前列腺穿刺機(jī)器人來(lái)了

文/本刊記者 郭瀟雅

精度高、創(chuàng)傷小、恢復(fù)快，這款前列腺穿刺機(jī)器人填補(bǔ)了我國(guó)的一項(xiàng)空白，將造福廣大患者。

復(fù)旦大學(xué)附屬中山醫(yī)院泌尿外科創(chuàng)建于1952年，是國(guó)內(nèi)最早建制并擁有獨(dú)立病房的泌尿外科之一，是國(guó)家教育部重點(diǎn)學(xué)科，“211”和“985”工程三期建設(shè)重點(diǎn)學(xué)科，是國(guó)家衛(wèi)生健康委泌尿?qū)？漆t(yī)師和泌尿內(nèi)鏡診療技術(shù)培訓(xùn)基地，首批國(guó)家博士學(xué)位授予點(diǎn)之一。

中山醫(yī)院泌尿外科具有輝煌的歷史，創(chuàng)造了多項(xiàng)“第一”：國(guó)內(nèi)首例同種異體腎移植成功并獲長(zhǎng)期存活；國(guó)內(nèi)最早開展體外沖擊波碎石，獲國(guó)家科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)；國(guó)內(nèi)最早開展腹腔鏡泌尿外科手術(shù)；2009年中山醫(yī)院在國(guó)內(nèi)較早開展達(dá)芬奇機(jī)器人輔助腹腔鏡泌尿外科手術(shù)。

近年來(lái)，中山醫(yī)院泌尿外科在新一代學(xué)術(shù)帶頭人、科主任郭劍明教授帶領(lǐng)下，以創(chuàng)新發(fā)展的理念，始終保持醫(yī)療技術(shù)和科研水平國(guó)內(nèi)領(lǐng)先并與國(guó)際接軌。目前擁有腎腫瘤、前列腺癌、膀胱癌、尿路結(jié)石、腎移植、男科等亞?？茍F(tuán)隊(duì)，開展MDT多學(xué)科協(xié)作，承擔(dān)多項(xiàng)國(guó)際多中心臨床研究。每年在國(guó)際國(guó)內(nèi)知名期刊發(fā)表論文40余篇，近三年獲得13項(xiàng)國(guó)家自然科學(xué)基金，在研科研基金過千萬(wàn)元，獲上海市科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)一項(xiàng)。

近日，一款由中山醫(yī)院泌尿外科團(tuán)隊(duì)根據(jù)多年前列腺穿刺積累經(jīng)驗(yàn)，創(chuàng)新研發(fā)的前列腺穿刺機(jī)器人成功實(shí)現(xiàn)專利轉(zhuǎn)化，引起了醫(yī)療界的關(guān)注。該發(fā)明能夠顯著提高前列腺癌檢出率，避免誤差及損傷。

潛心研發(fā)產(chǎn)品

前列腺癌在全球惡性腫瘤中發(fā)病第二，在美國(guó)已高居男性腫瘤第一位。隨著人口老齡化，我國(guó)前列腺癌發(fā)病率也逐年上升。區(qū)別于多數(shù)腫瘤，前列腺癌在前列腺腺體內(nèi)多灶散在分布，CT、MRI等影像學(xué)手段不能確診，其確診均需要依靠前列腺穿刺活檢。數(shù)據(jù)顯示，體檢篩查前列腺特異性抗原（PSA）升高的老年患者，約有20%～30%穿刺確診為前列腺癌。我國(guó)2015年前列腺癌新發(fā)病例6萬(wàn)余例，這意味著當(dāng)年我國(guó)約20萬(wàn)～30萬(wàn)人接受了前列腺穿刺活檢。

