近日，北京積水潭醫院傳來一個好消息，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成果”簽署轉化協議，總金額達1億元。歷經十幾年的研究，這款智能化骨折復位機器人實現了骨科手術機器人從輔助定位導航到完成手術操作的技術飛躍，在全球范圍內率先實現在最高難度的骨盆骨折手術中的臨床應用，填補了國際空白。與傳統手術相比，智能化骨折復位機器人通過術前自動手術規劃、術中3D實時導航可視化、力位協同機器人精準操作，突破了傳統手術中醫生腦、眼、手的局限，做到了精準、微創、低輻射，成為醫生的“超級助手”。這款機器人，也是本市科技創新與醫療相結合造福百姓的一個縮影。

　　傳統外科需依靠人力和經驗

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

　　隨著醫學的進步，如今的骨科手術追求的是微創，損傷小、恢復快。在智能化骨折復位機器人發明以前，說起“手動版”的骨盆微創復位手術，吳新寶感慨：“這種手術方式需要多人配合，至少得4個大夫，因為骨盆修復要把骨折線對上，這就需要一定的張力，得有一人負責牽拉上肢，一個人負責牽拉下肢，通過拉伸產生的張力，讓骨盆周圍的軟組織、韌帶、肌肉的約束力使骨折自動回位，同時術者還要在X線透視下反復調整骨折位置，一旦判斷復位滿意，則所有人把持住不動，再由一個有經驗的醫生打臨時固定針，將骨盆結構框住。復位的過程總是讓醫生累得滿頭大汗。打好固定針之后，再在放射線的幫助下給破裂的骨縫打上螺釘進行修復固定。手術要做得好，很大程度上得靠主刀醫生的經驗，整個手術下來，往往需要花費三四個小時，讓醫生筋疲力盡。”

　　機器人可自動規劃復位路徑

　　在北京積水潭醫院的智能骨科實驗室內，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。只見這款機器人與手術臺密切融合，安裝在床頭的是一套監控系統，相當于機器人的“大腦”，透過NDI跟蹤相機，可實時顯示術中患者身體的影像數據，規劃復位路徑、顯示手術數據等等。床旁一側是一套把持系統，可通過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的機械臂，可通過力度、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，將患者身體進行牽拉，以便于開展手術。

　　北京積水潭醫院創傷骨科主任醫師趙春鵬介紹，整個手術過程非常簡單快捷，前期先給患者做術前CT，通過系統自動規劃復位路徑。進手術室全身麻醉后，再給患者安裝兩個示蹤器，可結合NDI跟蹤相機用于開展骨盆三維實時導航定位，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，機器人自動開展骨盆復位，完成后再給患者打入固定針，整臺手術下來只需一個多小時，術后無需再進重癥監護室，第二天就能出院。

　　突破三個難點找到復位原理

　　目前，國內能徒手做好骨盆骨折復位手術的醫生為數不多。說起這款手術機器人的研發過程，吳新寶打開了話匣子：“考慮到傳統手術模式帶來的不便，我們一直希望研發一款能夠自動復位骨盆的機器人。”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，就像要把一個破碎的碗拼回去，機器人的研發過程一波三折。

　　“破碎的骨茬之間存在一定約束力，只要一塊沒有對準，另一塊就對不上，當時我們問軟件工程師，能不能把這種復位方式做出來，而且復位時可能會用到好幾個力，因為當時技術所限，怎么都調不出來。”研發了一段時間沒有成功，又得使用傳統手術方式，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，吳新寶突破了幾個難點：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微創的方式把持住骨盆；第二，將人固定在手術床上，實現自動牽拉，解放人力；第三，放棄追求解剖學意義上骨縫拼接的“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鏡像翻版，據此模擬復位時碎裂骨片的回歸位置。這個復位原理看似粗糙，但實驗過程中，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，機械臂的力量到底需多大？此前，國際上無任何先例可循。吳新寶發現，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，吳新寶團隊開展了多次實驗，發現手術中骨折復位時所需力量遠不止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過程中的“攔路虎”，研發又走進了“死胡同”，所有人一籌莫展。

　　但執著的吳新寶沒有放棄，依然不斷實驗。“后來我發現，如果加上縱向的牽引力，扭轉骨盆所需要的復位力會省很多，那么，在加上彈性牽引的情況下，是不是就能幫機械臂省力？”為了證明這個假設，研發團隊進行過無數次實驗：用過橡皮筋、彈簧，也用過豬后腿，后來又咬咬牙，花重金從德國買來“人工肌肉”搭建生物力學模型進行測試，經過反復驗證，證實在彈性牽引下，復位力可降低50%，這就一下子解決了機械臂的力量問題。

