2023 服贸会:科技赋能健康产业

2023-11-22 10:29郭潇雅
中国医院院长 2023年21期
关键词:腔镜单孔机器人

文/本刊记者 郭潇雅

2023 服贸会参展医院用高精尖的科创产品,向世界发出了中国医疗产业创新的最强音。

初秋的北京,一年一度的中国国际服务贸易交易会(以下简称“服贸会”)如约而至。自2012年创办以来,服贸会已成为全球首个、目前规模最大的服务贸易领域综合型展会,累计吸引196个国家和地区的60余万名客商参展参会。本届服贸会以“开放引领、发展合作、共赢未来”为主题,5天的时间,一笔笔交易达成、一份份协议签署、一项项成果展示,彰显着中国不断扩大对外开放的信心和决心。

作为2023年服贸会的九大专题展区之一,位于首钢园的健康卫生服务展区由核心公益展区、高新企业展区及传统中医药展区三大板块组成。北京市卫生健康委二级巡视员郑晋普介绍,今年该专题展以“科技赋能健康 创新引领未来”为主题,聚焦“科技”“创新”两大要素,汇聚全球卫生健康行业优势资源,涵盖公共卫生防疫、生物医药创新、数智医疗、传统医药及智慧康养等领域,通过展览展示、论坛会议、配套活动、推介洽谈等多元化方式,充分展示卫生健康领域的发展成果。

北京协和医院世界首创的Xγ 射线一体化放射治疗系统(TAICHI)。

“二合一”加速器独领风骚

直线加速器是肿瘤放射治疗的主要设备,X射线来自原子核外,波长更长,照射范围更广;伽马(γ)射线来自原子核内,频率更大,穿透能力更强。通常一款放射设备只具有一种射线,在此次服贸会上,北京协和医院放射治疗科带来的一款新产品,却将两者合二为一。世界首创的X/γ射线一体化放射治疗系统(TAICHI),让人大开眼界。

北京协和医院放射治疗科教授张福泉对记者说,作为科技部“十三五”数字诊疗装备研发重点专项研发成果,该设备创新地整合了直线加速器和伽马刀功能,是目前我国唯一获得美国FDA突破性医疗器械认定的大型医疗设备。针对全身多处恶性肿瘤如宫颈癌、直肠癌癌种,可以先用直线加速器进行范围调强放射治疗,然后针对孤立性的淋巴结和小病灶,再通过伽马刀立体定向技术,控制射线的角度和剂量进行精准照射,从而达到更佳的治疗效果。

当问及为何产生研发这样一台设备的想法时,张福泉说道,我国每年新发肿瘤患者超过400万,其中60%的患者都需要放疗,保守估计,国内每年至少有200多万的肿瘤患者需要做放疗。但事实上,能够做放疗的患者仅有100万左右,剩下的患者并没有做放疗的机会,因为我国的放疗设备远远不够。据统计,我国一共才有2100多台直线加速器,大多数在大城市三甲医院。而在经济不发达地区的市县级医院,往往没有放疗设备,或是功能比较单一的设备,难以保证放疗效果。

作为国内最早开展放射治疗的临床单位,北京协和医院放射治疗团队积累了丰富的临床经验和应用思考,张福泉多年来一直怀揣着梦想,希望能把多年的临床经验用来帮助国产放疗设备的研发,为更多的肿瘤患者提供疗效更好、更实惠的治疗方案。为此,张福泉带领北京协和医院放射治疗科团队,与清华大学、北京大学第三医院、西京医院、西安大医集团、中国原子能研究院和北京医疗器械检验所等科研单位围绕着医工深度融合,历经核物理模型搭建、数学算法优化、电脑仿真模拟、产品工艺生产、剂量测试试验、动物试验、人体试验、人因工程测试等多个阶段,历时4年成功研发出X/γ射线一体化放射治疗系统的首台样机。

目前,这款“二合一”加速器已经上市,并陆续在多家医院安装使用。在北京协和医院,该设备每日为60余名患者提供放疗服务。

张福泉表示,未来,北京协和医院与西安大医集团等研发团队将围绕医工结合,积极探索X/γ射线一体化放射治疗系统在空间分割放射放疗、自适应放疗和自动化质控等方面的研究与应用,以提高放疗的精度、效率和安全性。同时,也将开展临床研究,探索新的治疗策略和方法,推动更多临床医学的科技成果转化,为临床提供更多的治疗方案和更好的治疗效果。

除这款加速器外,本届服贸会上,北京协和医院还带来了辉昇﹣I型体外肺支持辅助设备(ECMO)、膝关节手术机器人、动脉穿刺智能加压止血装置、ReadyGo神经功能平衡测试系统等高科技产品。

