它沒有龐大的軀干，卻有著一對可多維度轉動的靈活機器臂；它沒裝GPS，卻能憑借影像導航，將螺釘精準置入患者的身體中，為骨傷患者帶來快速治愈疾病的希望。日前，北京積水潭醫院攜手多家單位基于影像導航和機器人技術創立的智能骨科手術項目獲得2014年度北京市科學技術獎一等獎，該技術被認為開創了骨外科治療智能化和微創化新時代。

項目名稱

骨科疾病是臨床常見病和多發病，骨科手術治療的核心瓶頸問題是術者視野和操作的局限性。針對上述問題，由北京積水潭醫院田偉院長牽頭成立的項目組歷經12年，醫工企緊密結合，在38項國家和省部級課題支持下，明確了智能骨科手術操作規范，突破了影像導航、手術機器人、遠程遙操作等關鍵技術群，形成了一套符合我國臨床實際、擁有完全自主知識產權的智能骨科手術體系，實現了復雜手術標準化、常規手術微創化、關鍵操作智能化，極大地改善了手術效果。

揭秘

醫生動鼠標機器人“操刀”

面對傳統骨科手術損傷大、并發癥多、主要依賴醫生經驗等諸多問題，北京積水潭醫院田偉院長在十幾年前就開始著手構建智能骨科體系?，F在的智能骨科機器人就是由北京積水潭醫院與北京航空航天大學、中國科學院深圳先進技術研究院、北京天智航公司等單位共同發明的。

骨科機器人是如何做手術的呢？在醫療機器人北京市工程實驗室里，技術人員向記者介紹了機器人手術過程。以骨折為例，手術中，醫生首先利用牽引床進行骨折的閉合復位，然后將透視機采集的X線影像傳輸到機器人導航系統工作站。計算機操作界面中，通過簡單點擊鼠標就可完成螺釘置入位置、方向及長度的手術規劃，從而指揮機器人的機械臂自動完成空心釘置入的精確定位，醫生僅需按照機器人的導航定向完成螺釘置入即順利完成手術。

技術人員稱，骨科機器人主要由控制系統和執行系統兩部分構成，控制系統是包含手術規劃功能的計算機系統，相當于機器人的“大腦”，執行系統是一雙可多維度移動的機械臂，相當于機器人的“手臂”，手術過程中“大腦”和“手臂”通過互相配合來輔助醫生完成手術。對于比較復雜的脊柱手術，病人最擔心的就是螺釘打入椎管內，有可能造成癱瘓等嚴重并發癥?，F在，這種手術也可以在機器人靈巧穩定的手臂操作下，微創進行了。

準度超醫生手術不打顫

在人們的印象中，做手術要找經驗豐富的醫生手術效果才有保障，不過有的時候，經驗豐富的醫生也比不上機器人的精準。“人的手都會疲勞，有時候稍微哆嗦一下，手術的效果就會大打折扣，而機器人輔助就可以很大地提高手術的穩定性，使骨科醫生打出的釘子更加精準”，積水潭醫院脊柱外科副主任醫師劉亞軍表示。

劉亞軍稱，機器人輔助骨科手術應用計算機，把患者的影像資料如X光片、CT、核磁等進行疊加的分析處理，然后根據分析結果，控制機器臂完成一些醫生不能完成或完成得不好的動作和步驟，很好地解決了傳統手術中遇到的難題。

導航定位精患者輻射少

目前，骨病患者接受傳統骨科手術要先借助X線診斷設備，經反復透視，然后依靠醫生的空間想象和徒手操作確定螺釘置入路徑。這種方法一方面會使患者和醫生長時間暴露于X射線，接受大量的輻射，另一方面，由于徒手操作無法實現精確的定位，螺釘置入的位置往往不能達到預期效果，從而出現骨折移位、骨折不愈合、神經血管損傷等并發癥而導致手術失敗。

