近日，北京積水潭醫院傳來(lái)一個(gè)好消息，該院與北京羅森博特科技有限公司就“智能化骨折復位機器人技術(shù)成果”簽署轉化協(xié)議，總金額達1億元。歷經(jīng)十幾年的研究，這款智能化骨折復位機器人實(shí)現了骨科手術(shù)機器人從輔助定位導航到完成手術(shù)操作的技術(shù)飛躍，在全球范圍內率先實(shí)現在最高難度的骨盆骨折手術(shù)中的臨床應用，填補了國際空白。與傳統手術(shù)相比，智能化骨折復位機器人通過(guò)術(shù)前自動(dòng)手術(shù)規劃、術(shù)中3D實(shí)時(shí)導航可視化、力位協(xié)同機器人精準操作，突破了傳統手術(shù)中醫生腦、眼、手的局限，做到了精準、微創(chuàng )、低輻射，成為醫生的“超級助手”。這款機器人，也是本市科技創(chuàng )新與醫療相結合造福百姓的一個(gè)縮影。

　　傳統外科需依靠人力和經(jīng)驗

　　不同于普通的股骨、脛骨等直線(xiàn)型骨骼，骨盆結構特殊，顧名思義，骨盆呈環(huán)狀，像一個(gè)盆一樣，一旦骨折，其修復難度可想而知。北京積水潭醫院副院長(cháng)吳新寶說(shuō)，傳統的骨盆修復往往依靠外科手術(shù)，要求醫生切開(kāi)骨折部位，在布滿(mǎn)血管神經(jīng)的骨盆部位顯露出骨折位置，并通過(guò)徒手操作復位骨折，最后使用鋼板固定。這種方式創(chuàng )傷大，需要麻醉、輸血，且恢復時(shí)間長(cháng)。

　　隨著(zhù)醫學(xué)的進(jìn)步，如今的骨科手術(shù)追求的是微創(chuàng )，損傷小、恢復快。在智能化骨折復位機器人發(fā)明以前，說(shuō)起“手動(dòng)版”的骨盆微創(chuàng )復位手術(shù)，吳新寶感慨：“這種手術(shù)方式需要多人配合，至少得4個(gè)大夫，因為骨盆修復要把骨折線(xiàn)對上，這就需要一定的張力，得有一人負責牽拉上肢，一個(gè)人負責牽拉下肢，通過(guò)拉伸產(chǎn)生的張力，讓骨盆周?chē)能浗M織、韌帶、肌肉的約束力使骨折自動(dòng)回位，同時(shí)術(shù)者還要在X線(xiàn)透視下反復調整骨折位置，一旦判斷復位滿(mǎn)意，則所有人把持住不動(dòng)，再由一個(gè)有經(jīng)驗的醫生打臨時(shí)固定針，將骨盆結構框住。復位的過(guò)程總是讓醫生累得滿(mǎn)頭大汗。打好固定針之后，再在放射線(xiàn)的幫助下給破裂的骨縫打上螺釘進(jìn)行修復固定。手術(shù)要做得好，很大程度上得靠主刀醫生的經(jīng)驗，整個(gè)手術(shù)下來(lái)，往往需要花費三四個(gè)小時(shí)，讓醫生筋疲力盡。”

　　機器人可自動(dòng)規劃復位路徑

　　在北京積水潭醫院的智能骨科實(shí)驗室內，北京青年報記者看到了這款全球首款智能化骨折復位機器人。只見(jiàn)這款機器人與手術(shù)臺密切融合，安裝在床頭的是一套監控系統，相當于機器人的“大腦”，透過(guò)NDI跟蹤相機，可實(shí)時(shí)顯示術(shù)中患者身體的影像數據，規劃復位路徑、顯示手術(shù)數據等等。床旁一側是一套把持系統，可通過(guò)末端的把持針固定住患者的骨盆，床的另一側是一只可移動(dòng)的機械臂，可通過(guò)力度、角度的變化，將錯位的骨盆恢復到正常位置。床頭還裝有一套彈性牽引系統，可與機械臂相互配合，將患者身體進(jìn)行牽拉，以便于開(kāi)展手術(shù)。

　　北京積水潭醫院創(chuàng )傷骨科主任醫師趙春鵬介紹，整個(gè)手術(shù)過(guò)程非常簡(jiǎn)單快捷，前期先給患者做術(shù)前CT，通過(guò)系統自動(dòng)規劃復位路徑。進(jìn)手術(shù)室全身麻醉后，再給患者安裝兩個(gè)示蹤器，可結合NDI跟蹤相機用于開(kāi)展骨盆三維實(shí)時(shí)導航定位，在骨盆位置打入若干枚固定骨盆用的把持針，將把持針連接到把持臂、機器人機械臂，按照前期規劃復位路徑，機器人自動(dòng)開(kāi)展骨盆復位，完成后再給患者打入固定針，整臺手術(shù)下來(lái)只需一個(gè)多小時(shí)，術(shù)后無(wú)需再進(jìn)重癥監護室，第二天就能出院。