单孔腔镜手术机器人亮相

本届服贸会上,北京友谊医院展出的一款单孔腔镜手术机器人吸引了不少人驻足观看。北京友谊医院普外中心肝胆外科副主任郭伟对记者说,这款机器人的研发不是“突发奇想”,而是源于友谊医院张忠涛教授多年来为提升患者服务品质的追求,以及对于单孔腔镜手术的辩证思考。

北京友谊医院展出的单孔腔镜手术机器人。

2400余家

本届服贸会线下参展企业2400余家。

6700余家

线上参展企业6700 余家。

28万人

累计入场近28万人。

1100余项

共达成1100 余项成果。

单孔腔镜手术是20世纪90年代出现的一项外科前沿微创技术,在21世纪初开始进入临床应用。与传统的腔镜手术相比,单孔腔镜手术是通过长度约2.5~3cm的单一小切口,向腹腔内置入多个器械完成手术操作,因此比传统的多孔腔镜手术具有创伤更小、恢复更快、美容效果突出等诸多优点。

张忠涛教授团队于2008年5月完成了中国大陆首例经脐单孔腹腔镜胆囊切除术,随后牵头成立了中国单孔腹腔镜研究的学术团体;2009年,发表了中国第一部《单孔腔镜手术技术专家共识》,引领单孔腔镜手术技术在中国的临床研究与应用。为了推广单孔腹腔镜手术,张忠涛牵头举办了30余期全国性的单孔腔镜技术培训班,覆盖全国300余家医院,至2011年7月西藏自治区完成单孔腔镜胆囊切除术后,该技术实现了中国内地的全覆盖。

在不断推广单孔腔镜手术的同时,张忠涛也认识到,单孔腔镜手术由于技术难度较高,不易掌握,多年来手术适应证难以得到进一步的拓展。因此,2011年,张忠涛提出“单孔腔镜手术必须走机器人手术道路”的发展方向。从此,张忠涛联合国内多家高校及研究所,形成“产、学、研、医、检”的全方位综合研究团体,开始了“单孔腔镜手术机器人”的研发。

“十二五”期间,张忠涛承担“国家科技支撑计划项目”子课题,获得国家发明专利2项;“十三五”期间,他再次主持“国家重点研发专项”,突破了运动解耦的连续体机器人、高清3D柔性内窥镜、一体化集成悬挂机械臂、精确主从控制技术等多项核心关键技术,成功研制了“单孔腔镜手术机器人”产品样机,获数10项专利,并获得“第三届中国医疗器械创新创业大赛医院赛区一等奖”“北京医学会首都青年医学创新与转化大赛一等奖”和“麒麟科学技术奖﹣优秀科技创新奖”。

郭伟介绍,该机器人由医生控制台、手术操作台、图像平台三部分组成。具有四大优势:一是精准度高,国际唯一的蛇形柔性机械臂兼顾强度和可弯曲的特点,具有高度的灵活性,有助于减少手术中的误差;二是安全性高,机器人可以过滤手部颤抖,并提供稳定的运动,在控制台的三维视觉系统中,还加入了安全边界的设定,让手术更加安全;三是可视化,机器人配备了高清摄像头和三维视觉系统,在手术过程中清晰呈现患者的组织和器官,让手术视野更加广阔;四是减少创伤,机器人手术仅需要一个切口,伤口更少更小,利于恢复。

目前,该机器人已经开展了多中心的前瞻性临床研究,对于普外科、泌尿科、妇产科常见术式均可顺利完成。未来,将拓展机器人的应用范围,并建立机器人培训中心,对产品开展多渠道推广。

此外,北京友谊医院还展出了全流程脊柱内镜模拟培训系统、智能化跟踪随访系统、5G病房移动机器人等科技产品,丰富呈现了“以科技创新打造优质医疗服务”的责任使命。

北京大学第六医院展出的AI 心理治疗机器人“北小六”。

心理治疗AI 助力

患者的“治疗师”、心理医生的“辅助师”、标准化治疗的“培训师”、大众心理健康的“宣教师”……9月2日下午,北京大学第六医院AI心理治疗机器人“北小六”作为精神卫生健康领域的首个成果在服贸会上震撼登场。

该院临床心理中心主任黄薛冰在成果发布仪式上介绍,数字医疗兴起,临床心理中心在院长中国科学院陆林院士领导下,耗时多年研发了“北小六”AI心理治疗机器人,为心理健康领域注入了新的活力。

近年来,精神疾病发病率逐年增加,截至2022年,全球精神疾病已经超过10亿人,几乎每8个人中就有一位精神障碍患者。在此背景下,精神卫生领域面临着严峻的人才荒问题。数据统计,截至2021年年底,我国精神科医生数量6.4万人,只占全国医师数量(428.7万人)的1.49%。

