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高端设备加快国产化脚步 手术机器人时代还有多远

发布时间:2016-01-20 14:55:39  来源:健康报    编辑:张雅硕  背景:

  手术机器人、3D打印技术、ICU急救设备、眼科诊疗设备……技术创新正给医学发展带来更广阔的空间。与此同时,越来越多的高端设备和技术也在加快国产化的脚步。

  在去年国家卫生计生委联合工业和信息化部召开的推进国产医疗设备发展应用会议上,两部委明确提出大力促进产学研医紧密结合,推动医疗设备产业从仿制研发向自主创新转型,加速从使用大国向研发制造强国转变。从今天起,本报选取医疗领域备受关注的几项新技术、新设备,从产业和行业的角度,为您呈现我们的解读和观察。

  从高空跌落,因脊柱胸腰段压缩性骨折而无法站立的王先生,不久前在北京积水潭医院接受了该院院长田伟及其团队操控骨科手术机器人实施的手术。田伟说,机器人在皮肤上探明“病灶”后,在三维影像技术的辅助下,精准地为患者植入6枚椎弓根螺钉,并对骨折处进行了固定。

  当前,骨科手术机器人、颅颌面外科精确治疗机器人系统、“妙手S”手术机器人等国产手术机器人辅助系统正四处“开花”,手术机器人的时代正向我们走来。

  研发路上产学研医

  一个都不能少

  田伟团队与北京航空航天大学共同开展的“基于影像导航和机器人技术的智能骨科手术体系建立及临床应用”研究,日前获得国家科技进步奖二等奖。

  “首台具有完全自主知识产权的骨科机器人,由医生控制台、床旁机械臂系统、3D成像系统3部分组成,可以微创实施复杂外科手术,从研发到应用花费12年时间,经历了2179次试验。”田伟告诉记者,自2002年起,他就率领团队与北京航空航天大学等单位联合攻关,提出了计算机辅助脊柱外科微创手术的理念。

  田伟说,产、学、研、医相结合,最难的是从实验室走向临床。目前,我国实验室研究的机器人种类和数量都不少,但临床想法最终通过工程学设计落地并不简单。

  “设计之初,就要找工程师和厂家一起谈,否则想法再好也制造不出来。”田伟举例,医生认为只要将三维导航技术与机器人辅助操作系统结合起来就完成任务了,但在工程师看来,重写软件、精准配比、重新校对等都是难题;工程师感觉操作系统的机器导向器固定在一个位置比较方便,但临床要求根据患者部位不同有所转向。

  国产手术机器人辅助系统还有北京大学口腔医院院长郭传瑸率队研发的颅颌面外科精确治疗机器人系统。“当前,国际上还没有专门针对颅颌面外科的机器人,这套机器人系统从构想、设计到源代码的编写,都是真正的中国制造。”

  颅颌面外科精确治疗机器人系统的研发由北大口腔医院牵头,清华大学软件学院、北京理工大学、上海交通大学和上海第九人民医院合作开展,申报书先后修改了20个版本。“我有一些图形处理的创意和想法,但我不懂机器人;了解图像处理和机器人的人却不懂医生怎么开刀。”郭传瑸说,“整个课题的研发过程就是不断打破行业界限的过程。”

  此外,2014年3月,中南大学附属湘雅三医院开展中国首例“妙手S”国产机器人手术,至今已应用机器人开展直肠癌根治术、胃穿孔修补术、胆囊切除术、阑尾切除术等。“妙手S”国产机器人由中南大学、天津大学、北京航空航天大学联合研制,具有自主知识产权。相关研究成果已在美国微创外科权威杂志上发表。该院副院长朱晒红介绍,“妙手S”手术机器人系统目前仍处于科学研究和临床试验阶段,去年11月10日已完成中期验收;2017年年底,单孔内镜腔镜一体化手术机器人第四代将会诞生。

  精准定位与操作

  延伸医生的手和眼

  “机器人做手术最大的优势是创伤较小,可以精准定位,精准操作。”田伟介绍,传统大切口脊柱外科手术,需要将整个椎板掀开,用锤子、钳子来回探查病灶。而机器人手术突破了医生眼睛和手的局限,可以在极其狭小的空间开展手术。

