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【揭秘】以后,机器人给你做骨折手术!伤筋动骨3天就能下地走!

2017-08-30 08:48:46 央视网  央视财经

  俗话说“伤筋动骨一百天”,这话的意思就是说,人一旦骨折,经过接骨、复位等治疗之后,至少要用100天的时间康复。如果骨折非常严重,像粉碎性骨折、脊柱、腰椎骨折,不仅要接受手术治疗,而且康复的时间还会更长。但是现在有一种新办法可以颠覆这种传统说法了。

  胸椎骨折患者3天就能下地行走 机器人创造奇迹

  山东省烟台市烟台山医院的外科病房5病床,48岁的陈建波躺在病床上,疼痛难忍。5天前陈建波从3米的高空意外滑落,立即被送往医院,经过检查之后,陈建波的腰椎第2节和第3节,多处骨折。

  28岁的战长志是和陈建波住在同一病区的另一名患者,和陈建波一样,他也是因为一次意外,从4米的高空摔下来后骨折的。骨折的部位在胸椎第12节椎体。因为骨折的部位很特别,稍有不慎就可能终身躺在床上。一位朋友向他们介绍,现在有一种新的医疗手段,可以让战长志很快康复。经过家人的仔细商量之后,战长志随即被送往烟台山医院。

上午8点30分,手术室的大门打开了,已经被全麻的战长志被推进了3号手术室;与此同时,同样全麻的陈建波被推进了5号手术室。经过最后的术前准备之后,两台手术开始了。

  上午8点30分,手术室的大门打开了,已经被全麻的战长志被推进了3号手术室;与此同时,同样全麻的陈建波被推进了5号手术室。经过最后的术前准备之后,两台手术开始了。

  5号手术室里,器械护士在手术台上摆好了大把的器械,主刀医生张建锋开始为陈建波实施手术。陈建波的腰椎为爆裂性椎体骨折,椎管内一块碎骨压迫在神经上,主刀医生张建锋和其他医护人员必须格外谨慎将碎骨复位。

3号手术室里,28岁的战长志静静地趴在手术台上,为他实施手术的主刀医生是脊柱外科的副主任医师王磊升。术前的准备刚刚就绪,一台机器人就被送到手术室。这台机器人很神奇,由三部分组成,一个机械臂,一个操作台,还有一个高清光学跟踪照相机。与陈建波的手术完全不同,主刀医生王磊升对他进行的并不是传统的开刀手术,而是引导机器人到达指定位置后,对战长志进行三维立体扫描。

  3号手术室里,28岁的战长志静静地趴在手术台上,为他实施手术的主刀医生是脊柱外科的副主任医师王磊升。术前的准备刚刚就绪,一台机器人就被送到手术室。这台机器人很神奇,由三部分组成,一个机械臂,一个操作台,还有一个高清光学跟踪照相机。与陈建波的手术完全不同,主刀医生王磊升对他进行的并不是传统的开刀手术,而是引导机器人到达指定位置后,对战长志进行三维立体扫描。

  战长志手术部位的立体图像很快出现在电脑屏幕上,王磊升开始在电脑屏幕前做起了规划。

  在电脑前规划好螺钉的位置后,机器人自行精确地找到手术台上战长志骨折的部位,随后主刀医生王磊升开始对患者战长志实施手术。

医生在机器人的引导下依次将六根导针植入椎弓根,之后再次通过三维立体扫描,来检验导针位置与前期规划是否完全一致,在确认准确无误之后,空心的螺钉跟随导针的指引被打进椎弓根。手术,在有条不紊中顺利进行着。

  医生在机器人的引导下依次将六根导针植入椎弓根,之后再次通过三维立体扫描,来检验导针位置与前期规划是否完全一致,在确认准确无误之后,空心的螺钉跟随导针的指引被打进椎弓根。手术,在有条不紊中顺利进行着。

  就在骨科机器人准确地引导医生使用空心螺钉打进患者骨折部位的同时,陈建波的手术也在紧锣密鼓地进行。这个手术需要打开患者骨折部位的皮肤,医生找到粉碎的骨头逐一准确复位后,才能缝合伤口。也就是说,战长志的手术是在机器人的引导下进行的,而陈建波的手术则是一台传统的骨科手术。

