可提高(gao)機(ji)器(qi)人全膝關(guan)節(jie)置換術的準確性和效率

新聞要點：

• 一種用于機器人全膝關節置換（rTKR）的人工智能算法獲得了國際專利合作條約（PCT）專利，保護機器人全膝關節置換的計算算法的獨特性，新穎性和專有權。該專利自2024年八月起在150多個成員國申請專利保護，迄今為止，通過獨立專利機構的嚴格審查和大量收據探索，尚未發現其他類似的概念或技術。早在2023年10月，團隊已獲取新加坡的專利。
• 自2023年8月以來，約有200名患者從這一創新方法中受益。該算法在植入物定位方面的精度高達約0.5毫米，而此前人工規劃的rTKR手術精度僅為2毫米，從而顯著提高了手術規劃的精確度，降低了錯位風險。
• 通過將手術期間的人工調整替換為人工智能技術，手術時間縮短了約15分鐘，整體手術效率得到提升，并可能帶來更好的功能效果、更高的患者安全性和滿意度。
• 生產效率：使用該算法的手術比依靠人工規劃的手術快約48%。

新(xin)加(jia)坡2025年2月12日(ri) /美通社/ -- 亞歷(li)山大醫院（AH）骨科(ke)手術團隊獲(huo)得了由(you)世界知識產權組織（WIPO）管(guan)理的國際(ji)專利合(he)作條約（PCT），該條約保(bao)(bao)護了機(ji)(ji)器(qi)人全(quan)膝(xi)關節置換(huan)（rTKR）算法的獨(du)特性，新穎性和專有權。自(zi)2024年8月(yue)在150多個成(cheng)員國申請專利保(bao)(bao)護以來，通過獨(du)立專利機(ji)(ji)構的嚴(yan)格審查(cha)和大量數據(ju)檢索，迄今(jin)為止，尚未(wei)發現其他(ta)類似(si)概念或(huo)技術。新加坡(po)的專利在2023年10月(yue)就已申請并獲(huo)得，并已確(que)定(ding)這種計算算法，在提高機(ji)(ji)器(qi)人全(quan)膝(xi)關節置換(huan)（rTKR）的準確(que)性和效率，是(shi)獨(du)一無二的。

該算(suan)法(fa)由亞歷山大醫院(yuan)的骨科手(shou)(shou)術(shu)(shu)顧(gu)問醫生(sheng)(sheng)廖子強(qiang)(qiang)與黃頌平(ping)醫生(sheng)(sheng)和陸(lu)煒強(qiang)(qiang)先生(sheng)(sheng)共同開發。后二(er)者在(zai)參與該項目時(shi)還是醫學生(sheng)(sheng)。 這(zhe)項人(ren)工智能(neng)驅(qu)動的創(chuang)新(xin)技術(shu)(shu)通過在(zai)rTKR手(shou)(shou)術(shu)(shu)中創(chuang)建符合(he)每位患(huan)者獨特膝關節(jie)解剖(pou)結構的個性化植入物(wu)(wu)定(ding)位精度，優化了(le)rTKR手(shou)(shou)術(shu)(shu)中的個性化植入物(wu)(wu)定(ding)位。 這(zhe)種創(chuang)新(xin)方(fang)法(fa)解決(jue)了(le)手(shou)(shou)術(shu)(shu)期間(jian)手(shou)(shou)動規劃的問題，幫助外科醫生(sheng)(sheng)精確(que)對齊(qi)膝關節(jie)組件，從而可(ke)能(neng)帶來更(geng)好(hao)的術(shu)(shu)后效果和植入物(wu)(wu)壽命，并縮短手(shou)(shou)術(shu)(shu)時(shi)間(jian)，提(ti)高生(sheng)(sheng)產(chan)效率，堪稱該領域的顛覆性創(chuang)新(xin)。自2023年8月以(yi)來，已有約(yue)200名患(huan)者使用這(zhe)種新(xin)方(fang)法(fa)接受了(le)手(shou)(shou)術(shu)(shu)。