　　突破三個(gè)難點(diǎn)找到復位原理

　　目前，國內能徒手做好骨盆骨折復位手術(shù)的醫生為數不多。說(shuō)起這款手術(shù)機器人的研發(fā)過(guò)程，吳新寶打開(kāi)了話(huà)匣子：“考慮到傳統手術(shù)模式帶來(lái)的不便，我們一直希望研發(fā)一款能夠自動(dòng)復位骨盆的機器人。”早在2007年，吳新寶就萌生了初步想法。但由于骨盆結構的特殊性，復位是最難的，就像要把一個(gè)破碎的碗拼回去，機器人的研發(fā)過(guò)程一波三折。

　　“破碎的骨茬之間存在一定約束力，只要一塊沒(méi)有對準，另一塊就對不上，當時(shí)我們問(wèn)軟件工程師，能不能把這種復位方式做出來(lái)，而且復位時(shí)可能會(huì )用到好幾個(gè)力，因為當時(shí)技術(shù)所限，怎么都調不出來(lái)。”研發(fā)了一段時(shí)間沒(méi)有成功，又得使用傳統手術(shù)方式，這讓吳新寶一直“耿耿于懷”。

　　真正讓吳新寶下定決心要做這款手術(shù)機器人，是在2014年。在前期的不斷探索、思考、積累中，吳新寶突破了幾個(gè)難點(diǎn)：第一，打破傳統思路，放棄徒手把持骨盆的方式，改用金屬把持臂通過(guò)微創(chuàng )的方式把持住骨盆；第二，將人固定在手術(shù)床上，實(shí)現自動(dòng)牽拉，解放人力；第三，放棄追求解剖學(xué)意義上骨縫拼接的“嚴絲合縫”，而是以功能復位為目標，允許一定范圍內的誤差，術(shù)后骨盆自行愈合，結構完整，不影響使用功能即可。

　　“由于人的骨盆結構是對稱(chēng)的，我們采用鏡像原理，如果左側的骨盆骨折，可以依據右側骨盆的模型做一個(gè)鏡像翻版，據此模擬復位時(shí)碎裂骨片的回歸位置。這個(gè)復位原理看似粗糙，但實(shí)驗過(guò)程中，破碎的骨片竟全部嚴絲合縫地對上了。”吳新寶感慨道。

　　反復測量機械臂復位力大小

　　復位時(shí)，機械臂的力量到底需多大？此前，國際上無(wú)任何先例可循。吳新寶發(fā)現，市面上相對適合的醫用機械臂力量極限是16公斤。為了測量復位力大小，吳新寶團隊開(kāi)展了多次實(shí)驗，發(fā)現手術(shù)中骨折復位時(shí)所需力量遠不止16公斤，普通的醫用機械臂力量是達不到的。復位力的控制又成為研發(fā)過(guò)程中的“攔路虎”，研發(fā)又走進(jìn)了“死胡同”，所有人一籌莫展。

　　但執著(zhù)的吳新寶沒(méi)有放棄，依然不斷實(shí)驗。“后來(lái)我發(fā)現，如果加上縱向的牽引力，扭轉骨盆所需要的復位力會(huì )省很多，那么，在加上彈性牽引的情況下，是不是就能幫機械臂省力？”為了證明這個(gè)假設，研發(fā)團隊進(jìn)行過(guò)無(wú)數次實(shí)驗：用過(guò)橡皮筋、彈簧，也用過(guò)豬后腿，后來(lái)又咬咬牙，花重金從德國買(mǎi)來(lái)“人工肌肉”搭建生物力學(xué)模型進(jìn)行測試，經(jīng)過(guò)反復驗證，證實(shí)在彈性牽引下，復位力可降低50%，這就一下子解決了機械臂的力量問(wèn)題。

　　復位平均三維精度達3.41毫米

　　2018年，樣機搭建成功，實(shí)驗繼續開(kāi)展。每周三，吳新寶都要一頭扎進(jìn)實(shí)驗室，與工程師反復溝通，工程師經(jīng)常會(huì )換上刷手服進(jìn)手術(shù)室觀(guān)摩手術(shù)，醫生也會(huì )常常出入位于羅森博特的實(shí)驗室，雙方實(shí)現了深度融合。后來(lái)，22名患者的科研實(shí)驗全部成功，平均失血量?jì)H159毫升。2021年11月，選定國內6家醫院開(kāi)展多中心臨床實(shí)驗，兩組病例進(jìn)行隨機雙盲前瞻對照研究，今年3月5日，92例病例全部完成，病例隨訪(fǎng)還在進(jìn)行中，將持續至今年6月。初步的結果令所有人喜出望外：從目前來(lái)看，一組患者使用機器人進(jìn)行手術(shù)，目前手術(shù)成功率100%；另一組患者為醫生徒手牽拉復位，成功率約60%，徒手復位不成功時(shí)只能開(kāi)腹手術(shù)。

