下一代微创骨科手术机器人，你了解多少？

2024-12-27 15:07 新华网责任编辑：吴静

新华网南京12月27日电 12月26日至28日，2024中国高校科技成果交易会在江苏南京举办，共吸引全国425所高校报名参会，其中241所高校携重点推介成果、高价值专利技术以及技术成熟度高、可转化应用成果，共2716项进行现场交易。

南京医科大学参展的操作型微创骨科手术机器人系统作为参展项目之一，备受关注。此项目面向当前骨科手术机器人“重导航，轻操作”的临床实际问题，集成影像导航、微创操作、智能感知多方面技术，创新研制下一代微创操作型骨科手术机器人系统，可以实现机器人自主微创置针、椎弓根螺钉固定等一系列脊柱微创操作。

现场，项目负责人李亮介绍了该系统的研发历程和技术突破：“上一代导航型机器人已经能精确引导手术器械路径，但医生在操作中仍需手动完成，如微创骨通道建立、骨成型等。这需要医生耗费较大的力气才能完成。”李亮介绍道，“我们的操作型骨科机器人，不仅要求精准，还能替医生完成力气活。医生负责思考，机器人负责执行。术前通过影像建模，结合光学追踪系统，确保高精度追踪，从而保障手术精准性。”

骨头组织坚硬，不同患者骨组织力学特性差异很大。骨科手术操作与处理柔软组织不同，骨头的坚硬和不规则形状，尤其是在脊柱部位，往往会导致手术器械在接触其表面时发生滑移。为此，项目团队着手进行滑移感知的研究，并申请了各类科研项目来深入探索滑移的测量方法以及如何有效控制机器人，以减少或避免手术中的滑移现象。李亮补充道：“我们还进行了滑移风险预测研究，这些预测基于上一代导航型追踪系统，同时融入了器械与组织间切削作用过程的考量，从而在术前为医生提供关键提示。这些提示可以指出哪些路径方向可能更容易产生滑移或风险性很高，以便医生能提前调整策略。在手术过程中，我们还会实时监测滑移和误差情况，并及时通知医生进行调整。术后，我们将提供全面的评估，以确保手术效果达到最佳状态。”

现代医疗追求尽可能减少手术创伤，在骨科手术中，术中常使用C型臂透视系统，这相当于在手术过程中进行了一次CT扫描，能够清晰地展现骨头内部及外部的情况。为了实现精准导航，通常会在骨头上附加一个追踪设备，以便机器人的追踪系统能够通过这个设备精准地定位骨组织的解剖结构在机器人系统中的位置。通过从骨组织的解剖结构到追踪设备，再到机器人的视觉系统，最后到机器人的操作臂这一连串的连接过程，共同构成了微创情况下精准到达手术位置的基础。

医生在手术中需要依靠手感来操作，就像我们用铲子挖土时能感受到土壤的阻力和变化，如果换成挖掘机来挖土，由于缺乏手感，它可能无法感知到地下的自来水管，从而容易导致水管被挖破，同样地，在手术中，如果让机器人去操作而没有给予它相应的感知能力，它可能很容易损伤手术病人的神经或血管。因此，“我们必须赋予机器人操作末端感知能力，让它们能够像医生一样感知到手术过程中的阻力和变化。”李亮介绍，“我们在手术位置的末端配备了具备末端感知功能的动力系统，可以控制器械进行操作，确保器械能够精准地到达医生预定的手术区域。”

在谈及技术创新时，李亮表示：“以往，医生面对影像时，需凭经验手动在电脑上进行手术规划。但现在，我们针对临床常见病例，如脊柱手术，发现其路径往往遵循一定的范式，总会经过几个关键的解剖结构。因此，我们希望通过AI技术，利用医生以往手动规划的手术数据来训练，使其能在给出新影像时，较优的推荐手术位置。这个位置或许并非最好，但无论如何，都远比过去全凭医生手动规划要高效得多。”

医生的精湛医术和手术技巧，往往需要通过大量患者的实际治疗经验积累，这种经验的积累过程中，不可避免地会有患者的付出和承担。李亮说，“如果我们能够利用机器人技术，将年轻医生从初级水平快速提升到较为成熟的阶段，那么就可以大幅度减少这一过程中患者的潜在风险与损失。”同时，他也强调“虽然当前的AI技术非常先进，机器人可以给出有价值的建议，但它们仍然不能完全替代医生的判断和决策。”

关键词：医生,微创,骨科手术,机器人系统,手术过程

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