上午10点30分,由机器人引导完成的手术结束了,用时两小时。这个风险极大的手术只有7个2厘米左右的切口,出血量极少。

  上午10点30分,由机器人引导完成的手术结束了,用时两小时。这个风险极大的手术只有7个2厘米左右的切口,出血量极少。

山东省烟台市烟台山医院脊柱外科副主任医师 王磊升:应该说今天的结果是比较满意的,更加精准更加微创出血更加少,手术时间又更加缩短,一般手术后过了48小时,也就是说第三天我们就可以让病人,在亲属保护下下地活动了。

  山东省烟台市烟台山医院脊柱外科副主任医师 王磊升:应该说今天的结果是比较满意的,更加精准更加微创出血更加少,手术时间又更加缩短,一般手术后过了48小时,也就是说第三天我们就可以让病人,在亲属保护下下地活动了。

  上午十一点十五分,5号手术室的陈建波的手术也顺利结束,这台传统手术用时两小时四十五分钟。患者的腰部因手术留下一条长长的刀口。

  山东省烟台市烟台山医院脊柱外科副主任医师 张剑锋:这个刀口大概在,12到15公分长,出血量大概200毫升。

  在机器人引导下完成骨科手术对患者来说,不仅说创面小,出血量少,术后恢复快,最重要的是它可以帮助医生提高准确度。2016年,经济半小时栏目就曾经报道过北京积水潭医院一名腰椎粉碎性骨折的患者,在接受机器人引导完成手术之后,3天就可以下地行走自如。如今越来越多的机器人已经开始走进手术室,与医生一起完成一个又一个高难度手术。

山东省烟台市烟台山医院院长 张树栋:在脊柱外科、创伤科、关节科、小儿骨科都可以用,所以叫广适应症的骨科机器人。

  山东省烟台市烟台山医院院长 张树栋:在脊柱外科、创伤科、关节科、小儿骨科都可以用,所以叫广适应症的骨科机器人。

  这台骨科手术机器人名叫“天玑”,是由北京积水潭医院、北京航空航天大学和北京天智航医疗科技股份有限公司共同开发研制的,如今已经配合医生顺利完成了3200多例手术。我国著名骨科专家,现任北京积水潭医院院长田伟告诉我们,精度是衡量手术机器人非常重要的技术指标。

北京积水潭医院院长 田伟:在国际上的这种机器人,他都是在一个毫米以上的,我们的机器人发明出来能达到0.8毫米。

  北京积水潭医院院长 田伟:在国际上的这种机器人,他都是在一个毫米以上的,我们的机器人发明出来能达到0.8毫米。

精度,对于骨科手术机器人来说直接决定着它的适应症范围。在骨科手术中,颈椎要求的精度最高,必须小于1毫米。从世界范围内来看,目前只有中国、以色列、法国推出了成熟的骨科手术机器人产品,但只有中国的手术机器人精度能够小于一毫米,也就是说只有“天玑”可以应用在高难度的颈椎手术中,其它两个只能用于精度要求较低的胸椎、腰椎手术。

  精度,对于骨科手术机器人来说直接决定着它的适应症范围。在骨科手术中,颈椎要求的精度最高,必须小于1毫米。从世界范围内来看,目前只有中国、以色列、法国推出了成熟的骨科手术机器人产品,但只有中国的手术机器人精度能够小于一毫米,也就是说只有“天玑”可以应用在高难度的颈椎手术中,其它两个只能用于精度要求较低的胸椎、腰椎手术。

  十年磨一剑 骨科机器人全球领先

  这台名为“天玑”机器人自问世以来,已经在国内30多家医院和医生一起成功完成3200多例手术。而更值得一提的是,这台骨科机器人完全是我国自主研发的。

北京航空航天大学智慧制造研究院院长王田苗,是研发骨科机器人的重要人物之一。1992年,王田苗参加了一个欧盟科技计划项目,一台辅助医生进行膝关节置换手术的机器人引起他格外关注,那是他第一次见到医用机器人。

  北京航空航天大学智慧制造研究院院长王田苗,是研发骨科机器人的重要人物之一。1992年,王田苗参加了一个欧盟科技计划项目,一台辅助医生进行膝关节置换手术的机器人引起他格外关注,那是他第一次见到医用机器人。

  北京航空航天大学智慧制造研究院院长 王田苗:我真的没有想到机器人怎么会应用到医疗上。

  北京航空航天大学是我国较早涉足机器人领域的单位,1996年,在一次偶然的机会下,海军总医院神经外科的专家找到王田苗,提出一起合作开发一台可以用于脑外科手术的机器人。这个提议一下子勾起王田苗的兴趣,一直渴望尝试研究医用机器人的他立即做出决定,马上进行医用机器人的研发。整整经过六年,2002年,在医学专家和科研人员的共同努力下,脑外科手术机器人成功问世,证明了机器人作为医生的辅助进行外科手术是可行的。这也让他更加坚定了要把机器人用于其它医学领域的决心。2002年,就在脑外科机器人问世后不久,积水潭医院院长找到王田苗,希望研究制造骨科机器人。

