吴新宝：让骨科手术机器人显神通

方丹敏

吴新宝，男，1964年10月出生，中共党员，北京积水潭医院副院长，创伤骨科一级主任医师，北京大学医学部教授，北京学者，享受国务院政府特殊津贴专家，智能化骨盆骨折复位机器人项目负责人。

2022年5月，一位腹部开放性创伤兼骨盆骨折患者从外地被紧急转到北京积水潭医院创伤骨科中心。该患者其他部位已完成外科手术，唯独骨盆位置由于涉及腹腔内复杂的创伤，骨折复位手术极易碰到静脉丛造成大出血，当地没有一个医生敢动手术。北京积水潭医院副院长吴新宝全面评估了患者手术条件后，自信地说：“我们的智能化骨盆骨折复位机器人可以做。”

不让“三进三出”的往事再在手术室里发生

手术前，骨盆骨折复位机器人对CBCT扫描的几百张影像进行综合读取，显示屏上方两只“眼睛”对准患者的骨盆位置进行深层精准定位，十几秒后，患者的复位点位被清晰呈现。术中，医生看着屏幕上的点位，打出切口小而精准的复位针孔。左侧辅助机械臂张开“双臂”，将患者的位姿固定在最利于复位的状态。机器人健壮的主动臂开始工作，在光电导航下，骨折位置360度清晰可见，捏、提、拉、碰……“全对上了！”只用了一个多小时，吴新宝带领团队十几年自主研发的世界上第一台智能化骨盆骨折复位机器人，又一次成功完成任务，患者手术全程出血量只有几十毫升。

“这样的手术，如果放在几年前，术中风险评估会非常高，连我都不敢动手。”吴新宝说。

目前在全球范围内，针对复杂、移位大的骨盆骨折，治疗手段还是以损伤极大的开放手术为主，且对医生的医术和经验要求极高。从1987年大学毕业到北京积水潭医院工作至今，吴新宝已经从初出茅庐的医学院毕业生成长为骨盆领域的知名专家。他对学术有热情，对自己的技术有信心，一次次挑战高难度手术的成功也让他相信自己“天生就是拿手术刀的料”，即便什么创新都不做，靠着这一双手也能沿着知名专家的路走得很好。

吴新宝至今仍记得那场让他“三进三出”的手术。2002年夏天，一位28岁的沈阳小伙子因骨盆粉碎性骨折被紧急送到北京积水潭医院。由于骨折端损伤了骶前静脉丛并插在其中，主刀大夫吴新宝在试图复位骨盆时，损伤的静脉丛就像爆裂的水管一样，瞬间出血溢满了整个盆腔，反复几次，骨折仍未复位，手术风险倍增。在场其他医生建议与家属谈放弃手术，吴新宝三次走出手术间，又三次走回来。第三次走回来的时候，吴新宝很清楚，如果这次不做了，就意味着患者将永远不会再有手术的机会。“他还这么年轻，命和腿都得要！”吴新宝决定再试最后一次。就是这最后一试，终于成功了！在摘下手套的那一刻，吴新宝全身大汗淋漓。

虽然这次手术成功了，但吴新宝深知再有经验的专家也不能做到百分百精准。“有时候这次手术复位的点找得准，下次就不一定。”他不想让患者做“保命”还是“保腿”的选择题，也不希望“三进三出”的往事再在手术室里发生。“吃苦不怕，吃放射线也不怕，但是不能保证每次手术质量都是最好的，这是我特别不甘心的地方。”吴新宝说。

死磕到底迎来重大突破

自主研发手术机器人，攻克传统骨科手术中“看不见、打不准、拿不稳”的难题，北京积水潭医院已经先行。世界上第一台骨科机器人，正是北京积水潭医院田伟院士主持研发的天玑骨科手术机器人。吴新宝作为早期研发团队成员之一，看到手术机器人的出色表现，他的心中早已种下了一团火。然而由于骨盆结构的特殊性，骨盆骨折的治疗在创傷手术中难度最大且严重依赖临床经验。“在骨茬多点错位的复杂情况下，天玑机器人后期固定的优势难以发挥，要是有专门的骨盆复位机器人就好了。”2007年，吴新宝决定动手自主研发。

要解决这个问题，必须与国内医疗机器人领域高端前沿研究机构合作。2014年，吴新宝找到了北京航空航天大学教授王豫领衔的医疗机器人实验室。在与王豫教授交流的过程中，两人一拍即合。此后，几乎每周三下午，吴新宝都会雷打不动出现在北航的实验室。针对手术中的各种需求，他们不断改进设计方案，一个走不通再换一个。“骨折复位手术的思路就是所有的骨茬都要对上，但骨盆骨折点多且骨茬之间相互牵扯，这个对上了那个对不上，机器人工程师没办法给出设计逻辑。再说如何实现需要四五个大夫才能实现的牵引患者的功能？”实验室里一次又一次的尝试，始终没有突破性进展，吴新宝一度坦言“觉得自己走进了死胡同”。