克服當前rTKR方法的挑戰：

全膝關節置換術（TKR）是最常見的骨科手術之一，其應用越來越廣泛，從1999年的每10萬名65歲及以上患者中有187名患者接受手術，到2019年的499名患者。在此期間，患病率增加了2.7倍^[1]。對于因骨關節(jie)炎等各(ge)種退行性(xing)疾病而出現(xian)嚴重膝(xi)關節(jie)疼(teng)痛的患者，全(quan)膝(xi)關節(jie)置(zhi)換手術（TKR）為(wei)他們提(ti)供(gong)了恢復(fu)無痛活(huo)動能力(li)(li)的機會，從而改(gai)善他們的生活(huo)質量(liang)。在過去(qu)的五(wu)年中(zhong)，機器(qi)人全(quan)膝(xi)關節(jie)置(zhi)換手術（rTKR）因其(qi)精(jing)確(que)性(xing)和(he)改(gai)善患者預后的潛力(li)(li)而變(bian)得越(yue)來越(yue)受歡迎。

然而(er)，挑戰依然存(cun)在。在機(ji)器人(ren)膝關(guan)節(jie)置換手術中，找(zhao)到(dao)滿足外科醫生目標和(he)患者(zhe)解剖結(jie)構的(de)(de)(de)最佳解決(jue)方(fang)案可能(neng)是一(yi)個復雜(za)的(de)(de)(de)過程，因(yin)為每個人(ren)的(de)(de)(de)骨骼和(he)韌帶結(jie)構都是獨一(yi)無二的(de)(de)(de)。植入物的(de)(de)(de)準確定(ding)位對(dui)于術后(hou)膝關(guan)節(jie)的(de)(de)(de)生物力學功能(neng)、患者(zhe)的(de)(de)(de)舒適度和(he)手術的(de)(de)(de)成(cheng)功至關(guan)重(zhong)要。

目(mu)前(qian)，rTKR外科醫生在(zai)(zai)手(shou)術中手(shou)動(dong)計(ji)劃(hua)和(he)調(diao)整股骨和(he)脛骨植入物(wu)的(de)定(ding)位。這(zhe)(zhe)可(ke)能(neng)是一個復雜的(de)過程，因為它需(xu)要至少在(zai)(zai)8個運(yun)動(dong)軸/自(zi)由(you)度(du)上對兩個植入物(wu)進(jin)行三(san)維考慮。由(you)于每個自(zi)由(you)度(du)都會影響其他自(zi)由(you)度(du)，因此為每位患者找到最(zui)理(li)想的(de)植入物(wu)位置(zhi)可(ke)能(neng)具有(you)挑戰(zhan)性。這(zhe)(zhe)可(ke)能(neng)需(xu)要外科醫生考慮上千(qian)種可(ke)能(neng)性，并多次重復鋸骨和(he)松解軟組織。目(mu)前(qian)，在(zai)(zai)手(shou)術室中，這(zhe)(zhe)項工作需(xu)要手(shou)動(dong)完(wan)成，耗時(shi)長達15分鐘。在(zai)(zai)時(shi)間(jian)壓(ya)力(li)下，外科醫生在(zai)(zai)確(que)定(ding)實施方案之(zhi)前(qian)，探索更多可(ke)能(neng)性的(de)時(shi)間(jian)有(you)限。因此，手(shou)動(dong)規劃(hua)可(ke)能(neng)耗時(shi)較長，并可(ke)能(neng)影響手(shou)術結果。

新算法和方案的特點：

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，經證實能夠應對上述挑戰，提高手術規劃的精確度，縮短手術時間。它考慮了定位中至少8個自由度及其相互關系（即每個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，以確定理想的優化植入物規劃定位，精度高達±0.5mm，用時不到0.1秒（點擊鏈接：亞歷山大醫院的動畫視頻），最大限度地減少了手(shou)術期間手(shou)動調整(zheng)所需(xu)的時間。