　　未來(lái)，這款機器人正式上市后，將徹底改變傳統的骨盆骨折復位手術(shù)。吳新寶說(shuō)，首先是解放了醫生，以前一臺手術(shù)要四五個(gè)人齊上陣，現在，在機器人的幫助下，一個(gè)人就能完成復位；其次，對患者來(lái)說(shuō)，可以極大減輕痛苦，不僅實(shí)現微創(chuàng )，還能減輕患者的經(jīng)濟負擔，更重要的是骨折閉合復位的質(zhì)量大大提高。國際上專(zhuān)家認為，骨盆骨折通過(guò)復位使骨折端的移位能夠達到10毫米以?xún)燃礊閮?yōu)良，而智能化骨折復位機器人的復位操作，平均三維精度達到3.41毫米，明顯優(yōu)于徒手復位的精度。

　　“現在我腦海中已經(jīng)有了2.0版的初步模型，我希望打造出一個(gè)標準化流程，讓更多醫生經(jīng)過(guò)系統培訓，輕松上手，造福更多患者。在5G技術(shù)的搭載下，還能實(shí)現遠程手術(shù)。”對于未來(lái)，吳新寶充滿(mǎn)了信心。

　　延伸

　　北京已有18家市屬醫院開(kāi)展研究型病房建設

　　作為醫療技術(shù)創(chuàng )新的“搖籃”，近年來(lái)，北京在推動(dòng)研究型病房建設方面的力度正持續加大。早在2019年10月，本市印發(fā)了《北京市關(guān)于加強研究型病房建設的意見(jiàn)》，2020年4月正式啟動(dòng)首批研究型病房示范建設工作。截至目前，本市市屬醫院中共有18家醫院開(kāi)展研究型病房建設。如今，研究型病房逐步被建設成為醫務(wù)人員開(kāi)展藥品和醫療器械的臨床試驗、生物醫學(xué)新技術(shù)的臨床應用觀(guān)察的主要場(chǎng)所，成為新技術(shù)、新方法和新方案的策源地，引導有實(shí)力的醫院轉向研究型、創(chuàng )新型方向發(fā)展，形成醫療衛生服務(wù)與科學(xué)研究并重的發(fā)展格局。

　　研究型病房建設逐步規范化

　　一種新藥、一個(gè)新醫療器械、一項新技術(shù)從實(shí)驗室進(jìn)入臨床應用前，都要經(jīng)過(guò)大量的臨床研究，以往這些研究均由相關(guān)單位自行組織。如今，本市持續推進(jìn)研究型病房建設，隨著(zhù)步伐加速，未來(lái)，北京將擁有國內領(lǐng)先、國際一流的臨床研究基地。據市醫院管理中心介紹，在本市開(kāi)展研究型病房建設的18家市屬醫院中，有6家醫院被確立為第一批次北京市示范性研究型病房建設單位，分別為天壇醫院、腫瘤醫院、地壇醫院、宣武醫院、安定醫院、友誼醫院。同仁醫院、朝陽(yáng)醫院、積水潭醫院等12家市屬醫院成為第二批次、第三批次示范性研究型病房建設單位。

　　建設研究型病房，不僅是深入貫徹落實(shí)北京國際科技創(chuàng )新中心建設要求，更是推動(dòng)醫院由以看病為主的醫療中心加速向以醫療、教學(xué)、科研并重的醫學(xué)中心轉變，構建醫院新發(fā)展格局，更好發(fā)揮研究型病房的服務(wù)企業(yè)和引企功能，為醫藥健康產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展提供全方位支持，實(shí)現高水平臨床研究自立自強。

　　按照方案，開(kāi)展研究型病房建設的醫院，每家醫院的研究型病房病床一般不少于30張，占醫院現有編制床位數的10%左右。實(shí)有床位數已達到編制床位數的醫院，可按照法定要求依程序申請現有床位數的10%左右作為研究型病房床位；實(shí)有開(kāi)放床位數尚未達到編制床位數的依托醫院，按照其差額床位數的三分之一用于研究型病房。

