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[導(dǎo)讀] 可提高機(jī)器人全膝關(guān)節(jié)置換術(shù)的準(zhǔn)確性和效率 新聞要點(diǎn): 一種用于機(jī)器人全膝關(guān)節(jié)置換(rTKR)的人工智能算法獲得了國(guó)際專利合作條約(PCT)專利,保護(hù)機(jī)器人全膝關(guān)節(jié)置換的計(jì)算算法的獨(dú)特性,新穎性和專有權(quán)。該專利自2024年八月...

亞歷山大醫(yī)院研發(fā)全球新穎的人工智能算法(已獲國(guó)際專利)

可提高機(jī)器人全膝關(guān)節(jié)置換術(shù)的準(zhǔn)確性和效率

新聞要點(diǎn):

  • 一種用于機(jī)器人全膝關(guān)節(jié)置換(rTKR)的人工智能算法獲得了國(guó)際專利合作條約(PCT)專利,保護(hù)機(jī)器人全膝關(guān)節(jié)置換的計(jì)算算法的獨(dú)特性,新穎性和專有權(quán)。該專利自2024年八月起在150多個(gè)成員國(guó)申請(qǐng)專利保護(hù),迄今為止,通過獨(dú)立專利機(jī)構(gòu)的嚴(yán)格審查和大量收據(jù)探索,尚未發(fā)現(xiàn)其他類似的概念或技術(shù)。早在2023年10月,團(tuán)隊(duì)已獲取新加坡的專利。
  • 自2023年8月以來,約有200名患者從這一創(chuàng)新方法中受益。該算法在植入物定位方面的精度高達(dá)約0.5毫米,而此前人工規(guī)劃的rTKR手術(shù)精度僅為2毫米,從而顯著提高了手術(shù)規(guī)劃的精確度,降低了錯(cuò)位風(fēng)險(xiǎn)。
  • 通過將手術(shù)期間的人工調(diào)整替換為人工智能技術(shù),手術(shù)時(shí)間縮短了約15分鐘,整體手術(shù)效率得到提升,并可能帶來更好的功能效果、更高的患者安全性和滿意度。
  • 生產(chǎn)效率:使用該算法的手術(shù)比依靠人工規(guī)劃的手術(shù)快約48%。

新加坡2025年2月12日 /美通社/ -- 亞歷山大醫(yī)院(AH)骨科手術(shù)團(tuán)隊(duì)獲得了由世界知識(shí)產(chǎn)權(quán)組織(WIPO)管理的國(guó)際專利合作條約(PCT),該條約保護(hù)了機(jī)器人全膝關(guān)節(jié)置換(rTKR)算法的獨(dú)特性,新穎性和專有權(quán)。自2024年8月在150多個(gè)成員國(guó)申請(qǐng)專利保護(hù)以來,通過獨(dú)立專利機(jī)構(gòu)的嚴(yán)格審查和大量數(shù)據(jù)檢索,迄今為止,尚未發(fā)現(xiàn)其他類似概念或技術(shù)。新加坡的專利在2023年10月就已申請(qǐng)并獲得,并已確定這種計(jì)算算法,在提高機(jī)器人全膝關(guān)節(jié)置換(rTKR)的準(zhǔn)確性和效率,是獨(dú)一無二的。

