十年磨一剑，突破肺部手术机器人“卡脖子”技术

  十年磨一剑，突破肺部手术机器人“卡脖子”技术

——访中国卫生信息与健康医疗大数据学会健康服务与技术推广分会副主任委员  苏州朗开医疗技术有限公司董事长易新博士

　　易新 博士

　　创新是引领发展的第一动力。党的十九届五中全会强调，坚持创新在我国现代化建设全局中的核心地位，把科技自立自强作为国家发展的战略支撑。

　　在治疗肺癌领域打破国外专利技术垄断方面；通过国家科技重大专项电磁导航手术机器人技术，突破了一批“卡脖子”关键技术，提升了治疗肺癌的能力。

　　作为填补国内空白的朗开电磁导航手术机器人技术已经成为国家卫健委“健康适宜技术应用推广的关键技术之一”，也列入国家卫健委应用推广名单。易新博士如何带领团体十年磨一剑，从艰辛走向辉煌。

　　记者：过去30年间，肺癌发病率持续上升，死亡率上升了465%，且有越来越年轻化的趋势。您是如何解决了这一世界难题？

　　易新：据《2012年中国肿瘤年报》报导我国肺癌年发病率、年死亡率及绝对数均排在世界第一，这项癌症的可怕之处在于，75%的患者就诊时已属晚期，五年存活率低于15%，且消耗了大量医疗资源，肺癌年人均治疗费30万―50万元。

　　虽然低剂量CT筛查应用普及之后，肺癌早期筛查问题得以很大地提升（肺小结节病变发现率显著增加），但假阳性率却高达96.4％，医生不可能仅凭CT图像就把全部肺小结节病变当做恶性肿瘤给予切除或抗肿瘤治疗，因此术前或治疗前明确肺小结节病变的性质极其重要。

　　目前常见的明确病理性质的手段包括支气管镜检查、经胸壁针吸活检、胸腔镜下切除活检、开胸探查等，但由于早期肺小结节病变呈现“位置多处于外周，且体积很小、质地很软”，同时肺部气管树的复杂性（24级）、肺部始终处于呼吸运动状态等因素，导致传统活检的诊断率变动较大（46%±16%），总体诊断率偏低（不超过33%），难以满足日益增长的患者需求。

　　为此医学界进行了大量探索研究，终于在1995年全世界第一台单通道电磁导航设备在以色列问世。电磁导航技术的工作原理就是将患者的DICOM格式的CT图像进行三维重构之后通过人工智能装置自动勾勒出病灶位置、手术路径，然后让病人躺在一张特制的弱磁场床上，胸壁加装三个类似卫星的体位探测器（呼吸补偿器），再在气管镜等手术器材上加装微型位置传感器，这样在“上面的卫星、下面的磁场、中间的传感器”包围之下就可以实时引导手术器材精准抵达微小病灶，开展活检或手术治疗，而且创伤极小，手术时间极短。迄今为止美国已完成该技术装机大约2000台，文献表明电磁导航技术可以极大地消灭肺部活检盲区，提高活检手术精度及早期肺癌诊断率。

　　遗憾的是该技术在中国处于空白状态，而依赖进口则价格昂贵，高达650万元！

　　如何实现该核心技术的突破，让中国来百姓享受到实惠，不再被国外卡脖子？自2005年开始在肺部人工智能领域着手研发，力争打破国际技术壁垒。

　　面对我国手术机器人行业起步晚，技术落后，特别是核心零部件依赖进口、人才缺失、市场遭受进口品牌高价盘剥而无可奈何等被动局面，我带领技术团队进行了一个系统而长远的布局谋划！

　　现在只是需要 一根细细的导管经口鼻、气管等自然腔道深入患者肺部，在磁导航引导下精准抵达病灶位置，然后医生轻松地进行活检取样或消融治疗或术前标识；病人无须全麻，无须住院，最快数分钟完成手术。

　　在没有GPS的时候，司机开车很容易迷路，只有老司机才有把握把你带到目的地。而熟悉路线的老司机毕竟数量有限。如果将肺部手术比喻为开车，那今天有了磁导航这个肺部手术GPS，即便不是老司机，也能轻松抵达目的地。