　　據市醫院管理中心介紹，為強化科技創(chuàng )新對市屬醫院高質(zhì)量發(fā)展的支撐，進(jìn)一步發(fā)揮市屬醫院集團化優(yōu)勢，2022年，市醫管中心組建成立市屬醫院研究型病房聯(lián)合體，逐步推動(dòng)市屬醫院研究型病房規范化、標準化建設。2022年以“藥物臨床試驗質(zhì)量管理規范”“倫理辦公室在倫理審查中的作用”“臨床試驗概述及基本流程介紹”“臨床研究的成敗核心——質(zhì)量就是生命”“人類(lèi)遺傳資源監管”“委托審查思考及實(shí)踐”為主題連續開(kāi)展六期“臨床試驗訓練營(yíng)”。

　　去年支持92項創(chuàng )新藥及器械

　　據了解，本市以引導市屬醫院高質(zhì)量發(fā)展為著(zhù)眼點(diǎn)，著(zhù)力推進(jìn)研究型病房建設，通過(guò)多措并舉，不斷提升市屬醫院臨床試驗和臨床研究能力，全力推動(dòng)市屬醫院向研究型、創(chuàng )新型醫院轉變。

　　本市各市屬醫院通過(guò)提高服務(wù)審查效率，大力支持北京生物醫藥健康企業(yè)。比如，朝陽(yáng)醫院以北京市精準用藥研究與應用中心牽頭，集合了13家醫療機構、7家研究機構、10家制藥企業(yè)、10家CRO公司、2家人工智能科技企業(yè)等創(chuàng )新主體，牽頭組建“醫藥協(xié)同創(chuàng )新聯(lián)盟”，大大增強了對制藥企業(yè)臨床試驗方面的服務(wù)能力。北京兒童醫院優(yōu)先承接北京醫藥企業(yè)的臨床試驗項目，同等條件下，在項目立項、倫理形式審查中優(yōu)先審查，與北京科信必成醫藥科技發(fā)展有限公司(G20企業(yè))共建了兒童用藥轉化醫學(xué)研究中心，為臨床試驗項目提供完整的技術(shù)和后勤支持。

　　據市醫管中心介紹，僅在2022年，相關(guān)醫院支持、服務(wù)在京企業(yè)創(chuàng )新藥創(chuàng )新器械共92項，其中牽頭創(chuàng )新藥30項，創(chuàng )新器械2項；參與創(chuàng )新藥55項，創(chuàng )新器械5項。

　　創(chuàng )新成果多次實(shí)現零的突破

　　悉心耕耘，成果有目共睹，一系列新藥品、新器械、新方案層出不窮，更是為廣大患者帶來(lái)新的希望。比如，同仁醫院牽頭開(kāi)展了臨床試驗“人胎盤(pán)間充質(zhì)干細胞凝膠治療糖尿病足潰瘍I期臨床”，據了解，人胎盤(pán)間充質(zhì)干細胞凝膠是目前所知的全球第一款以人胎盤(pán)間充質(zhì)干細胞與生物材料混合制備的外用藥物，也是全球首個(gè)獲批進(jìn)入臨床試驗的干細胞外用藥，用于治療皮膚損傷、潰瘍等疾病。

　　依托研究型病房建設，相關(guān)市屬醫院建立了多個(gè)新型平臺系統，服務(wù)于各學(xué)科的創(chuàng )新工作。其中，宣武醫院開(kāi)展了中國家族性阿爾茨海默病注冊登記隊列研究，建立國際上最大的家族性阿爾茨海默病(FAD)研究網(wǎng)絡(luò )和電子數據庫平臺(CFAN)。首兒所專(zhuān)注開(kāi)展兒科人群特有疾病、兒科人群成人共患疾病特有狀態(tài)的研究，創(chuàng )建了國家級脊髓性肌萎縮癥(SMA)注冊登記系統，建立了1200例SMA患兒的臨床隊列和生物樣本數據庫。

　　創(chuàng )新成果在持續轉化的過(guò)程中，創(chuàng )造出規模龐大的經(jīng)濟效益和社會(huì )效益：積水潭醫院完成系列骨科手術(shù)機器人創(chuàng )新重大成果轉化，近五年完成成果轉化項目27項，轉化額約3.6億元；建立國際規模最大的神經(jīng)系統疾病人工智能研究中心，逆向新藥研發(fā)模式使藥物研發(fā)周期壓縮七年……天壇醫院的創(chuàng )新工作實(shí)現了諸多“從0到1”的突破，在多個(gè)領(lǐng)域打破西方國家技術(shù)壟斷；在每年上市的抗腫瘤新藥中，70%由北京腫瘤醫院牽頭或參與臨床研究……在科研創(chuàng )新的道路上，北京攀登不止、步履不停。

　　本版文/本報記者 蔣若靜

　　攝影攝像/本報記者 郭謙