2025年2月12日，亞歷山大醫院（AH）骨科手術(shù)團隊獲得了由世界知識產(chǎn)權組織（WIPO）管理的國際專(zhuān)利合作條約（PCT），該條約保護了機器人全膝關(guān)節置換（rTKR）算法的獨特性，新穎性和專(zhuān)有權。自2024年8月在150多個(gè)成員國申請專(zhuān)利保護以來(lái)，通過(guò)獨立專(zhuān)利機構的嚴格審查和大量數據檢索，迄今為止，尚未發(fā)現其他類(lèi)似概念或技術(shù)。新加坡的專(zhuān)利在2023年10月就已申請并獲得，并已確定這種計算算法，在提高機器人全膝關(guān)節置換（rTKR）的準確性和效率，是獨一無(wú)二的。
亞歷山大醫院（AH）的骨科手術(shù)顧問(wèn)醫生廖子強與當時(shí)還是醫學(xué)生的陸煒強（中）和黃頌平醫生共同開(kāi)發(fā)了新加坡首個(gè)獲得就機器人全膝換術(shù)人工智能（A.I.）的算法的全球專(zhuān)利
該算法由亞歷山大醫院的骨科手術(shù)顧問(wèn)醫生廖子強與黃頌平醫生和陸煒強先生共同開(kāi)發(fā)。后二者在參與該項目時(shí)還是醫學(xué)生。 這項人工智能驅動(dòng)的創(chuàng )新技術(shù)通過(guò)在rTKR手術(shù)中創(chuàng )建符合每位患者獨特膝關(guān)節解剖結構的個(gè)性化植入物定位精度，優(yōu)化了rTKR手術(shù)中的個(gè)性化植入物定位。 這種創(chuàng )新方法解決了手術(shù)期間手動(dòng)規劃的問(wèn)題，幫助外科醫生精確對齊膝關(guān)節組件，從而可能帶來(lái)更好的術(shù)后效果和植入物壽命，并縮短手術(shù)時(shí)間，提高生產(chǎn)效率，堪稱(chēng)該領(lǐng)域的顛覆性創(chuàng )新。自2023年8月以來(lái)，已有約200名患者使用這種新方法接受了手術(shù)。
克服當前rTKR方法的挑戰：
全膝關(guān)節置換術(shù)（TKR）是最常見(jiàn)的骨科手術(shù)之一，其應用越來(lái)越廣泛，從1999年的每10萬(wàn)名65歲及以上患者中有187名患者接受手術(shù)，到2019年的499名患者。在此期間，患病率增加了2.7倍[1]。對于因骨關(guān)節炎等各種退行性疾病而出現嚴重膝關(guān)節疼痛的患者，全膝關(guān)節置換手術(shù)（TKR）為他們提供了恢復無(wú)痛活動(dòng)能力的機會(huì )，從而改善他們的生活質(zhì)量。在過(guò)去的五年中，機器人全膝關(guān)節置換手術(shù)（rTKR）因其精確性和改善患者預后的潛力而變得越來(lái)越受歡迎。
然而，挑戰依然存在。在機器人膝關(guān)節置換手術(shù)中，找到滿(mǎn)足外科醫生目標和患者解剖結構的最佳解決方案可能是一個(gè)復雜的過(guò)程，因為每個(gè)人的骨骼和韌帶結構都是獨一無(wú)二的。植入物的準確定位對于術(shù)后膝關(guān)節的生物力學(xué)功能、患者的舒適度和手術(shù)的成功至關(guān)重要。
目前，rTKR外科醫生在手術(shù)中手動(dòng)計劃和調整股骨和脛骨植入物的定位。這可能是一個(gè)復雜的過(guò)程，因為它需要至少在8個(gè)運動(dòng)軸/自由度上對兩個(gè)植入物進(jìn)行三維考慮。由于每個(gè)自由度都會(huì )影響其他自由度，因此為每位患者找到理想的植入物位置可能具有挑戰性。這可能需要外科醫生考慮上千種可能性，并多次重復鋸骨和松解軟組織。目前，在手術(shù)室中，這項工作需要手動(dòng)完成，耗時(shí)長(cháng)達15分鐘。在時(shí)間壓力下，外科醫生在確定實(shí)施方案之前，探索更多可能性的時(shí)間有限。因此，手動(dòng)規劃可能耗時(shí)較長(cháng)，并可能影響手術(shù)結果。
新算法和方案的特點(diǎn)：
這種新穎的人工智能算法集成在切割機器人的軟件界面中，經(jīng)證實(shí)能夠應對上述挑戰，提高手術(shù)規劃的精確度，縮短手術(shù)時(shí)間。它考慮了定位中至少8個(gè)自由度及其相互關(guān)系（即每個(gè)自由度如何影響其他自由度）。該算法計算了數千種排列組合，以確定理想的優(yōu)化植入物規劃定位，精度高達±0.5mm，用時(shí)不到0.1秒，最大限度地減少了手術(shù)期間手動(dòng)調整所需的時(shí)間。
臨床益處和未來(lái)前景：
該算法已被證明可顯著(zhù)提高TKR植入物計劃的準確性，并節省手術(shù)時(shí)間，從而減少失血量和縮短麻醉時(shí)間。目前正在進(jìn)行進(jìn)一步的長(cháng)期研究，以調查這項創(chuàng )新技術(shù)通過(guò)降低植入位置不理想、不必要的手術(shù)時(shí)間、失血量和感染率，從而改善患者預后和安全性。通過(guò)提高計劃精度，還可以降低術(shù)后并發(fā)癥的風(fēng)險，如松動(dòng)、磨損和不穩定，減少所需的翻修手術(shù)次數，并有助于提高長(cháng)期植入物的功能和壽命，從而節省長(cháng)期成本。
AH團隊曾進(jìn)行了一項研究，評估該算法的有效性，結果表明有望提高精確度并縮短手術(shù)時(shí)間。該研究項目在2024年新加坡骨科協(xié)會(huì )年度科學(xué)會(huì )議上獲得了P Balasubramaniam獎，并在2024年國際人工關(guān)節置換技術(shù)學(xué)會(huì )（ISTA）科學(xué)大會(huì )上進(jìn)行了展示。
一項涉及2021年11月至2023年12月期間接受rTKR手術(shù)的67名連續患者的預期研究證明了該算法的有效性。在這些患者中，25名在手術(shù)中使用了該算法，而42名沒(méi)有使用：
"我熱衷于采用創(chuàng )新解決方案來(lái)提高患者治療效果。"廖子強顧問(wèn)醫生說(shuō)道。他補充道："看到我的患者術(shù)后生活質(zhì)量顯著(zhù)提高，我感到非常高興和滿(mǎn)足。通過(guò)持續研究來(lái)驗證其長(cháng)期影響，這種人工智能驅動(dòng)的方法有可能為機器人輔助骨科手術(shù)樹(shù)立新的標準，最終惠及全球的患者和外科醫生。"
[1] 新加坡衛生部管理醫療成本增加
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