　　中国医疗技术的本土研发在某些细分领域，已经从单纯的全球市场跟随者，转型为具有相当创新能力的并跑者、引领者。朗开医疗的存在，革新了肺癌活检、肺癌精准切除的技术。

　　记者：如何实现从诊断到治疗的飞跃 ？

　　易新：肺癌诊断不是目的，治疗才是终极目标。朗开医疗多通道磁导航系统首创全肺定位支持下诊断、射频消融、冷冻消融、术前病灶标识等一体化平台，为肺外周结节诊断治疗提供了微创且高效的解决方案，是早期肺癌诊治的重大突破。

　　肺小结节病变所处的位置是千变万化的，不同的位置有时候需要采用不同的术式，不同的设备，甚至要求病人去不同的科室就诊。比如本来病人是来呼吸科就诊的，结果经气道肺活检不成功，需要转为经皮肺穿刺，那患者就必须重新预约放射科，在CT引导下进行肺活检。还有些患者是多个肺结节，一部分需要在呼吸科走经气道肺活检，另一部分结节则需要到放射科走经皮肺活检路线。这不仅增加了患者的痛苦，加大了患者经济负担，还可能导致因多次预约排队、耗时过长而贻误病情，多通道电磁导航对于这些复杂多变的病灶位置，都可以做到一次搞定”。

　　对于肺癌手术，胸外科医生借助磁导航经气道放置“卧底”传感器贴近病灶，传感器不间断向外通报病灶位置信息；术者在肺内“卧底”传感器信号、姿态探测器引导下经胸壁定位病灶，可以对病灶精准消融或局部切除。这是朗开医疗开创的新术式—里应外合、内勾外连。

　　朗开医疗独创的里应外合定位术，能够在肺部萎陷情形下进行术中实时精准定位。对于当前常见的更小、更软、更深、跨段间裂、多发、看不见摸不着的病灶，有独特价值，优于传统的亚甲蓝注射、放置微弹簧圈、放射性示踪剂注射等手段。

　　朗开医疗“基于国产电磁导航系统的早期肺癌精准诊疗技术集成解决方案研究”荣获2017年国家科技部重大科研专项，且在科技部和十多家顶级医院的支持下，针对早期肺癌和多种呼吸病疑难杂症的诊断和手术术式，进行了一个全球最大规模（入组病例2004例）的临床应用研究，进行示范推广，让更多患者受益；真正践行《健康中国》文件精神“满足人们对美好生活的向往”。

　　记者：如何成为做世界肺部手术机器人技术引领者？

　　易新：  十年磨一剑。2005年至2007年与山东大学齐鲁医院合作《基于血管内超声和血管造影的虚拟内窥血管弹性图图像处理算法和软件研制》、《三维定位血管内超声复合导管与三维血管内超声图像处理算法和软件的开发》、《易损斑块三维弹性显像系统的研制和应用研究》等系列国自然基金课题，在动态血管形态的三维重建与识别、数学建模、关键算法等方面取得重大突破。

　　2010年与上海胸科医院、中国科学院自动化研究所一同参与了国家863重点项目《微创血管介入手术机器人》的研发工作，该课题围绕血管介入手术机器人机构、控制、仿真等关键技术展开研究，在力触反馈及视觉反馈等技术领域取得突破，该技术对比同时期欧美日韩等相关研究，具有精度高、可靠性强、程序化等优势。

　　2011年和北京积水潭医院合作研发“髋臼旋转截骨手术导航系统”，可以辅助医生进行术前规划并实施精准手术，大大降低了术后并发症；这比2013年Stryker以16.5亿美元收购Mako外科治疗公司Makoplasty全髋关节置换手术导航系统等提早了2年。

　　2012年与哈尔滨医科大学合作的自然基金面上项目《应用VIVI-OCT研究支架内血栓对支架内膜愈合模式影响及机制》，在全球首次开创了设计、应用个体化介入支架植入方案的先河，建立了支架内膜远期愈合优化模式，极大地改善临床预后。

