過從骨組織的解剖結(jié)構(gòu)到追蹤設(shè)備，再到機器人的視覺系統(tǒng)，最后到機器人的操作臂這一連串的連接過程，共同構(gòu)成了微創(chuàng)情況下精準(zhǔn)到達(dá)手術(shù)位置的基礎(chǔ)。
醫(yī)生在手術(shù)中需要依靠手感來操作，就像我們用鏟子挖土?xí)r能感受到土壤的阻力和變化，如果換成挖掘機來挖土，由于缺乏手感，它可能無法感知到地下的自來水管，從而容易導(dǎo)致水管被挖破，同樣地，在手術(shù)中，如果讓機器人去操作而沒有給予它相應(yīng)的感知能力，它可能很容易損傷手術(shù)病人的神經(jīng)或血管。因此，“我們必須賦予機器人操作末端感知能力，讓它們能夠像醫(yī)生一樣感知到手術(shù)過程中的阻力和變化�！崩盍两榻B，“我們在手術(shù)位置的末端配備了具備末端感知功能的動力系統(tǒng)，可以控制器械進(jìn)行操作，確保器械能夠精準(zhǔn)地到達(dá)醫(yī)生預(yù)定的手術(shù)區(qū)域�！�
在談及技術(shù)創(chuàng)新時，李亮表示：“以往，醫(yī)生面對影像時，需憑經(jīng)驗手動在電腦上進(jìn)行手術(shù)規(guī)劃。但現(xiàn)在，我們針對臨床常見病例，如脊柱手術(shù)，發(fā)現(xiàn)其路徑往往遵循一定的范式，總會經(jīng)過幾個關(guān)鍵的解剖結(jié)構(gòu)。因此，我們希望通過AI技術(shù)，利用醫(yī)生以往手動規(guī)劃的手術(shù)數(shù)據(jù)來訓(xùn)練，使其能在給出新影像時，較優(yōu)的推薦手術(shù)位置。這個位置或許并非最好，但無論如何，都遠(yuǎn)比過去全憑醫(yī)生手動規(guī)劃要高效得多�！�
醫(yī)生的精湛醫(yī)術(shù)和手術(shù)技巧，往往需要通過大量患者的實際治療經(jīng)驗積累，這種經(jīng)驗的積累過程中，不可避免地會有患者的付出和承擔(dān)。李亮說，“如果我們能夠利用機器人技術(shù)，將年輕醫(yī)生從初級水平快速提升到較為成熟的階段，那么就可以大幅度減少這一過程中患者的潛在風(fēng)險與損失。”同時，他也強調(diào)“雖然當(dāng)前的AI技術(shù)非常先進(jìn)，機器人可以給出有價值的建議，但它們?nèi)匀徊荒芡耆娲t(yī)生的判斷和決策�！�
