掀起百亿智能化医疗革命,手术机器人价值几何?

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“如果当时我们真的就按照传统的经验给那位患者手术,那他现在已经下肢瘫痪了。”提起四年前的一次手术经历,青岛大学附属医院脊柱外科主任马学晓依旧心有余悸。2018年,已经在脊柱微创手术领域钻研多年的马学晓收治了一位腰椎手术患者。一切都在按部就班地进行着,医生们按照常规的思路作出了手术规划,对于经验丰富的医生们来讲,这场手术的风险并不大。

然而,马学晓主任脑海中冒出的“尝鲜”念头,却在无意中避免了这次事故的发生。那时候,青岛大学附属医院引进了一台骨科手术机器人,马学晓主任决定让这个“新同事”参与到患者的手术规划中来。“幸亏机器人发现了患者的骨性结构与常人的神经走向是完全相反的,如果按照常规的手术方案,那么患者的神经就会被打断,导致瘫痪。”在骨科手术机器人的辅助下,马学晓团队为患者重新设计了手术方案,最终成功治愈了患者的病痛。

骨科是手术机器人最早进入的领域之一。近年来,个性化、精准化及微创化治疗方式成为骨科手术的重要发展方向,手术机器人的应用也随之成为该领域的研究热点。据了解,目前骨科手术机器人已经逐步应用到了脊柱外科、膝关节置换、髋关节置换等手术中。

在马学晓主任看来,对临床而言,手术机器人极大改变了传统骨科手术依靠手术医生的专业知识和经验的状况,并且大大改变了操作不精准、损伤大的情况,达到了外科手术微创化、精准化、效果优的目的。在为医生解决了微创骨科手术难题的同时,这种更安全的手术方式也为患者带来了更多康复的希望。此外,对于医疗机构而言,作为一种创新的技术,骨科手术机器人的推广应用,也将为培养骨科医疗人才、实现价值医疗等带来新的动力。

最让骨科医生“头疼”的手术

对于患者们而言,一提到骨科手术,通常会联想到大出血、大伤口以及卧床数月的痛苦,心中充满恐惧。与此同时,术后并发症也会损伤患者的劳动能力,甚至会对患者的心理健康产生负面影响。

在这之中,就数脊柱手术是所有骨科手术当中风险最高的。作为人体躯干的中轴骨骼、神经传导的枢纽和最大的运动器官,脊柱支撑着人体的整个躯干,结构精细而复杂。在外科手术中,第一怕碰到神经,第二怕碰到血管,这两大组织出现损伤往往都会导致比较严重的后果。由于脊柱中包绕着复杂的神经和血管,所以对于脊柱手术的精准性和精密性也会要求更高。

近年来,随着全球老龄化趋势的加剧,世界范围内脊柱疾病、关节损伤、骨科创伤的发病率逐年增加。《中国外科年鉴》显示,中国每年骨创伤(脊柱、膝关节等)病例高达 2000 万个,其中 79.35%需要进行手术治疗。与此同时,2019年《柳叶刀》发布的中国疾病负担报告显示,在过去的27年间,脊髓脊柱疾病带给患者负担加重,成为国人首要致残疾病,由此说明中国脊髓脊柱疾病的患病率逐渐增加,手术治疗需求很大。

然而,脊柱手术传统的“徒手操作”模式,不仅存在较大的风险,对患者造成伤害,还会增加患者的住院时间和治疗费用,甚至还会降低医院的床位周转率,导致优质医疗资源无法快速有效地向其他患者释放。

想得全、看得清、打得准,机器人这样“解放”医生

2017年初,罗静(化名)终于下定决心,接受由医生和骨科手术机器人联合操刀的腰椎手术。作为一名常年被腰间盘突出所困扰的“老病号”, 罗静一度使用过胶原酶进行治疗,但效果并不理想,甚至最后导致病灶压迫了右腿小腿的外侧神经元。“那时候我走路已经抬不起来右腿了,稍微抬高一点就会跌倒。”