臨床益處和未來前景：

該(gai)算(suan)法已被(bei)證(zheng)明可顯著提(ti)高TKR植(zhi)入物計劃的(de)(de)準確性(xing)，并(bing)節省手(shou)術時間(jian)(jian)，從而減少失血(xue)量(liang)和(he)(he)(he)縮(suo)短麻醉時間(jian)(jian)。目前(qian)正在(zai)進行(xing)進一步(bu)的(de)(de)長(chang)期(qi)研究，以調查這項(xiang)創新技術通(tong)(tong)過降(jiang)低植(zhi)入位置不理(li)想、不必要的(de)(de)手(shou)術時間(jian)(jian)、失血(xue)量(liang)和(he)(he)(he)感染率，從而改善患(huan)者(zhe)預后(hou)和(he)(he)(he)安全性(xing)。通(tong)(tong)過提(ti)高計劃精度，還可以降(jiang)低術后(hou)并(bing)發(fa)癥的(de)(de)風險，如松動、磨(mo)損(sun)和(he)(he)(he)不穩定，減少所需的(de)(de)翻修手(shou)術次(ci)數，并(bing)有助(zhu)于提(ti)高長(chang)期(qi)植(zhi)入物的(de)(de)功(gong)能(neng)和(he)(he)(he)壽命(ming)，從而節省長(chang)期(qi)成本。

• 提高精確度：根據患者獨特的解剖結構和外科醫生的個人理念，實現植入物計劃定位精度為±0.5mm。
• 計算效率：在0.1秒內（以前需要15分鐘，包括重做骨鋸切割和軟組織釋放），算法可解決數千個解決方案的超平面，并有效排列最佳解決方案。
• 縮短手術時間：最大限度地減少術中計劃所需的時間，從而縮短手術總時間。
• 手術效率：使用該算法的手術比依賴人工計劃的手術大約快48%^[2]。
• 患者擇期手術的等待時間可能縮短。

AH團(tuan)隊曾進行了(le)一項(xiang)研(yan)究(jiu)，評估該算法的有(you)效性，結果表(biao)明有(you)望提(ti)高精確度并縮短手術時間。該研(yan)究(jiu)項(xiang)目在2024年(nian)(nian)新加坡(po)骨(gu)科協(xie)會(hui)年(nian)(nian)度科學會(hui)議上獲得(de)了(le)P Balasubramaniam獎，并在2024年(nian)(nian)國際(ji)人工關節置(zhi)換技術學會(hui)（ISTA）科學大會(hui)上進行了(le)展示。

一項涉及2021年11月至(zhi)2023年12月期(qi)間(jian)接受(shou)rTKR手術的(de)67名連(lian)續患(huan)者的(de)預(yu)期(qi)研究證明(ming)了該(gai)(gai)算(suan)法(fa)(fa)的(de)有(you)效性。在這(zhe)些(xie)患(huan)者中，25名在手術中使用了該(gai)(gai)算(suan)法(fa)(fa)，而42名沒(mei)有(you)使用：

• 提高精確度：使用該算法的rTKR患者中，92%的手術間隙在±1.5mm以內，而未使用該算法的手動手術組中，只有52%的手術間隙在±1.5mm以內。
• 輸出一致性：手術效果不受患者年齡、性別、身高或膝關節退化程度等變量的影響。
• 更高的患者滿意度：由于對齊效果更好且并發癥更少，患者對膝關節置換術的滿意度往往更高。

"我熱衷于采用創新解決方案來提高患者治療效果。"廖子強顧問醫生說道。他補充道："看到我的患者術后生活質量顯著提高，我感到非常高興和滿足。通過持續研究來驗證其長期影響，這種人工智能驅動的方法有可能為機器人輔助骨科手術樹立新的標準，最終惠及全球的患者和外科醫生。"

新(xin)(xin)加(jia)坡(po)2020年(nian)10月23日 /美(mei)通社/ -- 經(jing)過8年(nian)的(de)研究(jiu)、開發與(yu)臨床驗證；多達(da)5248名來自新(xin)(xin)加(jia)坡(po)與(yu)韓(han)國的(de)研究(jiu)對象參與(yu)其(qi)中，一組由(you)新(xin)(xin)加(jia)坡(po)臨床醫生和科學家組成(cheng)的(de)研究(jiu)團隊(dui)，成(cheng)功(gong)針對胃(wei)癌研發一套血液(ye)檢測(ce)方案，料(liao)可作(zuo)為(wei)一種具成(cheng)本效益的(de)篩查工具，用以盡早發現胃(wei)癌患(huan)者。

