Объявление результатов

Мы официально представили первую в мире полностью адаптированную платформу с двусторонними шарнирными трубками-под названием CustomFlex, добившись перехода от стандартизированных продуктов к персонализированным решениям. Платформа основана на данных КТ/МРТ пациента и программном обеспечении для планирования хирургического вмешательства и может генерировать персонализированные планы конструкции шарнирной трубки для особых анатомических случаев. Благодаря интеллектуальной системе лазерной резки готовая продукция может быть доставлена ​​в течение 48 часов. В настоящее время платформа предлагает более 300 вариантов настройки, охватывающих размеры, жесткость, плоскость отклонения, плотность соединений и функции поверхности. Он успешно применяется в сложных урологических, сердечно-сосудистых, интервенционных и нейроинтервенционных операциях и позволил повысить степень соответствия инструментов анатомии пациента до 97%.

Основные проблемы исследований и разработок

Один-размер-подходит-всем стандартным муфтам и не может удовлетворить разнообразные клинические потребности: педиатрическим пациентам требуются конструкции меньшего диаметра (менее 1 мм) и большей гибкости; пациентам с ожирением необходимы более длинные предметы (более 150 см) и более сильные толкающие усилия; сложные анатомические вариации (например, подковообразные почки, искривление позвоночника) требуют особых углов изгиба и направления вращения; Различные хирургические процедуры предъявляют совершенно разные требования к работе инструментов: - уретероскопы требуют большого-углового отклонения, электрофизиологические катетеры требуют точного контроля крутящего момента, а щипцы для биопсии требуют высокой осевой жесткости. Опрос показывает, что 89% интервенционных врачей отмечают, что текущий выбор муфт ограничен, а 62% поставили под угрозу свою работу из-за несовместимых инструментов во время операций. В особых случаях проблема адаптации стандартных инструментов становится более актуальной: время операции увеличивается в среднем на 35%, а риск осложнений возрастает в 2,3 раза.

Основные технологические инновации

1. Технология интеллектуального анализа медицинских изображений и 3D-реконструкции:Разработайте специализированные алгоритмы для автоматического извлечения целевых анатомических путей (таких как мочеточники, кровеносные сосуды и желчные протоки) из данных КТ/МРТ с точностью до 0,3 мм. Алгоритмы определяют ключевые анатомические особенности: радиус изгиба, угол скручивания, положение ветви, диаметр просвета и т. д., а также рассчитывают оптимальные параметры инструмента на основе анализа методом конечных элементов. Система обрабатывает данные пациента всего за 12 минут и выдает 23 конструктивных параметра, включая длину инструмента, диаметр, распределение жесткости и угол отклонения.
2. Параметрический механизм интеллектуального проектирования:Создайте параметрическую модель со 127 расчетными переменными. Используйте алгоритмы многоцелевой оптимизации, чтобы найти оптимальное по Парето решение. Цели оптимизации включают в себя: удобство использования (минимальный радиус изгиба), маневренность (взаимосвязь между углом отклонения и силой), видимость (внутренний диаметр просвета) и долговечность (усталостная долговечность). Алгоритм может за 10 минут сгенерировать 3-5 оптимизированных проектных схем на выбор врачей.
3. Гибкое производство и система быстрой доставки:Интегрируйте интеллектуальную лазерную резку, роботизированную полировку и автоматический контроль для быстрого производства небольших партий. От получения файла дизайна до доставки готового продукта весь процесс может быть завершен в течение 48 часов. Минимальный размер производственной партии уменьшен до 1 штуки, а стоимость одной-штуки всего на 25 % выше, чем при серийном производстве. Система поддерживает два материала: медицинскую-нержавеющую сталь и никель-титановый сплав. Диапазон диаметров составляет 0,5–10 мм, а длина — 30–200 см.