據劉亞軍介紹，骨科機器人導航定位系統用X光機從正面和側面對患者的傷骨拍攝圖像，或者利用患者的術前或術中三維圖像，經過計算機的精密計算，確定內固定螺釘的位置，引導醫生完成螺釘的體內植入。“骨科機器人導航定位系統最大的優點就是能明顯減少X射線照射次數，有效提高螺釘置入的準確性，從而縮短手術時間，減少創傷和出血，避免并發癥的發生，真正實現骨折的微創內固定治療。”

異地可操控及時救病患

我國幅員遼闊，但優勢醫療資源主要集中在發達地區，很多邊遠地區的骨傷患者無法得到最為及時、有效的治療，很多患者因此致殘，留下終身遺憾。隨著互聯網的發展，積水潭醫院開發出基于窄帶的遙規劃技術，實現了機器人輔助骨科遠程手術。

手術可在兩所異地醫院之間進行，就好比醫生的腦子在北京，醫生的手通過網絡和外地的機器人手臂連接起來。外地的機器人通過攝像機、話筒、電腦將手術現場所有的影像、聲音通過網絡傳回北京，由北京骨科專家進行手術規劃，并將規劃指令迅速返回手術現場，現場的機器人在專家的指揮下執行手術動作。

遠程手術如果出現信號中斷怎么辦？對此，院方也有應急預案，“為保證手術安全，我們將提前設計的手術規劃輸入機器人程序，這樣，在地震等自然災害的情況下，即使網絡條件比較差或者中斷，也可以完成手術。”劉亞軍說。

對話

骨科機器人手術完成近2000例

問：目前機器人骨科手術已經完成了多少例？手術成功率如何？

劉亞軍：2004年，我國首臺完全自主知識產權的骨科機器人，在積水潭醫院成功完成了我國第一臺機器人輔助骨科手術——脛骨骨折髓內釘內固定手術。截至目前，全國共完成近2000例骨科機器人手術臨床應用。

北京積水潭醫院在長期的臨床實踐中，開發了多種新的手術技術，明顯地提高了手術的安全性和精確性。比如在高風險的上頸椎內固定手術，螺釘準確率由79%提升至93%；骨盆骨折經皮螺釘內固定準確率由76%提高到100%。

機器人手術減輕患者經濟負擔

問：機器人手術費用是不是略高于非機器人手術？

劉亞軍：由于屬于高新技術，目前對于骨科機器人還沒有明確的收費標準。從整體的社會效益來看，機器人手術除了精準、微創、患者恢復快，同時也可以減輕患者和家庭的負擔。與傳統手術相比，骨科機器人手術中減少透視73%，顯著降低醫患雙方輻射傷，減少了手術并發癥帶來的額外經濟負擔和患者痛苦。以髖臼骨折智能化微創手術為例，原來需要昂貴的鈦板內固定手術的病人現在只需幾枚螺釘就可以完成，費用大大降低，內置物花費較傳統切開復位手術降低91.6%。

不斷創新開創智能骨科新時代

問：目前骨科機器人技術上和應用上還存在哪些問題？未來骨科機器人應該朝什么方向發展？

劉亞軍：首先，導航和機器人技術本身有很多關鍵點還需要時間去突破。導航技術臨床應用時間比較早，目前面對的最大問題就是醫生的操作問題，醫生需要熟練地掌握導航使用方法，避免臨床應用中出現誤差。

而機器人技術目前臨床應用范圍還比較窄，現在主要用于骨折手術，一些過于復雜和危險的手術暫時還不能做，未來隨著技術的不斷完善，骨科機器人可以進行更多類型的骨科手術。

未來智能骨科系統的應用想要更好地發展，需要業界共同朝這個方向努力。我們建立了一個體系，大家都可以學習，希望業內其他醫院或機構可以提出更多的想法和觀點，做一些創新的事情，在吸收他人先進知識的基礎上做到更好。

更多資訊請關注工業機器人頻道