根據世界衛生組織(WHO)的統計，胃癌是全球第三大最常導致死亡的癌癥。在新加坡，它分別是男性和女性第五大和第六癌癥殺手，每年造成約300人死亡。由于多數胃癌患者晚期時才出現癥狀，使得這一癌癥的死亡率較高。內窺鏡是目前用來診斷胃癌的標準診斷方案。然而，由于內窺鏡檢查并不便宜且具侵入性，以致不少病人即使出現癥狀也不愿接受內窺鏡檢查。

研究項目由國立大學醫院上腸胃外科主任兼高級顧問醫生蘇博欣教授、國大醫院腸胃與肝臟科高級顧問醫生楊啟源教授，以及新加坡國立大學楊潞齡醫學院生物化學系朱興奮副教授所領導。研究團隊除了包括來自國立大學醫學組織（National University Health System簡稱NUHS）的臨(lin)床醫生(sheng)與科學家外，還包括(kuo)來自新(xin)加坡科技研(yan)究局(ju)屬下的生(sheng)物處理科技研(yan)究院與醫療診斷發展中心(xin)，以及本地生(sheng)物科技公司MiRXES的研(yan)究人員。

這個(ge)(ge)研發(fa)項目始于2012年，團隊通過研究682名病人的578份(fen)微核糖核酸（microRNA，簡稱miRNA），成功發(fa)現由(you)12個(ge)(ge)miRNA組(zu)(zu)成的生物標記(ji)，能夠順利將胃(wei)(wei)癌患者與普(pu)通病人區分(fen)開(kai)來，準確(que)性甚至超過92%。根據這組(zu)(zu)12-miRNA生物標記(ji)，團隊成功研發(fa)符合臨床(chuang)標準的胃(wei)(wei)癌血(xue)液檢(jian)測(ce)試(shi)劑盒。與此(ci)同(tong)時(shi)，2013年至2018年，團隊也在(zai)新加(jia)坡多個(ge)(ge)醫院就(jiu)這個(ge)(ge)檢(jian)測(ce)試(shi)劑盒進(jin)行(xing)驗(yan)證。參與驗(yan)證的病人人數超過5000人[1]，成為全球(qiu)迄今針對循環miRNA作為胃(wei)(wei)癌檢(jian)測(ce)生物標記(ji)，所展開(kai)的最全面評估。

也是(shi)新加(jia)坡國(guo)立(li)大學癌(ai)(ai)(ai)癥中心腫瘤外(wai)科(ke)主任兼高級顧(gu)問醫生的(de)(de)蘇博欣教授解釋：“多數胃(wei)(wei)癌(ai)(ai)(ai)病患(huan)確診時已處晚(wan)期，五年存活率甚(shen)至(zhi)低于5%。因(yin)此，若想(xiang)減(jian)少胃(wei)(wei)癌(ai)(ai)(ai)死亡率，一(yi)(yi)個(ge)有(you)(you)效的(de)(de)方案(an)便是(shi)盡早確診胃(wei)(wei)癌(ai)(ai)(ai)患(huan)者，以(yi)便即時給予治療。這(zhe)種非侵入性的(de)(de)血(xue)液檢測(ce)便是(shi)胃(wei)(wei)癌(ai)(ai)(ai)診斷上的(de)(de)一(yi)(yi)大突破(po)，具潛(qian)力成為有(you)(you)效的(de)(de)篩查測(ce)試，用(yong)以(yi)盡早發現胃(wei)(wei)癌(ai)(ai)(ai)患(huan)者。”