  “机器人手术与传统手术最大的区别在于,机器人可以超越人本身的能力。比如,对于传统骨科手术而言,医生只能看到骨头表面,看不到骨头内部的组织结构。借助手术机器人的导航系统,医生可以在三维影像下设计操控手术。”复杂手术微创化,手术时间减少50%,出血减少95%,这是田伟对其骨科手术机器人优势的概括。

  机器人手术的另一个优势就是精确度。

  “医生强调自己开展某类手术的例数,是因为熟练程度带来的手术精准度非常重要。机器人的准确性是通过电脑及整套系统来保障的,准确性超越了人。而且人会累,一天做几台手术,越往后准确性可能越差,但机器人可以反反复复并且每一次都精确完成手术。”田伟说,该团队设计的骨科手术机器人精度已达0.8毫米,能够满足颈胸椎等部位的高精度手术。

  田伟表示,在将来机器人手术的世界里,手术设计由医生决定,手术动作则由机器人来完成。目前,手术机器人操作的难点是如何克服患者在手术中的呼吸节律。“还有一个难点就是机器人的主动操作,虽然已经有了技术储备,但允许机器人在手术时进行主动操作,必须绝对按照国家标准开展。”

  从“机器人+”到

  “医生-机器人-患者”共融

  目前,手术机器人已在部分大医院里应用,其中应用最广泛的是达芬奇手术机器人。

  不久前,北京大学肿瘤医院使用达芬奇机器人为一位胃部有巨大恶性间质瘤的患者进行了手术。在患者腹部打几个小孔,置入远比人手活动自由度更大的机械手臂,医生在主机上控制机械手臂,通过高清3D影像设备,精准地在患者腹腔内进行手术。目前,北京大学人民医院也有100多位患者享受了“达芬奇”的精准照料,“机器人+”技术正在各学科蓬勃发展。

  作为甲类大型设备,国家卫生计生委已将手术机器人纳入大型医用设备进行配置和管理。去年,国家卫生计生委发文,新批11家医疗机构配置手术机器人,手术机器人的配置和使用限制似乎越来越宽松了。

  从全球医疗市场来看,达芬奇机器人已卖出3000多台。我国的手术机器人市场同样潜力巨大。湘雅三院副院长朱晒红说,达芬奇手术机器人在泌尿外科前列腺癌手术、胃肠外科保肛手术、妇科盆腔肿瘤清扫、胸外科冠状动脉搭桥方面具有优势,但患者手术费用负担很重。“如果推广应用,国产手术机器人最大的意义在于打破了国外手术机器人的技术垄断。”

  记者了解到,我国已有多所高等院校和科研单位开展了医用机器人相关研究,比如专注腹腔镜、骨科、介入手术等领域的哈尔滨工业大学,专注血管介入、骨科等领域的中科院自动化所,专注腹腔镜、显微外科等领域的天津大学,专注软组织穿刺、颅颌面外科等领域的北京理工大学等。

  难题待解

  还有很长一段路要走

  朱晒红说:“目前,中国尚未建立机器人手术的国家标准,要形成真正的国产品牌,还要经历很长时间。”

  “越是难度高的手术,越需要行业标准。这样才能做好产、学、研、医的政策衔接。”带领团队牵头制定了《脊柱外科计算机导航技术》标准的田伟表示,高新技术行业标准必须提早制定。

  手术机器人在临床的应用还面临一系列政策障碍。有专家表示,手术机器人收费昂贵,手术费用如何报销等问题也需要研究。建议提高机器人手术的报销额度,这并不会过分增加医保负担,“因为用机器人做手术,手术创伤更小,出血量更少,可以缩短康复时间,虽然手术费用增加了,但康复期间的费用减少了”。

  郭传瑸说,自2012年年底项目验收至今,颌面外科手术机器人技术处于该领域领先地位。但在实际应用中,这套手术机器人系统仍面临落地难的考验。“目前,该系统在机器人辅助手术方面只完成了动物实验,一时难以应用在人身上。而且由于申报手续太过复杂等原因,样机完成后项目一直没有落地。”

  “手术机器人临床应用近几年不会有太大进展,尤其是自主研发的机器人。目前研发的非常多,但基本没有推广到临床。”郭传瑸说。

  田伟也表示,受限于设备数量、操作者资质等因素,我国要真正迎来机器人手术时代,还有很长一段路要走。

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