  田伟在长达数十年的临床诊疗中发现,尽管医疗技术不断提高,但是仍然有很多问题需要解决,这些问题制约着技术的发展,也成了医生手术时的一个短板。

  北京积水潭医院院长 田伟:我们骨科的最大特点是,骨头是不透明的,就是你再怎么努力,那个问题你解决不了,就是深部的东西你看不见,操作的准确性你控制不了。

为了解决长期困扰骨科医生的难题,田伟不断尝试着各种办法来解决问题,他首先想到了导航技术。

  为了解决长期困扰骨科医生的难题,田伟不断尝试着各种办法来解决问题,他首先想到了导航技术。

  导航只能够解决看不见的问题,却无法满足操作的准确性。而准确性对于医生和病人来说,关乎手术的成败。就在田伟在为如何改变传统医疗手段,更加精准地进行手术而进行各种尝试的时候,王田苗和其他医学专家研发的脑外科机器人一下子让田伟眼前一亮。在经过和积水潭医院的医生和专家反复沟通之后一周,王田苗的第一张骨科机器人草图就画出来了。

画一张草图很容易,但是让电脑上的东西能够应用在临床上却不是件容易的事,在验证原理可行性的问题上,科研团队就足足用了两年半时间。一次次否定,一次次推翻,一次次碰撞,原理样机就做了十几版。在2004年,王田苗团队终于完成了国内首台骨科机器人。而在医生的心里,这个结果却不是他们想要的。

  画一张草图很容易,但是让电脑上的东西能够应用在临床上却不是件容易的事,在验证原理可行性的问题上,科研团队就足足用了两年半时间。一次次否定,一次次推翻,一次次碰撞,原理样机就做了十几版。在2004年,王田苗团队终于完成了国内首台骨科机器人。而在医生的心里,这个结果却不是他们想要的。

  田伟:说实在的那个框架,机器人刚出来的时候,我是觉得很不满意的,我说那个东西不行,离我们临床的要求差太远了。

  骨科机器人最重要的工作有两项内容,第一是把钢钉打进患者骨折的部位,第二是精准度的问题。而这台机器人尽管已经完成了钢钉打进体内的动作,但是在精准度和耗时上,却没有达到医生的要求。从2002年开始至今,上千张骨科机器人草图一遍遍更改,一次次完善,他们向临床应用一点点靠近。

北京航空航天大学医疗器械研究所副所长 王豫:精度从两毫米变到1.5毫米,又变到了1.2毫米,那这个状态始终还是没达到,就是不能用就是这样的。

  北京航空航天大学医疗器械研究所副所长 王豫:精度从两毫米变到1.5毫米,又变到了1.2毫米,那这个状态始终还是没达到,就是不能用就是这样的。

  2004年,北京航空航天大学王田苗团队终于研发出可以在手术上应用的机器人。经过各种考察,张送根成为了他们的合作伙伴。张送根从2001年开始从事全数字超声诊断系统的研制工作,有生产医疗器械的经验。但是生产骨科机器人这还是第一次。

  北京天智航医疗科技股份有限公司董事长 张送根:我当时只是觉得,离真正未来产业化的东西,还是非常远的。

  随着第三个团队的加入,骨科机器人有了一个完整的研发团队。如何让最终的产品也能够实现理想精度,成为三方共同的目标。而在这个过程中,磨合也随着第三个团队的加入不断增多。遇到的问题也随着研究的深入越来越棘手。所有人都没有想到,要想让这个骨科机器人真正变成产品竟有这么难。

  北京积水潭医院院长 田伟:不但出乎我们的意料,也出乎工程师的意料,因为大家在合作的过程中,经常会觉得无能为力。

经过测算,机器人本身的误差就在2毫米,操作中的每个环境也都可能产生误差,而所有的误差会叠加体现在最终的产品中,徐进,是天智航的研发总监,在他心里2毫米就是一个魔咒。

  经过测算,机器人本身的误差就在2毫米,操作中的每个环境也都可能产生误差,而所有的误差会叠加体现在最终的产品中,徐进,是天智航的研发总监,在他心里2毫米就是一个魔咒。

