我國(guó)自主研發(fā)出首臺(tái)醫(yī)療機(jī)器人

積水潭醫(yī)院的大夫在骨科導(dǎo)航機(jī)器人(右)的輔助下往病人的股骨頸植入空心釘。

左手抓著兒子，右手扶著床沿，77歲的李淑清老人慢慢站起來?！昂?，真沒事。行了，不需要你了?！痹掃€沒說完，她已經(jīng)撒開了雙手。陽(yáng)光照在臉上，兩天前左腿股骨頸骨折的陰霾一掃而空。

就在8年前，李淑清的右腿股骨頸也發(fā)生過骨折，當(dāng)時(shí)換了一個(gè)人工關(guān)節(jié)?！白呗肪昧?，嘎巴疼。”這一次骨折后，她受傷的股骨頸上打了3根釘子。李淑清說，這次用上了“高科技”，手術(shù)一小時(shí)就做完了，拉的刀口才一個(gè)指甲大。

李淑清口中的“高科技”，是一臺(tái)骨科導(dǎo)航機(jī)器人，去年獲得了國(guó)家醫(yī)療器械注冊(cè)許可證，成為我國(guó)第一臺(tái)擁有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的醫(yī)療機(jī)器人。

股骨頸骨折，是老年人常見的骨折之一。在北京積水潭醫(yī)院，像李淑清剛接受的空心釘固定手術(shù)，一個(gè)大夫有時(shí)一天就要做七八例。

記者在手術(shù)室外目睹了整個(gè)手術(shù)過程。這臺(tái)機(jī)器人1米高，上面有兩只可移動(dòng)的機(jī)械臂。大夫?qū)?dǎo)針和空心釘安在機(jī)械臂上，機(jī)械臂會(huì)根據(jù)電腦指令自動(dòng)調(diào)整好位置和角度。大夫需要做的僅僅是，在手術(shù)前根據(jù)一張患者患處的電子三維圖做好規(guī)劃。

在沒有導(dǎo)航機(jī)器人以前，大夫得依靠X光片和肉眼，在股骨頸靠近表皮的部分徒手植入3根釘子，將骨折的兩頭固定在一起。手術(shù)要求這3根釘子必須平行排列，不能交叉，而且釘子的尖端不能從骨頭中出來。

肉眼看不到釘子打的情況，因此在手術(shù)中需要經(jīng)常拍X光片。“平均五六十次，多的話要拍一兩百次。”李淑清的主治大夫王現(xiàn)海說，拍X光片會(huì)影響病人和大夫的健康。但這還不是最致命的。“如果釘子沒打好，需要重新打，這會(huì)破壞植入點(diǎn)附近的骨質(zhì)，對(duì)于病人身體恢復(fù)影響很大?！?/p>

我國(guó)每年都有病患者因?yàn)楣晒穷i手術(shù)失敗，導(dǎo)致股骨頭壞死而癱瘓或死亡。如今，使用骨科導(dǎo)航機(jī)器人，手術(shù)中拍X光片的平均次數(shù)為14.9次，比傳統(tǒng)方法少了40次以上，而且植入精度在1.5毫米以內(nèi)，一次成功率100%。

骨科導(dǎo)航機(jī)器人研發(fā)過程

骨科手術(shù)，特別是股骨頸手術(shù)精度要求高，我們能不能開發(fā)一臺(tái)可以精確定位的骨科導(dǎo)航機(jī)器人呢?

本世紀(jì)初，積水潭醫(yī)院創(chuàng)傷骨科主任王滿宜向王田苗提出了這樣一個(gè)問題。王田苗是北京航空航天大學(xué)機(jī)器人研究所所長(zhǎng)、國(guó)家863計(jì)劃?rùn)C(jī)器人技術(shù)主題專家組組長(zhǎng)，是國(guó)內(nèi)機(jī)器人領(lǐng)域的權(quán)威專家。

“雖說目前世界上尚未出現(xiàn)用于創(chuàng)傷骨科手術(shù)的機(jī)器人，但在技術(shù)上我覺得是可以實(shí)現(xiàn)的。”王田苗回答得斬釘截鐵。

說做就做，王田苗帶領(lǐng)的團(tuán)隊(duì)與積水潭醫(yī)院合作，開始了研發(fā)。從長(zhǎng)骨骨折髓內(nèi)釘鎖空到股骨頸空心釘內(nèi)固定，再到骶髂關(guān)節(jié)螺釘手術(shù)，一個(gè)個(gè)難關(guān)被攻破。

由機(jī)器人定位植入點(diǎn)，一個(gè)前提是將股骨頸的平面X光圖片轉(zhuǎn)換為三維立體數(shù)據(jù)，以便移動(dòng)兩只機(jī)械臂進(jìn)行定位。

研發(fā)團(tuán)隊(duì)采用雙平面定位算法，通過一正一側(cè)2張X光圖片，得出股骨頸的三維數(shù)據(jù)。有了三維圖，大夫可以對(duì)空心釘?shù)闹踩胛恢煤头较蛟谟?jì)算機(jī)上進(jìn)行規(guī)劃，并得出植入后的仿真效果圖。

得出仿真效果圖僅僅完成了第一步，將大夫規(guī)劃的路徑精確實(shí)施才是最重要的環(huán)節(jié)。

“開始的時(shí)候，還沒有用上自動(dòng)機(jī)械臂，必須是手工來移動(dòng)機(jī)械臂，不斷用卡尺驗(yàn)證數(shù)據(jù)?！眳⑴c試驗(yàn)的積水潭醫(yī)院骨科主治醫(yī)師蘇永剛說。通過一次次數(shù)據(jù)驗(yàn)證，這才有了機(jī)械臂。