全球首臺!中國成功研發自主式種植牙手術機器人


一支機械臂,在患者口腔內,自動遊走,精確定位,打孔、鑽洞,再將種植體準確按照術前規劃,放置在已經打好的窩洞當中。這一系列的工作,僅一個機器人就能完成。而醫生只需...

- 2017年10月11日09時24分
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一支機械臂,在患者口腔內,自動遊走,精確定位,打孔、鑽洞,再將種植體準確按照術前規劃,放置在已經打好的窩洞當中。這一系列的工作,僅一個機器人就能完成。而醫生只需要提前做好規劃,手術過程中,醫生就安靜地看著電腦顯示屏,一切動作都由面前這個機器人來完成。

這就是目前由我國自主研發的全球首臺自主式種植牙手術機器人。在這臺機器人問世之前,全球最先進的種植牙技術在美國,是透過外部監控螢幕,實時顯示患者口腔內部情況,醫生根據螢幕上的實時畫面,手持機械臂,進行種植牙手術。

這臺全新機器人的問世,解決了種植牙手術過程中,醫生無法準確全面看見患者口腔內部全景的問題,它將大幅度提高種植牙手術的精準度和安全性,減少手術的耗時。

現場觀摩

兩顆缺牙的治療過程在1小時內,植入種植體精度誤差為0.2mm-0.3mm

▲一支機械臂,在患者口腔內,自動遊走(空軍軍醫大學口腔醫院供圖)

9月16日上午,西安空軍軍醫大學口腔醫院種植科手術室內,在口腔修復學專家趙銥民教授及其團隊輔助操作下,一臺自主式種植牙手術機器人根據預先設定的指令,成功為一名女性患者完成了兩顆缺牙的種植即刻修復。這一手術的成功實施,標誌著世界首臺自主式種植牙手術機器人問世,口腔疾病治療邁入了機器人時代。

紅星新聞記者通過現場拍攝下來的視訊看到,醫護人員首先為患者佩戴上3D列印的定位標識,在口腔內外規劃好機器人運動路徑,機器人自動採集並記錄這些資料,同時對機器人進行模擬測試和資料校正,然後為患者進行消毒鋪巾,實施局部麻醉。手術開始後,種植牙手術機器人的機械“手臂”按照規劃路徑自主精準運動到預定位置,並依據醫生設計的種植體位置、角度和深度進行窩洞預備,接著將種植體擰入窩洞中,術中機器人會隨著患者頭部的移動迅速做出隨動調整,最後由醫生裝戴基臺和預先列印出的牙冠。兩顆牙治療過程在1小時內完成,牙冠戴入順利,咬合、美觀均達到預期效果。經測試,植入種植體精度誤差為0.2mm-0.3mm,種植體的穩定性完全達標。

“自主式機器人硬體及控制系統、實時跟蹤精確定位軟體,外加醫生操作控制,這種三合一的技術,是目前全球首創的。”空軍軍醫大學口腔醫院修復科副主任醫師白石柱驕傲地告訴紅星新聞記者。

團隊建設

2013年立項,核心團隊成員五六名,四年磨一劍

這臺自主式種植牙手術機器人,是由空軍軍醫大學口腔醫院與北京航空航天大學共同研發。據研發團隊核心工作人員,空軍軍醫大學口腔醫院修復科醫師白石柱告訴紅星新聞記者,該項目於2013年正式立項,核心團隊成員五六名,耗時4年,最終完成。

▲種植牙機器人(空軍軍醫大學口腔醫院供圖)

“今年7月,我們第一次在病人口內操作該機器。目前,這臺機器人已經成功地在3名患者身上實施了牙種植手術,這臺機器人還處在研發階段,到最終投入臨床使用,估計還要三年左右的時間。”白石柱表示,在此之前,研發團隊最初是通過模型測試,再在狗的牙齒上做手術試驗,都取得了令人滿意的結果。

詳解優勢

提高種植牙手術精確度,高效、微創、安全,解放了醫生的雙手

“過去,在種植牙手術中,醫生的主觀因素對植牙的影響比較大。”白石柱介紹道,由於病人口腔空間比較狹小,醫生無法全面觀測口腔內部情況,有可能造成種植牙不夠精確的結果。