亞歷山大醫(yī)院(AH)的骨科手術(shù)顧問醫(yī)生廖子強(qiáng)與當(dāng)時(shí)還是醫(yī)學(xué)生的陸煒強(qiáng)(中)和黃頌平醫(yī)生共同開發(fā)了新加坡首個(gè)獲得就機(jī)器人全膝換術(shù)人工智能(A.I.)的算法的全球?qū)@?></p><p>亞歷山大醫(yī)院(AH)的骨科手術(shù)顧問醫(yī)生廖子強(qiáng)與當(dāng)時(shí)還是醫(yī)學(xué)生的陸煒強(qiáng)(中)和黃頌平醫(yī)生共同開發(fā)了新加坡首個(gè)獲得就機(jī)器人全膝換術(shù)人工智能(A.I.)的算法的全球?qū)@?/p><p>  </p><p>該算法由亞歷山大醫(yī)院的骨科手術(shù)顧問醫(yī)生廖子強(qiáng)與黃頌平醫(yī)生和陸煒強(qiáng)先生共同開發(fā)。后二者在參與該項(xiàng)目時(shí)還是醫(yī)學(xué)生。 這項(xiàng)人工智能驅(qū)動(dòng)的創(chuàng)新技術(shù)通過在rTKR手術(shù)中創(chuàng)建符合每位患者獨(dú)特膝關(guān)節(jié)解剖結(jié)構(gòu)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(guī)劃的問題,幫助外科醫(yī)生精確對(duì)齊膝關(guān)節(jié)組件,從而可能帶來更好的術(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,堪稱該領(lǐng)域的顛覆性創(chuàng)新。自2023年8月以來,已有約200名患者使用這種新方法接受了手術(shù)。</p><p>  </p><p><u>克服當(dāng)前</u><u>rTKR</u><u>方法的挑戰(zhàn)</u>:</p><p>  </p><p>全膝關(guān)節(jié)置換術(shù)(TKR)是最常見的骨科手術(shù)之一,其應(yīng)用越來越廣泛,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(duì)于因骨關(guān)節(jié)炎等各種退行性疾病而出現(xiàn)嚴(yán)重膝關(guān)節(jié)疼痛的患者,全膝關(guān)節(jié)置換手術(shù)(TKR)為他們提供了恢復(fù)無痛活動(dòng)能力的機(jī)會(huì),從而改善他們的生活質(zhì)量。在過去的五年中,機(jī)器人全膝關(guān)節(jié)置換手術(shù)(rTKR)因其精確性和改善患者預(yù)后的潛力而變得越來越受歡迎。</p><p>  </p><p>然而,挑戰(zhàn)依然存在。在機(jī)器人膝關(guān)節(jié)置換手術(shù)中,找到滿足外科醫(yī)生目標(biāo)和患者解剖結(jié)構(gòu)的最佳解決方案可能是一個(gè)復(fù)雜的過程,因?yàn)槊總€(gè)人的骨骼和韌帶結(jié)構(gòu)都是獨(dú)一無二的。植入物的準(zhǔn)確定位對(duì)于術(shù)后膝關(guān)節(jié)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。</p><p>  </p><p>目前,rTKR外科醫(yī)生在手術(shù)中手動(dòng)計(jì)劃和調(diào)整股骨和脛骨植入物的定位。這可能是一個(gè)復(fù)雜的過程,因?yàn)樗枰辽僭?個(gè)運(yùn)動(dòng)軸/自由度上對(duì)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最理想的植入物位置可能具有挑戰(zhàn)性。這可能需要外科醫(yī)生考慮上千種可能性,并多次重復(fù)鋸骨和松解軟組織。目前,在手術(shù)室中,這項(xiàng)工作需要手動(dòng)完成,耗時(shí)長(zhǎng)達(dá)15分鐘。在時(shí)間壓力下,外科醫(yī)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(guī)劃可能耗時(shí)較長(zhǎng),并可能影響手術(shù)結(jié)果。</p><p>  </p><p><u>新算法和方案的特點(diǎn):</u></p><p>  </p><p>這種新穎的人工智能算法集成在切割機(jī)器人的軟件界面中,經(jīng)證實(shí)能夠應(yīng)對(duì)上述挑戰(zhàn),提高手術(shù)規(guī)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(jì)算了數(shù)千種排列組合,以確定理想的優(yōu)化植入物規(guī)劃定位,精度高達(dá)±0.5mm,用時(shí)不到0.1秒(點(diǎn)擊鏈接:亞歷山大醫(yī)院的動(dòng)畫視頻),最大限度地減少了手術(shù)期間手動(dòng)調(diào)整所需的時(shí)間。</p><p>  </p><p><u>臨床益處和未來前景:</u></p><p>  </p><p>該算法已被證明可顯著提高TKR植入物計(jì)劃的準(zhǔn)確性,并節(jié)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(zhǎng)期研究,以調(diào)查這項(xiàng)創(chuàng)新技術(shù)通過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(yù)后和安全性。通過提高計(jì)劃精度,還可以降低術(shù)后并發(fā)癥的風(fēng)險(xiǎn),如松動(dòng)、磨損和不穩(wěn)定,減少所需的翻修手術(shù)次數(shù),并有助于提高長(zhǎng)期植入物的功能和壽命,從而節(jié)省長(zhǎng)期成本。</p><p>  </p><ul>   <li>提高精確度:根據(jù)患者獨(dú)特的解剖結(jié)構(gòu)和外科醫(yī)生的個(gè)人理念,實(shí)現(xiàn)植入物計(jì)劃定位精度為±0.5mm。</li>   <li>計(jì)算效率:在0.1秒內(nèi)(以前需要15分鐘,包括重做骨鋸切割和軟組織釋放),算法可解決數(shù)千個(gè)解決方案的超平面,并有效排列最佳解決方案。</li>   <li>縮短手術(shù)時(shí)間:最大限度地減少術(shù)中計(jì)劃所需的時(shí)間,從而縮短手術(shù)總時(shí)間。</li>   <li>手術(shù)效率:使用該算法的手術(shù)比依賴人工計(jì)劃的手術(shù)大約快48%[2]。</li>   <li>患者擇期手術(shù)的等待時(shí)間可能縮短。</li>  </ul><p>  </p><p>AH團(tuán)隊(duì)曾進(jìn)行了一項(xiàng)研究,評(píng)估該算法的有效性,結(jié)果表明有望提高精確度并縮短手術(shù)時(shí)間。該研究項(xiàng)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(jiǎng),并在2024年國(guó)際人工關(guān)節(jié)置換技術(shù)學(xué)會(huì)(ISTA)科學(xué)大會(huì)上進(jìn)行了展示。</p><p>  </p><p>一項(xiàng)涉及2021年11月至2023年12月期間接受rTKR手術(shù)的67名連續(xù)患者的預(yù)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名沒有使用:</p><p>  </p><ul>   <li>提高精確度:使用該算法的rTKR患者中,92%的手術(shù)間隙在±1.5mm以內(nèi),而未使用該算法的手動(dòng)手術(shù)組中,只有52%的手術(shù)間隙在±1.5mm以內(nèi)。</li>   <li>輸出一致性:手術(shù)效果不受患者年齡、性別、身高或膝關(guān)節(jié)退化程度等變量的影響。</li>   <li>更高的患者滿意度:由于對(duì)齊效果更好且并發(fā)癥更少,患者對(duì)膝關(guān)節(jié)置換術(shù)的滿意度往往更高。</li>  </ul><p>  </p><p>

[1] 新加坡衛(wèi)生部管理醫(yī)療成本增加
[2] 從平均一小時(shí)以上縮短到40分鐘以內(nèi)。

 

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