該專利第一發(fā)明人、中山醫(yī)院泌尿外科副主任醫(yī)師陳偉說(shuō)道，前列腺腺體最大徑約為3.5～5.5cm，這就決定了穿刺的靶器官非常局限，在這一狹小的范圍內(nèi)穿刺到散在分布的病灶，需要穿刺精度極高。目前大多數(shù)醫(yī)院仍用人工穿刺，通過增加穿刺點(diǎn)來(lái)減少漏診率。另一方面，前列腺穿刺活檢多為12針的系統(tǒng)穿刺，即便如此，因?yàn)槿斯ご┐毯茈y保證針道在腺體內(nèi)均勻分配，會(huì)導(dǎo)致部分患者的癌組織未被獲取。隨著PSA的繼續(xù)顯著升高，還需要二次穿刺。在臨床上，甚至遇到過一年內(nèi)在不同的醫(yī)院穿刺三次，仍不能確診的高危前列腺癌患者。因前列腺穿刺過于依賴操作者的經(jīng)驗(yàn)和操作技巧，使得研發(fā)動(dòng)作標(biāo)準(zhǔn)化的穿刺機(jī)器人十分必要。

據(jù)了解，陳偉從博士學(xué)習(xí)期間開始就一直從事前列腺癌研究，2012年赴美國(guó)MD安德森腫瘤中心及約翰霍普金斯醫(yī)院學(xué)習(xí)一年有余，對(duì)前列腺癌臨床與科研中存在的問題有一定的體會(huì)。近年來(lái)，他對(duì)腹腔鏡前列腺癌的根治手術(shù)進(jìn)行了改良，獲得國(guó)內(nèi)外專家的認(rèn)可。同時(shí)，陳偉在10年前開始進(jìn)行以產(chǎn)學(xué)研結(jié)合為導(dǎo)向的器械研發(fā)，獲國(guó)家發(fā)明專利3項(xiàng)，實(shí)用新型專利3項(xiàng)，其中發(fā)明專利“腹腔鏡手術(shù)遙控動(dòng)脈夾”成功轉(zhuǎn)化，取得器械研發(fā)的一些經(jīng)驗(yàn)，為前列腺穿刺機(jī)器人的研發(fā)打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

陳偉告訴記者，在四年前，他提出了前列腺智能穿刺的設(shè)想，聯(lián)合郭劍明教授、徐志兵教授、楊淵峰教授、朱延軍教授等專家組成科研團(tuán)隊(duì)后，便開始了機(jī)器人的研發(fā)工作。研發(fā)團(tuán)隊(duì)結(jié)合了數(shù)千例人工穿刺的經(jīng)驗(yàn)，通過研究針道的優(yōu)化分布、3D建模、TCP繞點(diǎn)穿刺模擬等實(shí)驗(yàn)，在兩年后便完成了原型機(jī)的設(shè)計(jì)。

陳偉認(rèn)為，研發(fā)過程總體比較順利，主要困難還是初始階段醫(yī)工結(jié)合的經(jīng)驗(yàn)不足，在機(jī)械設(shè)計(jì)和動(dòng)作實(shí)現(xiàn)的過程中走了一些彎路。研發(fā)團(tuán)隊(duì)花了很大一部分精力，通過查閱資料和請(qǐng)教相關(guān)領(lǐng)域?qū)＜抑鹨唤鉀Q了問題。2018年，研發(fā)團(tuán)隊(duì)將原型機(jī)提交發(fā)明專利申請(qǐng)，并于2020年3月獲得國(guó)家發(fā)明專利授權(quán)。

性能優(yōu)勢(shì)明顯

這款前列腺穿刺機(jī)器人由圖像采集分析系統(tǒng)、內(nèi)參系統(tǒng)、繞點(diǎn)穿刺器、推針系統(tǒng)、穿刺針等構(gòu)成。它的功能是通過采集前列腺斷層圖像后自動(dòng)3D重建，自動(dòng)計(jì)算和優(yōu)化針道、自動(dòng)定位病灶，然后繞點(diǎn)穿刺器與推針器將穿刺針推入腺體，完成穿刺。目前，我國(guó)并無(wú)相關(guān)產(chǎn)品的應(yīng)用報(bào)道，這款穿刺機(jī)器人還處于原型機(jī)對(duì)模型測(cè)試的階段，可以精準(zhǔn)完成對(duì)模型內(nèi)目標(biāo)的穿刺。但因器械注冊(cè)及倫理申請(qǐng)問題，機(jī)器人還未進(jìn)行臨床試驗(yàn)。