回到现实，手术室里情况依然如故。“没事儿主任，我们再扛一会儿……”手术室里，X光射线强透视环境下，科室里身体最壮的四位助手牵拉着患者的上下肢已经四五十分钟。看到主任吴新宝为达到最佳复位效果想再试一下，他们虽然已经脸色发白、大汗淋漓，但依然咬牙挺着。

吴新宝看在眼里，疼在心里。“他们吃够了放射线的苦，一定要用手术机器人替代这种简单重复的体力劳动。”吴新宝决定死磕到底。

峰回路转一念间。一次，在与别的科室医生聊天的时候，对方说到了给患者做耳朵损伤复位修复的事情。“对称”“功能平衡”两个词给了吴新宝极大的启发。他突然意识到，骨盆复位也可以用镜像对称原理，如果左侧的骨盆骨折，可以依据右侧骨盆的模型做一个镜像结构，据此模拟复位时碎裂骨片的回归位置。研发团队的软件工程师一听，“这个逻辑清晰可行，算法正是我们的强项！”

放弃追求解剖学意义上骨缝拼接的“严丝合缝”，以往的医学原则被打破并超越。“这个复位原理看似粗糙，但在实验过程中，破碎的骨片竟全部严丝合缝地对上了。”吴新宝感慨道。

2015年和2016年两年间，在不断探索、思考、积累中，一个又一个科研难题得到解决，最难的牵引功能也通过开发创新的弹性牵引系统得到了实现。2018年，第一台样机搭建成功，死磕到底的吴新宝终于迎来了机器人研发的重大突破。

发挥优势深度融合接续创新

“这个复位的点需要再往前推送5毫米，为什么机器每次一到这个点就停了呢？”“这是编程的逻辑，遇到阻力了，它就得停下来。”“现在遇到了实际问题，要根据实际情况进行调整呀！”

自从与王豫教授的医疗机器人实验室合作以来，3000多个日日夜夜，攻坚克难的过程中，吴新宝和团队工程师之间这样面红耳赤的争论场面时常发生。吴新宝刚开始不明白工程师们为何如此坚持，后来发现是对方不理解手术中复位点用力的实际情况。“走，去现场看！”不久，团队里的软件工程师们身穿手术衣，出现在了北京积水潭医院的手术室中。几次实地观摩下来，他们才明白一个有经验的医生在复位骨盆时是有很多用力方向的，于是用力位协同理论取代了简单的直线点位设计思路，机器人在智能化水平上立刻提升了一个层级。

“很多医生说学不会我做手术，确实很多时候凭的就是经验，用的是巧劲，这些力靠肉眼是看不出来的，也很难讲出来。”随着研发创新进一步深入，吴新宝开始琢磨将无法言说的复位用力经验转化成科学的数据，让机器人进行深度学习。他在复位针上连接六维力传感器，手术时所有的实时用力数据被记录、传输，15例手术的实时测量后，所有的用力数据被分析得明明白白。大到一个程序，小到一颗螺丝，上百种试验材料，无数个日日夜夜，吴新宝的科研团队靠着坚韧不拔、坚持不懈的精神，迎来了科研成果转化与应用的时刻。

2021年11月，智能化骨盆骨折复位机器人进入多中心注册临床试验阶段，在全球范围内率先实现在骨盆骨折手术中的临床应用，填补了国际空白。与传统手术相比，智能化骨盆骨折复位机器人做到了精准、微创、低辐射，成为医生的“超级助手”。吴新宝感慨地说：“这是在天玑骨科机器人研发基础上根据医学实践需求的接续创新，这项工作单靠软件工程师、硬件工程师、临床医生都无法完成，这是在深度融合基础上的创新。没有咱们国家优越的制度保障，这样的研发不可能进行。”

工作30多年，吴新宝记不清参加过多少次抢险救灾和重大抢救，记不清有多少顿饭没吃，有多少个夜晚未眠。他说，作为一名共产党员，这些都是他应该做的。让他痛苦的是自己分身乏术，许多地方的基层医院因为没有经验丰富的骨科专家，那些因跌倒导致骨盆骨折的老人成了“人生最后一摔”，还有那些外地奔波到北京求医的患者的辛苦，都被吴新宝看在眼里。

“现在，有了智能化骨盆骨折复位机器人，更多医院可以在机器人辅助下开展微创骨折治疗，可以为更多患者提供更好的服务，这是我感到最有成就感的事。”吴新宝说。

（责任编辑：闫正宇）