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前沿科技手段落户城市副中心 机器人“医生”助力诊疗(2020.11.18 城市副中心报)

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精巧的“天玑”机器人号称是脊柱手术中的“高德地图”,帮医生在复杂的神经系统间精准定位;拥有三维高清视野的“达芬奇”,4个机械臂上的可转腕手术器械,无论在多狭窄复杂的人体环境中都能平稳“防抖”;一两分钟就能将上千幅原始扫描图像建成冠状动脉三维图像,放射科的AI技术让读片、建模效率提高十几倍甚至几十倍……

在落实新版北京城市总体规划,有效疏解非首都功能、优化医疗卫生资源布局整体部署的过程中,北京友谊医院(通州院区)在两院同质的原则基础上不断发展,一批医疗钢铁战士和最前沿的科技手段已经悄然落户城市副中心。

定位精度亚毫米级天玑天机

去年12月底,天玑骨科手术机器人落户城市副中心。由主控台、光学跟踪系统、6轴大自由度机械臂三部分组成的天玑小巧精致,号称是脊柱手术中的高德地图,是医生寻觅破解天机的好帮手。截至目前,北京友谊医院(通州院区)骨科已使用天玑成功进行37例手术。北京友谊医院骨科中心副主任杨雍毫不吝啬赞美之情:精准定位准确率在99%以上!

中国制造的天玑是目前世界上唯一能够针对骨骼硬组织开展脊柱全节段,包括颈椎、胸椎、腰椎、骶椎,以及关节内骨折、关节病变、骨盆骨折及四肢骨折手术的全骨科手术机器人。第三代天玑不仅定位精准,其高稳定的也是人类无法企及的。

以往骨科手术中最难的就是定位,尤其是神经密集的脊椎等部位,操作越多,意外越易发生。而天玑骨科手术机器人可在密闭的肌肉和骨头间隙中操作,通过实时3D影像,辅助医生高效、精准建立经皮骨性通道,其定位精度达到亚毫米级,降低人工操作可能造成的脊髓、血管损伤等风险。而且,天玑机械臂进针置管一次到位,不用反复探寻。以往大切口的手术实现微创,既省时又安全。

天玑机器人刚刚辅助完成了一台腰椎管狭窄手术。患者首先要进行椎管的减压,随后进行椎弓根钉的固定融合手术。医生经皮小切口置钉完成固定,以微创手术完成了以往大创面手术才能完成的任务。传统腰椎手术,伤口长创伤面大。借助天玑做微创手术,伤口只有1厘米,创伤面小恢复快。手术中,天玑通过实时3D影像,辅助医生确定了进钉点、进钉深度等,为医生在患者体内准确导航,置入椎弓根螺钉。

天玑的到来,缩短了年轻大夫的学习曲线,加快了成长速度。“10杨雍觉得传统手术过程中一名年轻大夫成长的底线时间。有了机器人的帮助,再经过术前周密规划,年轻大夫也可以很快成为上机操作的主力。

杨雍对于天玑还有更高期许。近日,他的团队获得了北京市自然科学基金委员会的支持,天玑将进一步升级。未来的天玑可以在术中及时感知、反馈、报警,协助医生更好处理病人神经、标志物变化等问题。

 “达芬奇”3D大视野平稳手术全程防抖

 一个多月前,国内最先进的手术机器人达芬奇落户城市副中心。北京地区首例第四代达芬奇手术机器人袖状胃切除加胆囊切除术在友谊医院(通州院区)顺利完成。截至目前,达芬奇已经完成了11台手术。

达芬奇手术机器人全名叫达芬奇外科手术系统,由外科医生控制台、床旁机械臂系统、成像系统三部分组成,是一种高级机器人平台。和独臂侠天玑不同,它拥有4个机械臂,7个自由度的可转腕手术器械,其弯曲及旋转的程度远超越人手极限,比人手更灵活。手术过程中,机械臂可根据情况随时调整角度和高度,手术器械尖端与外科医生的双手同步运动。

使用达芬奇手术,主刀医生不在手术台前,而是在手术室无菌区外,坐在控制台中控制器械和三维高清内窥镜。北京友谊医院(通州院区)普通外科副主任医师刘洋介绍,达芬奇特有的三维立体成像系统可以达到裸眼直视三维立体高清视野,在术中能将手术视野放大15倍,主刀医生能更清晰地把握操作距离,精准辨认解剖结构。除了增加视野角度,机器人内腕也较腹腔镜更为灵活,能以不同角度在靶器官周围操作。而且,机器尖端较人手小,在狭窄空间操作更灵便。前不久,在该院的一台盆腔手术中,盆腔缝合就用到了达芬奇防抖功能。缝合位置不但空间狭小,还正好在夹角位置。达芬奇不仅以3D高清视野帮医生放大,其颤抖自动滤除等技术,让手术更加天衣无缝,顺利完成复杂精准的缝合操作。