促使罗静下定决心的,是在老伴身上看到了切实的手术效果。罗静的老伴患有腰椎滑脱,但由于年纪较大,冠心病、糖尿病增加了罗静老伴的手术风险,问了几家医院,医生都无法保证手术效果。直到一位医生向罗静老伴推荐了手术机器人。“医生说手术机器人可以进行微创手术,这样就可以降低手术风险,也能提升手术的成功率。”最让罗静老伴心动的还是手术机器人的术前规划功能,机器人辅助医生在手术之前就做好了计划,患者也能看到这个计划,看到手术的效果,就会更放心了。

“现在我老伴的腰已经完全不疼了,我自己也康复了。”对于一位已经70高龄的老人来说,术后8天即可出院,罗静很满意。直到现在,虽然不能够走太远,但罗静却可以打打最爱的乒乓球,“他们都打不过我”,她说道。

相比于罗静和老伴做的机器人手术,传统的脊柱手术会遇到三大难题,即:想不全、看不清、打不准。

与表面软组织不同,脊柱手术无法直视,更像是在暗箱内操作,需要深层三维空间的精确定位。因此,脊柱医生需要一双特殊的“眼睛”,可以实时看清人体内部立体结构及螺钉打入的三维过程。也急需一双特殊的“”,可以极其稳定又能精确地按照“眼睛”分析出的操作路径,完成钻孔和植入螺钉的过程。更重要的是,医生需要一个特殊的“大脑”,以前的手术规划一般要靠脊柱医生根据患者CT影像,通过丰富的实操经验在脑内进行推算计划,有了特殊的“大脑”后,他们可以通过人工智能术前规划软件,提前进行全面的术前规划,软件能直观地在电脑屏幕上还原病人真实的生理特征与骨骼排列,并且可以通过软件直接模拟置入虚拟植入物(螺钉等)、手术切口、模拟术后的矫形效果,减少神经损伤带来的并发症;同时也能让患者在手术前便可清晰地了解手术方式,并对手术效果有一个形象直观的认知,减轻心理负担,实现更好的医患沟通。

从“纸上谈兵”到“胸有成竹”

从“力拔山兮”到“举重若轻”

从“雾里看花”到“一目了然”

△上面的组图生动诠释了脊柱手术机器人是如何突破传统手术中“眼”、“手”、“脑”的局限,通过人工智能术前手术计划、机器人术中精准操作、导航手术可视化,做到“精准”“微创”“低辐射”,成为脊柱医生的“超级帮手”。

中国骨科临床与基础研究杂志发布的《手术机器人在脊柱外科中的应用》一文中提到,机器人手术最大的特点就是精准,它能在医生的操作下进行深层三维空间的精确定位,手术路径更加精确无误。在手术时,手术机器人可以减少螺钉位置的调整,确保螺钉的把持力,同时避免损伤毗邻重要的神经血管组织,提高手术的精确度,减少手术并发症,降低手术时间。

此外,就术中出血量而言,经皮微创的徒手操作因无法直视椎体结构,调整导针位置需频繁进行穿刺操作,而穿刺偏移时易穿破椎旁血管,增加术中出血;同时导针穿刺时也有误入椎管或神经的情况,将会引起中枢神经与神经根损伤,导致严重神经并发症。但目前全新的脊柱机器人通过零导丝全程可视化辅助手术则可以避免这些问题的出现。

相信,当人类的智慧和机器的精准充分合璧,脊柱手术不必再于“刀尖起舞”,目前的机器人技术不仅仅是导丝定位,更通过全面的术前规划将帮助术者“所思即所见”,精准的机械臂操作帮助术者实现零导丝微创置钉技术达到“所见即所得”,而全程的可视化导航更能令术者“见所未见”,即使在这样的“暗箱”中也可实现植入过程的全程可见。