Механизм действия

В основе индивидуальных решений лежит «анатомическая адаптируемость». Что касается размера, диаметр и длина инструмента точно рассчитываются на основе анатомических данных пациента, чтобы избежать затруднительного положения: «слишком большой, чтобы пройти через него, слишком маленький, чтобы быть стабильным»; в механике градиент жесткости рассчитывается на основе степени кривизны траектории, обеспечивая достаточную тягу на прямых участках и соответствующую гибкость на изогнутых участках; в размерах кинематики плоскость и угол отклонения определяются в зависимости от положения целевой области, чтобы гарантировать, что инструмент может достичь всех целевых положений; Что касается эргономики, конструкция ручки и метод управления настраиваются в соответствии с рабочими привычками врача. Для особых случаев, таких как стеноз мочеточника, можно разработать более тонкий инструмент с постепенно меняющейся жесткостью, чтобы повысить вероятность успешного прохождения; Для вмешательства на сердечном клапане может быть разработан катетер определенной изогнутой формы, обеспечивающий точное попадание в область клапана.

Проверка эффективности

В клиническом исследовании, включавшем 127 сложных случаев, индивидуальные шарнирные трубки продемонстрировали значительные преимущества: при педиатрических урологических операциях (пациенты в возрасте 2-8 лет) вероятность успеха использования специального оборудования увеличилась с 71% до 98%; при чрескожной нефролитотомии у пациентов с ожирением (ИМТ > 40) среднее время операции сокращалось на 42 минуты (снижение на 28%); при сложных операциях по абляции аритмии время позиционирования катетера сокращалось на 35%, а вероятность успеха абляции увеличивалась с 83% до 94%. Послеоперационное наблюдение показало, что частота осложнений из-за неподходящего оборудования (таких как перфорация, гематома) снизилась на 72%. Опросы удовлетворенности врачей показали, что 96% хирургов считают, что специальное оборудование повышает их уверенность в операции и эффективность операции. Анализ экономики здравоохранения показал, что, хотя стоимость единицы специального оборудования была в 1,8 раза выше, за счет сокращения времени операции, уменьшения осложнений и снижения частоты перехода к открытой хирургии общие затраты на одну операцию сократились на 22%.

Стратегия и философия исследований и разработок

Мы твердо верим, что «самое подходящее оборудование — самое лучшее оборудование», и мы разработали концепцию дизайна POP (Персонализация - Оптимизация - Точность). На уровне индивидуализации мы создали крупнейшую в мире базу данных об использовании эндоваскулярного оборудования, которая включает данные о производительности и клинические результаты 15 000 операций; на уровне оптимизации мы применяем много-генетические алгоритмы, чтобы найти оптимальную точку баланса при таких ограничениях, как функциональность, маневренность и долговечность; на уровне точности мы оптимизируем конструкцию на основе конкретных анатомических данных пациентов, используя вычислительную гидродинамику и анализ методом конечных элементов. Мы создали цифровой замкнутый цикл «проектирования - моделирования - производства - проверки» с точностью виртуального хирургического моделирования, достигающей 0,1 мм, что сокращает производство физических прототипов на 85 %. В то же время мы реализуем открытую платформу проектирования, позволяющую врачам напрямую участвовать в проектировании через облачный интерфейс, выбирая предустановленные шаблоны или пользовательские параметры, достигая настоящих совместных инноваций между медициной и инженерией.

Перспективы на будущее

Персонализированная медицина будет стимулировать развитие шарниров в четырех направлениях: во-первых, 4D-напечатанные интеллектуальные устройства, которые подвергаются заданным деформациям в условиях температуры тела, адаптируясь к анатомическим изменениям во время операции; Во-вторых, дизайн био-интеграции, при котором определенные белки внеклеточного матрикса поверхностно-модифицируются для ускорения заживления тканей; В-третьих,-адаптивные устройства реального времени на основе электроактивных полимеров, в которых хирурги могут регулировать жесткость устройства посредством регулирования напряжения во время операции; В-четвертых, полностью биоразлагаемые устройства, подходящие для пациентов детского возраста, которые безопасно разлагаются в течение 6 месяцев после завершения лечения. «Адаптивная шарнирная трубка», которую мы разрабатываем, вступит в клинические испытания в 2026 году. Этот продукт оснащен сплавами с памятью формы и датчиками, которые могут автоматически регулировать угол изгиба в зависимости от импеданса ткани. В долгосрочной перспективе «автономные навигационные устройства на основе искусственного интеллекта» станут реальностью. Устройства смогут автоматически находить путь внутри тела по заранее-запланированным маршрутам, при этом только ключевые точки принятия решений требуют подтверждения от врача, что значительно снижает сложность и время обучения операции, а также приносит пользу большему количеству пациентов с помощью минимально инвазивного лечения.