国产机器人真给力!无法行走的栾阿姨结束了28年的“轮椅人生”

工控零开始 2023-06-26
2466 字丨阅读本文需 6 分钟

六月初夏,一位从新疆远道而来、坐着轮椅的患者来到了瑞金医院骨科何川主任医师的诊室。

这位阿姨姓栾,今年刚过六十甲子,但没想到她已经在轮椅上度过了28年时光。原来栾阿姨在30年前就被诊断出患有类风湿性关节炎,尽管一直维持着药物治疗,但严重的类风湿病情很快就导致栾阿姨的膝关节破坏,出现关节疼痛,越来越弯曲,不能负重行走,以致栾阿姨日常活动只能依靠轮椅,由于医疗条件限制,这样艰难的生活栾阿姨坚持了整整28年。

国产机器人辅助完成高难度置换手术

6月13日,是栾阿姨手术的日子。而在术前,首先要检查评估来确定诊疗方案。

栾阿姨术前的检查提示:双侧膝关节重度屈曲挛缩和骨缺损,同时伴有髋关节、掌指关节等多关节骨质破坏畸形、严重的骨质疏松、下肢肌肉萎缩。这些情况同时出现,大大增加了手术矫正的难度。为了保证手术过程中截骨和软组织平衡的准确性,以获得最佳矫正效果同时避免并发症,何川医生决定利用关节手术机器人系统辅助为栾阿姨解决目前对生活影响最大的膝关节问题——同期双侧全膝关节置换手术。

手术前,何川医生团队先将栾阿姨术前的影像资料导入手术机器人系统,生成直观而精确的3D数字化模型,针对栾阿姨严重的膝关节畸形情况,规划出个性化、理想的手术方案,并在计算机上进行了手术预演。

手术过程中,机器人系统的计算机实时显示膝关节力线矫正情况和周围软组织松紧程度,帮助手术团队微调手术方案来获得正常的下肢力线和最佳的膝关节间隙平衡。在医护团队的紧密配合下,机器人系统的机械臂辅助完成截骨,精准复刻了手术预案,栾阿姨两侧膝关节获得几乎一样的矫正效果,手术圆满完成。

由于术中没有股骨髓腔开髓、截骨导板固定等传统手术步骤,出血较少,同时准确的规划也最大限度减少了软组织松解的操作,虽然是双侧膝关节置换大手术,但栾阿姨的术后疼痛感较轻,康复也很快。术后第一天,栾阿姨便在康复团队帮助下,下床进行负重行走锻炼。栾阿姨激动地说:“二十多年了,我终于站起来了!”

“机器人辅助人工关节置换”靠谱吗?

让机器人来换我的关节?这个问题听起来似乎有些惊悚,其实这个技术目前来说,相对也已比较成熟。要解决这方面的担忧,首先,我们要了解“机器人辅助人工关节置换”是如何操作的。

其实,自2016年起,我国关节外科团队在中国大陆最早引进并开始使用人工关节手术机器人,随后,又相继到欧洲、美国学习相关技术。经过不断发展,关节外科医生手中的武器也在迅速的更新换代。在国内,我们完成了进口机器人在中国大陆的第一批验证研究,以及国产机器人的测试工作。截至目前,已完成数百例机器人辅助人工关节置换手术,涵盖髋关节、膝关节,特别是高脱位先天性髋关节发育不良、强直性脊柱炎、创伤后股骨头坏死等高难度复杂病例。

这项技术在国内甚至国际上亦属于先进水平,在使用过程中,其优良的表现和对医生手术策略的执行力可谓令人惊艳!无论是传统手术技术还是机器人辅助手术,最核心的要素都是医生。医生在手术前制定的手术策略和方案,决定了患者术后能获得功能恢复的上限。换言之,如果术前计划的策略就是错误的,那么无论手术如何顺利,患者最终的恢复也不会令人满意。

以前,我们一般使用二维的、静态的片子来进行术前方案的制定,当手术机器人出现后,我们则可以在三维的、动态的水平来进行计划,这无疑大大提高了计划的周全性和准确性。

在现实中,即使医生手术计划策略正确,也不一定获得完美的结果!因为作为计划的执行者,医生的眼睛和手毕竟是有误差的。这个时候,机器人的第二个优势就显现出来了。以我们安装人工关节的角度准确率为例,传统手术中一般认为,实现目标值±3°~±5°的范围可以被认为计划获得了良好的执行;但相比之下,我们利用机器人完成手术的结果,基本上都可以控制在±1°左右。

每一次手术都能获得完美的位置,这个对于关节外科医生,是十分困难的一个境界,即使是经验最丰富的医生,也会有偏离目标的几率,不可能百发百中。从这一角度分析,机器人辅助工具在执行的过程中,无疑是更稳定的,其优势相当于数控机床之于手工打造的区别,前者无疑是更可靠的。

机器人的主体部分是一个很灵活的机械臂,有6-7个可活动的关节,可以从各个角度处理骨骼。主机系统负责建模和重构,同时有一个高速实时摄像头,用以捕捉手术中可能出现变化的人体骨骼的位置。

在手术前,医生首先要根据患者的自身情况,判断人工关节安装的最佳位置,制定出最优方案,以此得出预期结果,这种计划的方式是机器人手术所独有的,属于三维计划,其准确性和可行性均大大优于传统的二维计划,可以针对患者的骨骼数据,进行“量体裁衣”,以一种“个体化”的方式,选择最适合该患者的手术方案,并将所有数据输入到机器人系统中。

在手术中,医生通过适度的显露以及位置注册,让机器人能够准确识别骨骼的位置,根据术前“个体化”的方案,对骨骼进行修整和对位,最终完成人工关节的安装,最终结果再由医生对机器人提供的数据进行验证,并结束手术。这其中涉及到一系列的计划、调整、执行、完成的人机互动环节,以保证手术正确进行。

机器人辅助手术治疗是未来的趋势

参与这次手术的锟铻®关节手术机器人系统,是国产首台获批临床应用的髋膝一体关节置换辅助系统,可以在一台主机上通过快速转换接口,辅助完成人工髋关节和膝关节置换等不同手术。

在髋关节应用方面,何川医生团队已经开展了在后外侧微创入路、平卧位直接前入路、侧卧位直接前入路等髋关节置换手术中应用手术机器人系统,探索微创入路与机器人辅助系统的结合,为拓宽机器人手术系统的使用范围、进一步提高手术疗效进行了有益的探索。

何川医生表示,目前机器人辅助手术已被证实在短期内具有良好的临床效果,但精度能否带来长期满意度,还需要更长期、更大样本和多中心的随访研究来进一步验证。瑞金医院关节外科作为国内最先开展人工关节置换手术的中心之一,在关节疾病诊疗方面有着深厚的技术沉淀。目前我院关节外科已针对骨科手术机器人系统的国产自主化以及AI智能化开展了多项临床试验研究,希望未来能为国产高端医疗设备的优化、革新提供更多的瑞金智慧。

机器人是一个辅助工具,有点类似于导航对于一名驾驶员的帮助,虽然不能帮助你转向或者刹车,但不会允许走错了路。

新的技术需要新的知识和理念加以催动,在学习和使用过程中,我们也经历了从最初的怀疑,到信任,再到依赖的过程,更好的工具会让我们的工作和生活更加便捷和轻松。随着科技的发展,手术设备也将不断推陈出新,帮助患者恢复健康。就像机器人手术,它是近些年关节外科领域最大的进步和发展,算得上是外科医生的航空母舰!

文章来源: 光明网,中国机器人网,邯郸健康

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