　　復位平均三維精度達3.41毫米

　　2018年，樣機搭建成功，實驗繼續開展。每周三，吳新寶都要一頭扎進實驗室，與工程師反復溝通，工程師經常會換上刷手服進手術室觀摩手術，醫生也會常常出入位于羅森博特的實驗室，雙方實現了深度融合。后來，22名患者的科研實驗全部成功，平均失血量僅159毫升。2021年11月，選定國內6家醫院開展多中心臨床實驗，兩組病例進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，病例隨訪還在進行中，將持續至今年6月。初步的結果令所有人喜出望外：從目前來看，一組患者使用機器人進行手術，目前手術成功率100%；另一組患者為醫生徒手牽拉復位，成功率約60%，徒手復位不成功時只能開腹手術。

　　未來，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。吳新寶說，首先是解放了醫生，以前一臺手術要四五個人齊上陣，現在，在機器人的幫助下，一個人就能完成復位；其次，對患者來說，可以極大減輕痛苦，不僅實現微創，還能減輕患者的經濟負擔，更重要的是骨折閉合復位的質量大大提高。國際上專家認為，骨盆骨折通過復位使骨折端的移位能夠達到10毫米以內即為優良，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，明顯優于徒手復位的精度。

　　“現在我腦海中已經有了2.0版的初步模型，我希望打造出一個標準化流程，讓更多醫生經過系統培訓，輕松上手，造福更多患者。在5G技術的搭載下，還能實現遠程手術。”對于未來，吳新寶充滿了信心。

　　延伸

　　北京已有18家市屬醫院開展研究型病房建設

　　作為醫療技術創新的“搖籃”，近年來，北京在推動研究型病房建設方面的力度正持續加大。早在2019年10月，本市印發了《北京市關于加強研究型病房建設的意見》，2020年4月正式啟動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家醫院開展研究型病房建設。如今，研究型病房逐步被建設成為醫務人員開展藥品和醫療器械的臨床試驗、生物醫學新技術的臨床應用觀察的主要場所，成為新技術、新方法和新方案的策源地，引導有實力的醫院轉向研究型、創新型方向發展，形成醫療衛生服務與科學研究并重的發展格局。

　　研究型病房建設逐步規范化

　　一種新藥、一個新醫療器械、一項新技術從實驗室進入臨床應用前，都要經過大量的臨床研究，以往這些研究均由相關單位自行組織。如今，本市持續推進研究型病房建設，隨著步伐加速，未來，北京將擁有國內領先、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北京國際科技創新中心建設要求，更是推動醫院由以看病為主的醫療中心加速向以醫療、教學、科研并重的醫學中心轉變，構建醫院新發展格局，更好發揮研究型病房的服務企業和引企功能，為醫藥健康產業高質量發展提供全方位支持，實現高水平臨床研究自立自強。

　　按照方案，開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；實有開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，為強化科技創新對市屬醫院高質量發展的支撐，進一步發揮市屬醫院集團化優勢，2022年，市醫管中心組建成立市屬醫院研究型病房聯合體，逐步推動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——質量就是生命”“人類遺傳資源監管”“委托審查思考及實踐”為主題連續開展六期“臨床試驗訓練營”。

　　去年支持92項創新藥及器械

　　據了解，本市以引導市屬醫院高質量發展為著眼點，著力推進研究型病房建設，通過多措并舉，不斷提升市屬醫院臨床試驗和臨床研究能力，全力推動市屬醫院向研究型、創新型醫院轉變。

　　本市各市屬醫院通過提高服務審查效率，大力支持北京生物醫藥健康企業。比如，朝陽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、10家CRO公司、2家人工智能科技企業等創新主體，牽頭組建“醫藥協同創新聯盟”，大大增強了對制藥企業臨床試驗方面的服務能力。北京兒童醫院優先承接北京醫藥企業的臨床試驗項目，同等條件下，在項目立項、倫理形式審查中優先審查，與北京科信必成醫藥科技發展有限公司(G20企業)共建了兒童用藥轉化醫學研究中心，為臨床試驗項目提供完整的技術和后勤支持。

　　據市醫管中心介紹，僅在2022年，相關醫院支持、服務在京企業創新藥創新器械共92項，其中牽頭創新藥30項，創新器械2項；參與創新藥55項，創新器械5項。

　　創新成果多次實現零的突破

　　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新的希望。比如，同仁醫院牽頭開展了臨床試驗“人胎盤間充質干細胞凝膠治療糖尿病足潰瘍I期臨床”，據了解，人胎盤間充質干細胞凝膠是目前所知的全球第一款以人胎盤間充質干細胞與生物材料混合制備的外用藥物，也是全球首個獲批進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，相關市屬醫院建立了多個新型平臺系統，服務于各學科的創新工作。其中，宣武醫院開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)研究網絡和電子數據庫平臺(CFAN)。首兒所專注開展兒科人群特有疾病、兒科人群成人共患疾病特有狀態的研究，創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。

　　創新成果在持續轉化的過程中，創造出規模龐大的經濟效益和社會效益：積水潭醫院完成系列骨科手術機器人創新重大成果轉化，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系統疾病人工智能研究中心，逆向新藥研發模式使藥物研發周期壓縮七年……天壇醫院的創新工作實現了諸多“從0到1”的突破，在多個領域打破西方國家技術壟斷；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