  北京天智航医疗科技股份有限公司技术总监 徐进:中间有一段时间发现,只能够在两毫米以上的精度徘徊,就是始终下不去。

  当时,大半年的时间里徐进所带领的天智航团队尝试了很多办法都无法将精度从2毫米降下来。他们心里很清楚,如果达不到医生要求的1毫米以下,所有的一切都将是徒劳。为了验证精准度,工艺工程师就用三坐标测量仪来重复测试,有时候几个月的时间全部在做这样的验证,凡是其中某个数字超过1毫米的误差,就意味着这套工具的加工失败。

  北京积水潭医院脊柱外科副主任医师 刘亚军:对我们医生来说,对临床的失误是零容忍的。

最终,从2005年到2015年,十年的时间里,一方面是自己要想方设法让想法更好的实现,另一方面也要尽快拿出产品,进入临床应用。在医院、北航和企业共同的努力下,一代、二代不断的产品磨合、升级,终于结合导航的第三代骨科手术机器人“天玑”成为行业内的领头羊,并在2016年获得国家科技进步二等奖。

  最终,从2005年到2015年,十年的时间里,一方面是自己要想方设法让想法更好的实现,另一方面也要尽快拿出产品,进入临床应用。在医院、北航和企业共同的努力下,一代、二代不断的产品磨合、升级,终于结合导航的第三代骨科手术机器人“天玑”成为行业内的领头羊,并在2016年获得国家科技进步二等奖。

  徐进:在这个手术部位覆盖的宽度来说,我们是全球最好的,我们最后综合的这个定位精度,包括手术精度的要求,也跟全球最先进的设备相比,我们都是完全在同一个水平级。

  如今,虽然“天玑”的精度已经处于世界领先行列,但科研团队对精度的探索仍在持续着。随着设备的不断改进,精度也在一点点提高,这也意味着它能够参与难度更高、挑战更大的手术。

  北京积水潭医院,59岁的王朝阳将要接受骨科机器人引导手术,一周前王朝阳由于车祸造成枢椎绞索者骨折,要在上颈椎实施手术,精度必须在1毫米以下,手术才有可能会成功,这个手术的难度和精度要求远高于节目开始的几个案例,对医生和“天玑”来说,都是一个挑战。

  北京积水潭医院脊柱外科副主任医师刘亚军:这个椎动脉就是管大脑的血供的,一旦它堵了就会脑梗,有的地方有时候稍微,牵拉一下,碰一下,都可能导致瘫痪,

  按照传统的手术方式,需要切很大的口子才能实现剥离,而在剥离的过程中随时可能发生致命的危险。在骨科手术中,这曾经一度成为禁区。如今,设计方案、定位、打导针、上螺丝,一切工作都在有条不紊地进行着。一个小时后,空心螺钉在导针的引导下精准无误地打入了刘亚军预期的位置,手术顺利完成。

最终,这个曾经被视为骨科手术的禁区获得了突破,这个手术在王朝阳身上留下的痕迹只有两个5毫米的伤口,误差不超过0.5毫米。手术的成功让刘亚军悬着的心也放了下了。

  最终,这个曾经被视为骨科手术的禁区获得了突破,这个手术在王朝阳身上留下的痕迹只有两个5毫米的伤口,误差不超过0.5毫米。手术的成功让刘亚军悬着的心也放了下了。

  0.5毫米,比“天玑”已经实现的临床精度还少0.3毫米,在这类高难度的手术中,精度每提高一分,手术成功的把握就能大一分。但是这用肉眼都很难观察出的误差还不能让田伟的团队满意。

  每个月,在积水潭医院都要召开产学研医的讨论会。十年来,医生提出一个个高要求,科研、生产部门一个个加以完善,这就是三个团队合作的常态。就在他们一次次的碰撞中,机器人的精度在一点点提高、适应症的范围也在逐渐扩大。

  半小时观察

  研发瞄准市场 成果方能变硕果

  中国的科研团队用15年的时间让国产骨科机器人走到了世界的前列。它的成功得益于研发、生产、用户紧密和谐的合作。医生提出需求,科研团队完成技术研发,生产企业实现产业化。反观国内不少的科研成果却只能挂在墙上,锁在柜中。要想加快科研成果的转化,就必须建立起用户和市场的意识,从用户的需求出发,按市场的规律运作,只有这样科研成果才能真正成为推动经济前行的力量。

(责任编辑:彭双 )
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