达芬奇的辅助,还延长了医生的手术生命,解决了以前年纪渐长的外科医生有经验,体力却跟不上的问题。

单孔腔镜手术机器人柔性手臂直击靶心

除了已经开始在临床中发挥作用的天玑”“达芬奇,北京友谊医院还有一位未来之星将在不久的将来加入钢铁战士团队。它就是在第三届中国医疗器械创新创业大赛中,摘得头奖的单孔腔镜手术机器人系统,由北京友谊医院副院长张忠涛教授团队研发。

普通腔镜手术要在病患身上打四五个孔,疤痕伴随患者终身。单孔腹腔镜手术出现后,将技术升级为在肚脐旁打一个孔,术后无疤。肾脏、输尿管以及肝脏、胃、结直肠等手术,都可采用单孔腔镜手术完成。随着微创技术发展,单孔腔镜手术的局限性逐渐暴露。从一个直径2.5厘米左右的小孔,同时进入三四把直杆手术器械,会造成管状视野、器械互相干扰等问题。

该院团队研发的单孔腔手术机器人目前已经更新到第5代。

这款机器人的开发难度也是最高的。它拥有悬挂定位系统,且长着34条柔性手臂,能够完成大量精细化操作。简单来说,它能直接进到腹腔,然后再弯曲成各种便于操作的形态,这样医生的操作空间大了,动作也更加灵活。研发团队成员、北京友谊医院普外科中心肝胆外科主任郭伟介绍,单孔腔镜手术机器人系统采用可形变连续体结构机械臂,具有完全自主知识产权。

郭伟介绍,该技术投用后,可以承担很多目前其他机器人无法操作的手术。比如口咽部手术,目前最先进的达芬奇手术机器人也无法进行该部位手术,直接开刀仍是主要手术方式。单孔腔镜手术机器人系统投入使用后,可以通过微创开孔,利用柔性可弯曲的手臂直中靶心。

据了解,单孔腔镜手术机器人将于两年后正式投入临床使用。

放射科AI读片15分钟缩至10

除了各类炫酷医疗机器人之外,人工智能技术也在北京友谊医院(通州院区)广泛应用。比如放射科AI技术,能大大缩短读片时间。

北京友谊医院放射科主任杨正汉介绍,目前该院每天放射检查量约有2000多例,将AI技术应用在肺结节、冠状动脉CTA及骨龄等图像判读中,极大提高工作效率。比如胸部CT扫描肺结节检查中,一次扫描成像几百张图片。单靠医生肉眼判断,很难避免漏判。AI技术强大的数据处理能力则远远高于肉眼发现肺结节的敏感度,大大减少漏诊。杨正汉表示,在速度上AI技术更帮了大忙。过去医生可能需要15分钟读一份肺部CTAI人工智能仅需10秒钟就能完成数据处理及肺结节筛查。

不过,这对AI技术来说还是小菜,在冠心病判断等方面才是AI技术大显身手的战场。杨正汉介绍,该院与一科技公司合作研制了冠状动脉CTA人工智能重建与诊断系统。它通过CT扫描,判断患者是否存在冠状动脉狭窄,这是冠心病初步诊断非常重要的一环。AI技术发挥大数据分析优势,可以将上千幅原始扫描图像,组成三维图像,把血管在图像中一条条建立起来,并完成血管狭窄的自动判读。这一过程以前通常需要半个小时完成,有了AI技术现在建图最长不超过3分钟,效率提高了十几倍。

目前冠状动脉人工智能技术已申请70多项专利技术,近日还获得国家药监局下发的全国首个心血管影像人工智能三类医疗器械证。目前,该项技术已经在全国300多家医院推广。通过2万多个病例的不断积累,21个版本的修改,准确率已经达到95%以上。

从开诊至今,北京友谊医院(通州院区)陆续引进多类型医用机器人,这是北京友谊医院践行两院同质原则的实际行动,更是城市副中心医疗服务向精准医疗迈进的号角。机器人、人工智能走进医疗领域,是我国推进医工结合创新之路的缩影。医学创新,一头连着临床,一头连着工业生产。医生根据患者的临床需求提出创新理念,然后由研究机构或企业完成专利申请,通过一代代更新最终走入临床。技术的更迭,促进精准医疗更快发展。通过准确的决策和精确方法,实现就诊病人的医源性损害最小化,病患获益最大化。精准医疗的发展,也将推动以健康为中心的国家健康医疗服务体系建设,助力健康中国2030”目标的实现。