根据世界卫生组织的倡导,要通过结合数字技术,实现精神卫生服务转型,提供人人可及的精神健康服务。为此,北京大学第六医院临床心理中心于2019年开始启动“北小六”的研发工作,先后经历了临床科研和数据收集、需求分析、算法开发和模型训练、用户界面和交互设计、验证和优化、胜任力测试等6个阶段,克服了模型的准确性、数据的可靠性、隐私保护和伦理规范等难题,最终研制出了这款标准化、循证化、结构化的产品。

据北京大学第六医院临床心理中心团队介绍,“北小六”由AI咨询、心理评估、干预方案、科普宣教四大模块组成,包括四大标准化治疗方案和八大专项技能训练,共有60多种心理评估量表,涉及人际关系、情绪、认知、行为、社会功能五大维度。

针对健康或亚健康人群,“北小六”可以教授放松练习、正念冥想和自我调节策略,帮助人们更好地管理压力和情绪;针对存在心理问题的人群,“北小六”以循证化的心理治疗为基础,进行4~8周的标准化训练,帮助人们调节不良情绪,改善睡眠;针对患有精神疾病的人群,“北小六”可以早期识别并预警,进行疾病相关知识的宣传教育,提供医疗信息帮助转诊。

“北小六”专业水平高、学习能力强、性价比高、覆盖面广,目前已服务于医院、学校、社会机构等不同场景。其中医院场景服务约10000人次;学校场景服务人数约6000人。建立的数字化心理健康服务网络已覆盖江苏、四川、山东、河南、福建等21个省区市,涉及教育、公益、医疗、科技、心理、公共行政等行业。调查显示,“北小六”抑郁症状预测精准度为80.79%,用户满意度高达92%。

未来,“北小六”将根据学校、企业等不同合作单位的个性化需求和场景,进行定向研发。通过与不同地区的医疗机构、心理咨询机构和社区合作,推广该产品的应用,建立由产品推动的数字网络联盟及标准服务模式,提升精神卫生领域的整体水平。

在服贸会期间,北京大学第六医院还派出了8位专家,持续进行不同主题的心理健康科普讲座,涵盖情绪管理、行为塑造、人际沟通、睡眠改善等多个主题,为大众普及心理健康知识,宣传心理卫生的重要性,多角度展现了医院的创新成果和临床应用。

脑机接口新产品问世

脑机接口和外骨骼机械人技术的发展,及其与临床康复医学的结合,为脑卒中的康复路径提供了一个新的思路。2022年,北京清华长庚医院康复医学科主任潘钰教授团队牵头承担了“十四五”国家重点研发计划——“面向脑卒中及相关重症智能化康复的临床路径研究与康复系统研发”项目。在该项目的支持下,研发出“脑机接口手功能康复系统”,并在本届服贸会上展出。

潘钰告诉记者,项目研发团队来自国内优秀的神经康复医学专家、重症医学专家、机器人专家、康复工程专家、脑科学专家及人工智能专家,涵盖产、学、研、医等行业。团队拥有16个国家/省部级科研平台和3个国家级高新技术企业,保证了项目的顺利进行。

这款脑机接口手功能康复系统将BCI技术与康复训练内容结合,用脑电信号评估患者主动意图,联用外部机械手协助患者完成意图内容,对患者产生成功完成目标的正向反馈,长期训练以打通从中枢神经到患肢的运动神经通路。系统主要由以下三部分组成。

北京清华长庚医院展出的脑机接口手功能康复系统。

一是脑电采集设备,包含放大器、脑电图机主机和一体机,能够采集0~2000hz宽频脑电信号,同时具备主动降噪技术,1ms时间对齐精度和BCI自研范式和算法,可完整保留脑电原始信号,且兼容多种设备,实现高级拓展应用。二是脑机接口软件系统,BCI主动康复的核心平台,集合高质量脑电信号采集处理、运动想象分析和外部康复设备控制为一体,实现BCI控制的多种康复方案的主动康复功能。三是外骨骼机械手,以空气压力或电力作为动力,带动手臂进行五指抓握训练,机械手提供多种规格,适合不同手部大小的患者。

潘钰举例,将脑机接口手功能康复系统应用到一组重症脑卒中患者。若使用传统手功能康复方法,3~6个月内患者无法实现主动运动功能。而接受脑机接口训练的患者,经过10天的训练,运动意图识别准确率从60%提高到100%,且手指运动评分和日常生活训练评分均有显著提高。说明本系统相较于传统康复方法对脑卒中患者有更大的帮助。“未来,会将该系统应用到ICU患者早期康复介入,促进实现重症早期、疾病亚急性期和恢复期的全程康复。”

本届服贸会上,北京清华长庚医院携手清华大学精准医学研究院还展出了磁共振影像增强智能超材料、临床光声综合影像工作站、助眠仪和睡眠监测仪、智能盆底康复设备等医工结合产品,这些高科技产品将更好地构建THIS区域智慧健康医疗体系,助力健康中国战略。

108家

108 家参展企事业单位携带众多新设备、新技术、新成果集中亮相服贸会健康卫生服务专题展。

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