　　2012年参与首都医科大学附属北京佑安医院合作的十二五支撑计划《CT引导微波消融微创治疗设备的集成研发与示范》，创新性地集成了微小导航传感器，用于肿瘤微波消融的术中安全监控，并建立了肝癌微波消融规范化操作的临床指南，取得了良好的社会经济效益。

　　2017年参与和上海交通大学附属胸科医院、西京医院、广州医科大学附属第一医院合作申请执行的国家重点研发计划《基于国产电磁导航系统的早期肺癌精准诊疗技术集成解决方案研究》，并牵头执行其中的子课题《下一代电磁导航系统设备研发和检验》。该项目对现有国产电磁导航系统在早期周围型肺癌诊断、定位和治疗中的应用进行了大规模临床研究，并完成了下一代电磁导航设备、器械的研发、检验和临床应用，拓展从经支气管单一使用途径到经胸壁、经胸腔镜多种途径，满足从诊断到定位和治疗的不同需求。

　　2019年参与国内由上海东方医院牵头的《中国和挪威数字化合作领域合作重点专项-数字化技术在胸外科和心外科患者术后远程监护和康复中的应用》 跨国合作项目，该项目基于以患者为中心的专科化全病程管理服务，集成了院内和院外多渠道、多形态源数据，并建立标准化数据模型，以专科化全病程管理服务为抓手，打造主动医疗健康服务体系，将“疾病治疗动作”逐步升级为“患者管理过程”。

　　正是由于上述细致、严谨而又极其繁杂的技术沉淀与付出，易新博士最终于2012年在苏州成立苏州朗开医疗技术有限公司，并于2016年推出了我国自主研发的单通道电磁导航设备，造福于我国肺癌患者，迫使美国进口电磁导航设备大幅降价。

　　同时又在中国科技部数字诊疗装备专项资金扶持下以极其雄厚的技术实力将单通道电磁导航升级为多通道电磁导航，实现了“多术式自由切换，一站而定”的价值目标。

　　多通道磁导航又是一项颠覆肺部手术导航的世界级技术革新，而且朗开电磁导航还可以搭载5G云，实现了远程、实时手术导航，这对于解决中国偏远地区的患者肺部手术导航缺少高端专家等优质医疗资源的现状是一个极大的利好。该技术不仅可以进行远程实时手术，还为基层、偏远地区医生在线实时手术观摩、教学、甚至进行实时手术风险控制等都提供了极大地便利。

　　今年，朗开医疗已经站在了肺部手术导航的引领地位。但是这还远远不够。   医疗系统的手术机器人代表了机器人在医疗系统应用的最高技术水平，手术机器人最大的优势在于它不仅克服了传统手术精度差、手术时间长、医生疲劳、缺乏三维精度视野等问题，更给患者带来了更好的临床转归，缩短了医生对复杂手术的学习曲线。

　　电磁导航技术加上柔性机械臂就是肺部手术机器人，朗开已经在核心算法、力触觉反馈、视觉追踪等方面掌握了核心技术，并在肺部手术导航、骨科手术导航等领域得到了实战训练，积累大数据以供人工智能进行深度学习与纠错。同时，我们已经着手开发5G云导航系统，助力肺小结节病变医联体医共体发展，让大城市的专家可以远程指导或操作远在基层的肺部手术。当优质医生无法下沉时，我们通过技术让优质医疗技术下沉，为广大基层民众谋幸福”。

　　朗开磁导航已于2016年获得中国药监局认证，并在中国40多家大型医院落地服务，并于2017年获得欧盟认证。

　　值得期待的是，朗开肺部智能手术机器人已取得突破进展，第四代具备云导航特性的多通路手术机器人也将在不远的将来问世，造福更多患者，节省更多医疗资源，缩短医生培训时间。

　　随着朗开医疗多通道磁导航产品在市场的快速销售布局，随着中国市场大量医生、患者对该技术的应用，朗开医疗即将实现，特别是在肺部人工智能机器人领域的 “深度学习（DeepMind）+人工智能（Knowing-how）+大数据”的深度融合，进而推动朗开在这一细分领域的国际制高点地位。