優于常見血液生物標記

通過對照(zhao)內窺鏡檢(jian)(jian)查和活(huo)體(ti)組織(zhi)檢(jian)(jian)查,結果顯示(shi)不論參與(yu)者的腫瘤處于(yu)什(shen)么(me)階段，又(you)或(huo)是他(ta)們的年齡、性(xing)別或(huo)種族有何(he)不同(tong)，這個血液(ye)(ye)檢(jian)(jian)測(ce)方案都具頗高敏感性(xing)，能夠檢(jian)(jian)測(ce)出87%的胃(wei)癌(ai)，包括87.5%患有第一期(qi)胃(wei)癌(ai)的病人。不僅如此，研究結果也(ye)顯示(shi)這個血液(ye)(ye)檢(jian)(jian)測(ce)試劑盒的準確性(xing)也(ye)高于(yu)任何(he)現有胃(wei)癌(ai)血液(ye)(ye)生物標記(ji)檢(jian)(jian)測(ce)。這些(xie)研究成果已(yi)于(yu)今年十月發表于(yu)著名國際醫(yi)學期(qi)刊《Gut》[2]。

進行內窺鏡前具成本效益的胃癌風險評估工具

研究團隊也進行經濟效益分析，以了解若在新加坡使用這個胃癌血液檢測試劑盒展開全國篩查所可能帶來的經濟與衛生影響。結果發現，這個檢測方案的成本比做內窺鏡來得低[3]，有可能作為高風險群體[4]的有效胃癌篩查工具。

有鑒于此，這個胃癌血液檢測試劑盒為那些想要更好了解自己患胃癌風險，以判斷是否需做內窺鏡檢查的人提供了另一替代選擇。檢測結果將有助識別那些應接受內窺鏡檢查的胃癌高風險患者，繼而減少對內窺鏡的依賴[5]。

蘇博(bo)欣教授說：“隨著(zhu)進(jin)一(yi)(yi)步的衛生科技評估證明這(zhe)一(yi)(yi)方案能作為新加坡人口篩查工具的有(you)效性，我們(men)有(you)信心這(zhe)個方案能與內窺(kui)鏡相結(jie)合(he)，成為針對胃癌高(gao)風險患者的篩查工具。

不(bu)(bu)過，朱興奮副教授強(qiang)調(diao)：“這個方案并(bing)不(bu)(bu)能取代(dai)內窺(kui)鏡(jing)檢查，而是能為那些(xie)在初期不(bu)(bu)愿做內窺(kui)鏡(jing)的(de)病人提供另一(yi)選擇。就(jiu)如糞(fen)便(bian)DNA測試能夠作為結腸癌篩查的(de)一(yi)種選擇一(yi)樣。不(bu)(bu)僅如此，這個測試所(suo)帶來的(de)便(bian)利，以及非侵入性的(de)特質(zhi)，也(ye)有助公眾獲得更好的(de)醫(yi)療照料。”

未來計劃

研究團隊目前打算評估在基層醫療通過這個檢測方案來識別那些面對患上胃癌風險公眾的可能性。與此同時，提升這個胃癌血液檢測試劑盒實用性的研究也在進行中。

這個非侵入性的胃癌血液檢測方案是由MiRXES與醫療診斷發展中心聯合研發，現已通過名為GASTROClear?的試劑盒發售。這個產品已于2017年成功獲得歐盟CE標志認證[6]，并于2019年獲新加坡衛生科學局批準。MiRXES也在中國和日本，這個兩個每年新增最多起胃癌個案的國家進行臨床研究，以尋求監管機構批準GASTROClear?的使用。整個胃癌血液檢驗于實驗室內進行，結果可在三個小時左右出爐，并可在一個星期內得出報告交于病人醫生。

這項研究獲得新加坡衛生部旗下全國醫學研究理事會的支持，資金贊助來自于理事會的 Bedside & Bench grant （NMRC/ BnB/0014b/2014）、Translational and Clinical Research grant (TCR/009-NUHS/2013), 以(yi)及(ji)新加坡科技研(yan)究(jiu)局的(de)Technology Development Grants。這項研(yan)究(jiu)也獲(huo)新加坡胃癌研(yan)究(jiu)團(tuan)隊(dui)(Singapore Gastric Cancer Consortium) 的(de)支持，這是一(yi)個由來(lai)自(zi)全(quan)國多個學(xue)術醫療(liao)機(ji)構、大學(xue)、醫院以(yi)及(ji)研(yan)究(jiu)機(ji)構的(de)臨(lin)床人員與科學(xue)家，所組成的(de)全(quan)國轉換研(yan)究(jiu)小組。

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LI YUANYI （黎遠漪）
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