前列腺穿刺机器人来了

文/本刊记者 郭潇雅

精度高、创伤小、恢复快，这款前列腺穿刺机器人填补了我国的一项空白，将造福广大患者。

复旦大学附属中山医院泌尿外科创建于1952年，是国内最早建制并拥有独立病房的泌尿外科之一，是国家教育部重点学科，“211”和“985”工程三期建设重点学科，是国家卫生健康委泌尿专科医师和泌尿内镜诊疗技术培训基地，首批国家博士学位授予点之一。

中山医院泌尿外科具有辉煌的历史，创造了多项“第一”：国内首例同种异体肾移植成功并获长期存活；国内最早开展体外冲击波碎石，获国家科技进步一等奖；国内最早开展腹腔镜泌尿外科手术；2009年中山医院在国内较早开展达芬奇机器人辅助腹腔镜泌尿外科手术。

近年来，中山医院泌尿外科在新一代学术带头人、科主任郭剑明教授带领下，以创新发展的理念，始终保持医疗技术和科研水平国内领先并与国际接轨。目前拥有肾肿瘤、前列腺癌、膀胱癌、尿路结石、肾移植、男科等亚专科团队，开展MDT多学科协作，承担多项国际多中心临床研究。每年在国际国内知名期刊发表论文40余篇，近三年获得13项国家自然科学基金，在研科研基金过千万元，获上海市科技进步二等奖一项。

近日，一款由中山医院泌尿外科团队根据多年前列腺穿刺积累经验，创新研发的前列腺穿刺机器人成功实现专利转化，引起了医疗界的关注。该发明能够显著提高前列腺癌检出率，避免误差及损伤。

潜心研发产品

前列腺癌在全球恶性肿瘤中发病第二，在美国已高居男性肿瘤第一位。随着人口老龄化，我国前列腺癌发病率也逐年上升。区别于多数肿瘤，前列腺癌在前列腺腺体内多灶散在分布，CT、MRI等影像学手段不能确诊，其确诊均需要依靠前列腺穿刺活检。数据显示，体检筛查前列腺特异性抗原（PSA）升高的老年患者，约有20%～30%穿刺确诊为前列腺癌。我国2015年前列腺癌新发病例6万余例，这意味着当年我国约20万～30万人接受了前列腺穿刺活检。

该专利第一发明人、中山医院泌尿外科副主任医师陈伟说道，前列腺腺体最大径约为3.5～5.5cm，这就决定了穿刺的靶器官非常局限，在这一狭小的范围内穿刺到散在分布的病灶，需要穿刺精度极高。目前大多数医院仍用人工穿刺，通过增加穿刺点来减少漏诊率。另一方面，前列腺穿刺活检多为12针的系统穿刺，即便如此，因为人工穿刺很难保证针道在腺体内均匀分配，会导致部分患者的癌组织未被获取。随着PSA的继续显著升高，还需要二次穿刺。在临床上，甚至遇到过一年内在不同的医院穿刺三次，仍不能确诊的高危前列腺癌患者。因前列腺穿刺过于依赖操作者的经验和操作技巧，使得研发动作标准化的穿刺机器人十分必要。

据了解，陈伟从博士学习期间开始就一直从事前列腺癌研究，2012年赴美国MD安德森肿瘤中心及约翰霍普金斯医院学习一年有余，对前列腺癌临床与科研中存在的问题有一定的体会。近年来，他对腹腔镜前列腺癌的根治手术进行了改良，获得国内外专家的认可。同时，陈伟在10年前开始进行以产学研结合为导向的器械研发，获国家发明专利3项，实用新型专利3项，其中发明专利“腹腔镜手术遥控动脉夹”成功转化，取得器械研发的一些经验，为前列腺穿刺机器人的研发打下了坚实的基础。

陈伟告诉记者，在四年前，他提出了前列腺智能穿刺的设想，联合郭剑明教授、徐志兵教授、杨渊峰教授、朱延军教授等专家组成科研团队后，便开始了机器人的研发工作。研发团队结合了数千例人工穿刺的经验，通过研究针道的优化分布、3D建模、TCP绕点穿刺模拟等实验，在两年后便完成了原型机的设计。

陈伟认为，研发过程总体比较顺利，主要困难还是初始阶段医工结合的经验不足，在机械设计和动作实现的过程中走了一些弯路。研发团队花了很大一部分精力，通过查阅资料和请教相关领域专家逐一解决了问题。2018年，研发团队将原型机提交发明专利申请，并于2020年3月获得国家发明专利授权。

性能优势明显

这款前列腺穿刺机器人由图像采集分析系统、内参系统、绕点穿刺器、推针系统、穿刺针等构成。它的功能是通过采集前列腺断层图像后自动3D重建，自动计算和优化针道、自动定位病灶，然后绕点穿刺器与推针器将穿刺针推入腺体，完成穿刺。目前，我国并无相关产品的应用报道，这款穿刺机器人还处于原型机对模型测试的阶段，可以精准完成对模型内目标的穿刺。但因器械注册及伦理申请问题，机器人还未进行临床试验。

不过，陈伟对这款机器人的临床试验信心满满，他告诉记者，和人工穿刺方法相比，人工穿刺不能精确事先计划针尖走向，部分患者在穿刺过程中会被刺穿尿道或直肠，导致血尿或感染。穿刺的效果和并发症控制过于依赖医生的经验和技术。为解决这些问题，我国泌尿外科同仁曾经尝试了很多新的方法，如近年来报道的“多参数磁共振引导的融合穿刺”曾风靡一时，但这种穿刺方法仍是人工穿刺的改良，很快人们发现，这种方式也存在很多弊端，如融合图像比较耗时，以及减少穿刺针数后导致部分患者漏诊等问题。而最新研发的这款穿刺机器人，则能够精准定位病灶，精确分布针道，并通过内参系统智能化避开尿道和直肠，避免副损伤。

陈伟团队做腹腔镜前列腺癌根治手术。

和国外的穿刺机器人相比，如Biobot、Artemis、Uronav、trinity等均应用编码器定位或电磁定位，这些定位方式使其无法模拟人工操作，导致穿刺针口较多。皮肤上的针口数往往等于穿刺针数，如完成系统穿刺，皮肤上须留下12个针口，增加了患者的痛苦。

为此，研发团队根据多年前列腺穿刺积累的经验，采用框架定位结合软件分析来研发机器人，可以应用磁共振引导进行精准穿刺，也可应用磁共振、CT、彩超引导进行系统穿刺。因为穿刺机器人可以在穿刺前通过软件计算精准规划穿刺点、进针角度和进针深度，所以保证了针道直达病灶并完成精准穿刺。同时，系统穿刺时12个针道均匀分布，在理论上可显著提高前列腺癌的检出率，并可避免损伤直肠和尿道。此外，机器人穿刺时可以根据内参系统自动纠偏，克服穿刺时前列腺位置移动导致的定位误差，穿刺动作还可模拟人工操作，皮肤上只留一个针孔。

2021年2月，研发团队将这款前列腺穿刺机器人专利转让给上海某科技公司。后续公司会将此机器人产品进行专业的产业化操作，通过产品临床试验以及注册后推向国内外市场，用真正的中国创新技术产品造福广大患者。当问及这款机器人如何取名时，陈伟说道：“机器人名字目前还未确定，如果可能的话，取名‘神矢’比较贴切。”