▲種植牙機器人正在進行手術(空軍軍醫大學口腔醫院供圖)

“機器人種植牙,醫生在術前做好治療方案的精準規劃,手術過程中,只需要在旁邊進行安全方面的觀測,必要時操作滑鼠進行幹預,有問題及時調整就可以了。”白石柱表示,機器人種植牙,不僅提高了種植牙手術的精確度,同時也解放了醫生的雙手,術中全程導航與機器人自主控制,讓醫生有更多精力從宏觀出發,全面觀測患者在整個手術過程中的情況,不僅如此,在未來它還能縮短手術的時間和創面恢復時間。“過去種植牙時,醫生需要切開患者的牙齦粘膜層,放入種植體後再縫合。但機器人操作後,直接在牙齦粘膜層上打洞至牙床內部,放入種植體後,無需再次縫合,待患者自我癒合就可以了。”

與傳統方法相比,種植牙機器人具有精準、高效、微創、安全等優點。

手術難點

控制精度的穩定性很難,讓機器人實時瞭解自己的位置及時自我修正也很難

白石柱表示,在這個機器人的研發過程中,最大的難點是控制精度的穩定性,他表示目前全世界醫療科研機構,都在研發各式各樣的手術機器人,“其實最大的難點不僅是在技術上,更是在每個環節精細梳理、打磨,不斷提升精度的過程,將手術精度誤差控制在極小範圍內,這是最難的地方。”

除此之外,白石柱表示,另一個難點在於讓機器人實時瞭解自己的位置,並在位置出現偏差時,及時自我修正,“這兩點是我們在研發過程中,需要主要攻克的難題。”

▲醫生檢查手術效果(空軍軍醫大學口腔醫院供圖)

這次研發的種植牙機器人有多牛?

目前全球最領先技術!

據該機器人項目帶頭人、空軍軍醫大學口腔醫院口腔修復學專家趙銥民教授介紹,手術機器人分為兩類:一類是非自主式,即機器人實際是由醫生手動操作,通過機械臂將手術操作完成得更加精細,目前大部分醫用機器人屬於此類;另一類是自主式,它可將專家經驗與技術融合在機器人程式中,由機器人自主實施手術過程,避免由主觀因素引起的失誤。而此次研發的這臺種植牙機器人,就是採用了第二種技術。

白石柱告訴紅星新聞記者,在此之前,世界上最先進的種植牙技術在美國,“美國有已在臨床上推廣的種植牙機器人,這種機器人具有可以實時顯示的觸覺式導航系統,但它只能負責機器實時抓取定位資訊。美國研發的這種機器人,有兩個機械臂,其中一個用於定位,另一個是由醫生來操作。”白石柱表示,美國目前的技術,機器人是非自主式,仍然需要醫生根據實時畫面,通過操作機器人進行手術。“簡單來說,即以前是由機器人將資料提供給醫生,由醫生來判斷;現在,機器人有自己的大腦了,它能夠根據自己抓取來的資訊進行分析。

機器人將來會取代醫生?

醫生的人文素養機器無法替代!

在這臺機器人問世之前,臨床上基本都是醫生用手來操作種植牙手術,今後這臺機器人面向臨床推廣後,醫生們的操作,將迎來巨大變革。“醫學發展的趨勢,都將是醫生的純體力勞動日趨減少,更聚焦於腦力勞動,但這並不意味著機器人會在將來取代醫生。”白石柱表示,雖然機器人代替醫生進行手術操作,是時代趨勢,但醫生在手術中的人文素養,是機器無法替代的,“好比一位藝術大師,他不用很高階的攝影器材,也會創作出讓人震撼的作品一樣。醫生在手術中,對病人投入的情感和關懷,是機器人再好的技術,也無法達到的。”

同時,白石柱告訴紅星新聞記者,對於這臺機器人,將來團隊還將繼續升級它的科技含量,“我們會讓它的操作更加簡潔化,醫生不需要學習很複雜的操作方式即可進行手術。”

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鳳凰網

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