当骨科高质量发展按下启动键,机器人如何为行业全方位赋能

“十四五”是中国医疗高质量发展的重要关口,政府对新技术和高质量需求迫切的医疗领域给予充分支持。《中国制造2025》《医疗装备产业发展规划(2021-2025年)》征求意见稿等重大部署纷纷将医疗机器人列为重点发展领域;《骨科机器人行业发展“十三五”规划纲要》明确要求到2020年骨科机器人行业要增长30%。作为与人体结构和人民生活密切相关的学科,中国骨科将逐步实现由粗放规模化到精益质量化的革新。

从行业标准重塑和发展角度,过去,骨科手术的治疗目标是缓解病痛并恢复生活质量,但大刀阔斧的骨科手术往往伴随较大的伤口与漫长的康复期,造成患者较大生活负担以及社会资源浪费。手术机器人的出现重新定义“成功手术”的标准,即达到质量效果的同时,又通过精准微创的疗法,缩短患者的康复周期,更快回到正常生活,同时显著降低手术的风险性,减少二次手术的发生。

“手术机器人操作的手术,将是下一代外科手术最主要的方式。”在日前举办的“第15届投资年会·年度峰会”上,道彤投资创始管理合伙人孙琦如是说到。在这场大会上,孙琦特别提到了骨科手术机器人对于骨科人才培养的价值。在他看来,传统的徒手操作依赖于术者的经验,骨科手术机器人可以让外科医生的学习曲线更短。

对于医生来说,徒手操作需要较长的培养周期,尤其是对椎体和导针相对位置的判断,以及对手术规划、椎体解剖结构的理解和掌握。骨科手术机器人的术前规划系统能让医生通过直观真实的三维图像界面规划及脊柱骨盆参数的自动测量从而全面理解、判断手术中需要面临的情况,制定真实可靠的手术计划。

除了临床上帮助医生缩短学习曲线、推动科室发展进步以外,骨科手术机器人也将有助于提高手术效率及病房周转率、进一步提升医院的运营效率和服务价值。

在各方需求的推动下,骨科机器人的市场呈现出蓬勃发展的态势。根据国际机器人联合会 IFR 数据,2018 年全球医疗机器人市场规模为136 亿美元,预计到 2021 年将会达到 207 亿美元。其中,手术机器人是其中规模最大的细分领域,根据普华永道预测,手术机器人市场在 2021 年将会达到 64.4 亿美元。

对于人口基数巨大的中国而言,骨科机器人虽然起步较晚,但市场增长空间十分可观。近年来,包括直观复星、美敦力、史赛克在内的国际器械巨头纷纷押注中国骨科机器人赛道。据悉,美敦力MAZOR X已于今年4月正式获批,登陆中国市场,从术前的“精准规划”和“全面规划”两方面“加码”,有望推动中国骨科智能化精准医疗进一步发展,也必将推动中国医师在骨科手术机器人领域的深入探研。

未来,随着骨科机器人在中国市场的应用,公众对骨科手术机器人的接受度逐步提升,其也将为行业上下游的相关方带来不同的好处。对医疗机构而言,骨科机器人能够提升学术影响力,开展复杂手术,发展年轻医生,推动医院的高质量发展,提高医疗机构的床位周转率,提升医疗服务的效率,回归医疗本质,回报从患者到全社会的期待值,为患者、社会“减负”,推动中国骨科向价值医疗迈进。

值得注意的是,日前国务院办公厅印发的《关于推动公立医院高质量发展的意见》也重点提出要“推动手术机器人等智能医疗设备和智能辅助诊疗系统的研发与应用”。实际上,重点专科建设是医院医疗技术水平和医疗质量水平的重要标志,而手术机器人等智能医疗设备和智能辅助诊疗系统的应用,则是加强医院重点专科建设的重要契机。以手术机器人的启用为契机,发挥高端先进医疗设备优势,加强专科建设和交流合作,将推动医疗机构在科技创新实践中进一步提高医疗服务能力和水平。

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