不過，陳偉對(duì)這款機(jī)器人的臨床試驗(yàn)信心滿滿，他告訴記者，和人工穿刺方法相比，人工穿刺不能精確事先計(jì)劃針尖走向，部分患者在穿刺過程中會(huì)被刺穿尿道或直腸，導(dǎo)致血尿或感染。穿刺的效果和并發(fā)癥控制過于依賴醫(yī)生的經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)。為解決這些問題，我國(guó)泌尿外科同仁曾經(jīng)嘗試了很多新的方法，如近年來(lái)報(bào)道的“多參數(shù)磁共振引導(dǎo)的融合穿刺”曾風(fēng)靡一時(shí)，但這種穿刺方法仍是人工穿刺的改良，很快人們發(fā)現(xiàn)，這種方式也存在很多弊端，如融合圖像比較耗時(shí)，以及減少穿刺針數(shù)后導(dǎo)致部分患者漏診等問題。而最新研發(fā)的這款穿刺機(jī)器人，則能夠精準(zhǔn)定位病灶，精確分布針道，并通過內(nèi)參系統(tǒng)智能化避開尿道和直腸，避免副損傷。

陳偉團(tuán)隊(duì)做腹腔鏡前列腺癌根治手術(shù)。

和國(guó)外的穿刺機(jī)器人相比，如Biobot、Artemis、Uronav、trinity等均應(yīng)用編碼器定位或電磁定位，這些定位方式使其無(wú)法模擬人工操作，導(dǎo)致穿刺針口較多。皮膚上的針口數(shù)往往等于穿刺針數(shù)，如完成系統(tǒng)穿刺，皮膚上須留下12個(gè)針口，增加了患者的痛苦。

為此，研發(fā)團(tuán)隊(duì)根據(jù)多年前列腺穿刺積累的經(jīng)驗(yàn)，采用框架定位結(jié)合軟件分析來(lái)研發(fā)機(jī)器人，可以應(yīng)用磁共振引導(dǎo)進(jìn)行精準(zhǔn)穿刺，也可應(yīng)用磁共振、CT、彩超引導(dǎo)進(jìn)行系統(tǒng)穿刺。因?yàn)榇┐虣C(jī)器人可以在穿刺前通過軟件計(jì)算精準(zhǔn)規(guī)劃穿刺點(diǎn)、進(jìn)針角度和進(jìn)針深度，所以保證了針道直達(dá)病灶并完成精準(zhǔn)穿刺。同時(shí)，系統(tǒng)穿刺時(shí)12個(gè)針道均勻分布，在理論上可顯著提高前列腺癌的檢出率，并可避免損傷直腸和尿道。此外，機(jī)器人穿刺時(shí)可以根據(jù)內(nèi)參系統(tǒng)自動(dòng)糾偏，克服穿刺時(shí)前列腺位置移動(dòng)導(dǎo)致的定位誤差，穿刺動(dòng)作還可模擬人工操作，皮膚上只留一個(gè)針孔。

2021年2月，研發(fā)團(tuán)隊(duì)將這款前列腺穿刺機(jī)器人專利轉(zhuǎn)讓給上海某科技公司。后續(xù)公司會(huì)將此機(jī)器人產(chǎn)品進(jìn)行專業(yè)的產(chǎn)業(yè)化操作，通過產(chǎn)品臨床試驗(yàn)以及注冊(cè)后推向國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)，用真正的中國(guó)創(chuàng)新技術(shù)產(chǎn)品造福廣大患者。當(dāng)問及這款機(jī)器人如何取名時(shí)，陳偉說(shuō)道：“機(jī)器人名字目前還未確定，如果可能的話，取名‘神矢’比較貼切。”