前列腺穿刺機器人來了

文/本刊記者 郭瀟雅

精度高、創傷小、恢復快，這款前列腺穿刺機器人填補了我國的一項空白，將造福廣大患者。

復旦大學附屬中山醫院泌尿外科創建于1952年，是國內最早建制并擁有獨立病房的泌尿外科之一，是國家教育部重點學科，“211”和“985”工程三期建設重點學科，是國家衛生健康委泌尿專科醫師和泌尿內鏡診療技術培訓基地，首批國家博士學位授予點之一。

中山醫院泌尿外科具有輝煌的歷史，創造了多項“第一”：國內首例同種異體腎移植成功并獲長期存活；國內最早開展體外沖擊波碎石，獲國家科技進步一等獎；國內最早開展腹腔鏡泌尿外科手術；2009年中山醫院在國內較早開展達芬奇機器人輔助腹腔鏡泌尿外科手術。

近年來，中山醫院泌尿外科在新一代學術帶頭人、科主任郭劍明教授帶領下，以創新發展的理念，始終保持醫療技術和科研水平國內領先并與國際接軌。目前擁有腎腫瘤、前列腺癌、膀胱癌、尿路結石、腎移植、男科等亞專科團隊，開展MDT多學科協作，承擔多項國際多中心臨床研究。每年在國際國內知名期刊發表論文40余篇，近三年獲得13項國家自然科學基金，在研科研基金過千萬元，獲上海市科技進步二等獎一項。

近日，一款由中山醫院泌尿外科團隊根據多年前列腺穿刺積累經驗，創新研發的前列腺穿刺機器人成功實現專利轉化，引起了醫療界的關注。該發明能夠顯著提高前列腺癌檢出率，避免誤差及損傷。

潛心研發產品

前列腺癌在全球惡性腫瘤中發病第二，在美國已高居男性腫瘤第一位。隨著人口老齡化，我國前列腺癌發病率也逐年上升。區別于多數腫瘤，前列腺癌在前列腺腺體內多灶散在分布，CT、MRI等影像學手段不能確診，其確診均需要依靠前列腺穿刺活檢。數據顯示，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2015年前列腺癌新發病例6萬余例，這意味著當年我國約20萬～30萬人接受了前列腺穿刺活檢。

該專利第一發明人、中山醫院泌尿外科副主任醫師陳偉說道，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穿刺到散在分布的病灶，需要穿刺精度極高。目前大多數醫院仍用人工穿刺，通過增加穿刺點來減少漏診率。另一方面，前列腺穿刺活檢多為12針的系統穿刺，即便如此，因為人工穿刺很難保證針道在腺體內均勻分配，會導致部分患者的癌組織未被獲取。隨著PSA的繼續顯著升高，還需要二次穿刺。在臨床上，甚至遇到過一年內在不同的醫院穿刺三次，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驗和操作技巧，使得研發動作標準化的穿刺機器人十分必要。

據了解，陳偉從博士學習期間開始就一直從事前列腺癌研究，2012年赴美國MD安德森腫瘤中心及約翰霍普金斯醫院學習一年有余，對前列腺癌臨床與科研中存在的問題有一定的體會。近年來，他對腹腔鏡前列腺癌的根治手術進行了改良，獲得國內外專家的認可。同時，陳偉在10年前開始進行以產學研結合為導向的器械研發，獲國家發明專利3項，實用新型專利3項，其中發明專利“腹腔鏡手術遙控動脈夾”成功轉化，取得器械研發的一些經驗，為前列腺穿刺機器人的研發打下了堅實的基礎。

陳偉告訴記者，在四年前，他提出了前列腺智能穿刺的設想，聯合郭劍明教授、徐志兵教授、楊淵峰教授、朱延軍教授等專家組成科研團隊后，便開始了機器人的研發工作。研發團隊結合了數千例人工穿刺的經驗，通過研究針道的優化分布、3D建模、TCP繞點穿刺模擬等實驗，在兩年后便完成了原型機的設計。

陳偉認為，研發過程總體比較順利，主要困難還是初始階段醫工結合的經驗不足，在機械設計和動作實現的過程中走了一些彎路。研發團隊花了很大一部分精力，通過查閱資料和請教相關領域專家逐一解決了問題。2018年，研發團隊將原型機提交發明專利申請，并于2020年3月獲得國家發明專利授權。

性能優勢明顯

這款前列腺穿刺機器人由圖像采集分析系統、內參系統、繞點穿刺器、推針系統、穿刺針等構成。它的功能是通過采集前列腺斷層圖像后自動3D重建，自動計算和優化針道、自動定位病灶，然后繞點穿刺器與推針器將穿刺針推入腺體，完成穿刺。目前，我國并無相關產品的應用報道，這款穿刺機器人還處于原型機對模型測試的階段，可以精準完成對模型內目標的穿刺。但因器械注冊及倫理申請問題，機器人還未進行臨床試驗。

不過，陳偉對這款機器人的臨床試驗信心滿滿，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劃針尖走向，部分患者在穿刺過程中會被刺穿尿道或直腸，導致血尿或感染。穿刺的效果和并發癥控制過于依賴醫生的經驗和技術。為解決這些問題，我國泌尿外科同仁曾經嘗試了很多新的方法，如近年來報道的“多參數磁共振引導的融合穿刺”曾風靡一時，但這種穿刺方法仍是人工穿刺的改良，很快人們發現，這種方式也存在很多弊端，如融合圖像比較耗時，以及減少穿刺針數后導致部分患者漏診等問題。而最新研發的這款穿刺機器人，則能夠精準定位病灶，精確分布針道，并通過內參系統智能化避開尿道和直腸，避免副損傷。

陳偉團隊做腹腔鏡前列腺癌根治手術。

和國外的穿刺機器人相比，如Biobot、Artemis、Uronav、trinity等均應用編碼器定位或電磁定位，這些定位方式使其無法模擬人工操作，導致穿刺針口較多。皮膚上的針口數往往等于穿刺針數，如完成系統穿刺，皮膚上須留下12個針口，增加了患者的痛苦。

為此，研發團隊根據多年前列腺穿刺積累的經驗，采用框架定位結合軟件分析來研發機器人，可以應用磁共振引導進行精準穿刺，也可應用磁共振、CT、彩超引導進行系統穿刺。因為穿刺機器人可以在穿刺前通過軟件計算精準規劃穿刺點、進針角度和進針深度，所以保證了針道直達病灶并完成精準穿刺。同時，系統穿刺時12個針道均勻分布，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，機器人穿刺時可以根據內參系統自動糾偏，克服穿刺時前列腺位置移動導致的定位誤差，穿刺動作還可模擬人工操作，皮膚上只留一個針孔。

2021年2月，研發團隊將這款前列腺穿刺機器人專利轉讓給上海某科技公司。后續公司會將此機器人產品進行專業的產業化操作，通過產品臨床試驗以及注冊后推向國內外市場，用真正的中國創新技術產品造福廣大患者。當問及這款機器人如何取名時，陳偉說道：“機器人名字目前還未確定，如果可能的話，取名‘神矢’比較貼切。”