用一根针,选择合适的角度,

在早已画好点位的皮肤上入针

穿刺、取样……

这样的穿刺动作,

每天肺科医院胸外科

都需要做超过100例。

肺部穿刺基于CT引导定位,患者进行一次穿刺至少需要“吃”两次辐射,而一旦错穿导致取样失败,就需要再经受一次穿刺的疼痛。

想让病人少挨几次CT辐射,想让更多医疗资源匮乏地区的患者也能得到高准确率的穿刺取样,想让病人少些痛苦,赵德平坦言,这正是自己向上海市科委申报“穿刺机器人”的初衷。

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在实践中找痛点,

“刺”进科技创新的小切口

在肺部疾病的诊疗中,穿刺活检,从而取病理,是一个非常重要的诊疗手段。

传统的方式里,医生要先在CT里找到病灶,而后在体表做标记,并通过医生的经验,判断如何进针,在进针穿刺至皮肤与胸壁时,还需再进行一次CT,判断针的方向是否准确。

“有时候只是10度和20度的区别,可能就偏离了病灶的位置,这次穿刺就需要校准后重做了。”赵德平谈到,穿刺尽管只是临床中最普遍的环节之一,但却是一个精细活,对医生的技术要求非常高。

在肺科医院,每天都有上百例穿刺,“我亦无他,惟手熟尔”,因此穿刺成功率能达到90%,但在一些病例数较少的基层单位,成功率可能就会有所下降。

随着微创化、智能化走进医院,医生也越来越多的开始了这样的创新。2014年,赵德平完成了肺科医院第一例经过监督下单孔的手术。

“我们最开始只是想,是不是能有一个辅助医生进行穿刺的机器人,解决医生手抖的问题,还能够帮助医生对准角度。”赵德平谈到,但在与上海交大相关研发团队沟通时,无论是在穿刺设计上,还是在定位智能化上,最初的想法都被大大扩展与丰富,最终诞生了如今的基于光学跟踪技术的肺部穿刺智能机器人。

医工交叉,对于医生和科学家来说,常常存在一个共同的视野盲区:医生有基于临床的痛点需求,但对于技术的发展不了解,不知道这一痛点其实可以通过技术去解决,而科学家往往有许多“钗于奁内”的技术,但却缺少真正的临床需求。

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赵德平用“超出想象”来形容这次与科学家团队的碰撞,“我们只是提出了一个初步的观点,也没有想到能这么智能化,但他们提出的想法比我们大胆很多。”

立足于肺癌诊疗中经皮穿刺的技术困境,整合人工智能算法、光学跟踪技术和工程机械臂,研发而成的肺部穿刺智能机器人,可以“一站式”实现图像分割、路径规划、模型空间配准及自动化穿刺。

用业余时间做科研

准确率从50%到90%的飞跃

如今,赵德平所带领开发的穿刺机器人已拿到二类医疗器械注册证,他透露,这一穿刺机器人在准确率上已经不弱于肺科医院医生,并提升5%的准确率,而肺科医院的穿刺准确率基本在90%以上。

“最开始,机器研发的时候不可能直接在人身上试,我们用动物来进行试验与矫正,做了上百次的动物实验。”赵德平谈到,作为医生,工作时间非常紧张,很多时候做动物实验都是在晚上、周末这些休息的时候,带领团队的成员们一起加班加点,这才把刚刚研发出来时的50%准确率提升到90%。

创新,对赵德平来说并不是第一次。早在十年前,他就曾完成过“国内首次”,这些首次至今仍然在传承。

2014年,赵德平开展了国内第一例经剑突下单孔胸腔镜肺叶切除术,相关手术经验及视频多次在国际国内会议介绍及手术演示。

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据赵德平介绍,在此之前,肺部的微创手术都需要经过肋间,但经过肋间存在两个问题:一方面肋间间隙比较小,另一方面肋间神经,一旦手术中损伤肋间神经,病人在术后会比较疼痛,且会出现长期皮肤麻木感。

“经剑突下单孔胸腔镜肺叶切除术不会碰触到肋间神经,对病人来说,术后疼痛相对较轻,如同做了一个腹部切口,从而极大缓解了病人术后的痛苦。”

从医疗智能化革命的体验者,

成为改造者与创造者

如果说10年前的尝试,是赵德平在手术微创化时代的一个创举,那么从使用智能机器人、改造智能机器人,再到研发创造智能机器人,作为一名医学科学家,赵德平想在医学智能化的时代躬身入局。

2021年,赵德平在肺科医院最早开始尝试用多孔机器人做单孔手术,同时这也是国内首次。三年过去,赵德平团队已接近做了1000例机器人单孔手术,在国际范围内也已成为最大宗的单孔机器人手术。

为什么要让多孔手术机器人做单孔手术?

赵德平的答案依然是这一句:

想让病患再少些疼痛。

改造机器人,这并不是一件容易的事,“多孔系统的机械臂很硬,是有刚性的,让不同机械臂互不干扰、互不打架,需要医生的经验和摸索。”“

“做一个临床医生,

要有科学家的思维。”

什么叫做科学家的思维?在赵德平看来,这是一种问题意识:“我觉得我们每个医生,不管工作再忙、再累,都应该经常停下来,思考有什么是我们可以改变的,无论是创新的手术,还是诊疗的模式,这是临床医生应该一直要去做的。”

这些思考未必都能落地,赵德平觉得在职业生涯中,“一辈子如果能有两三个创新的、领先的东西,可能就已经算完美了。”

幸运的是,上海这片科创沃土,能够给予像赵德平这样的科研型医生更多创新的资源与平台。

2021年,赵德平作为负责人,申报的“基于光学跟踪技术的肺部穿刺智能机器人研发”项目,在上海市科委“科技创新行动计划”生物医药科技支撑专项项目中,予以支持。

“在上海,在科技的各个领域,都有非常顶尖的团队、学者,很多时候只要有想法,就还是能实现的。我们科室的其他医生,很多都在与上海很好的科研团队合作,实现医工交叉的创新想法。”赵德平谈到。

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