明天,中国膝关节可能发生的技术革命

2015-01-21   文章来源:北京航空航天大学千人计划特聘教授兼国际植介入物转化研究中心主任 郑诚功    点击量:2516 我要说

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  翻开人工膝关节的发展史可知,一开始它的出现是为了治疗膝关节疾病,医工结合做出了各式各样的创新,这个阶段是以科学引导产业发展;到了上世纪80年代末期已无太多的创新性,此时改变由市场引导其大部分的发展。未来在中国,由于国家政策导向和国人生活习惯使然,以及全球科技进步的推动,膝关节假体、手术工具、医生培训和病人术后康复方面,均有可能发生突破性的技术革命。

  中国膝关节假体的明天,我认为受制于三个因素:第一是国家“十三·五计划”的政策引导,使国产假体导向低价位;第二是科学导向,这是基于病人功能需求和生活上的需求;第三是临床技术需求,目前国内临床医生培训并不规范。

  首先在当今中国的医保政策下,三级、二级和基层医院分别消耗35%、40%和25%的医疗资源。在我国“十三·五计划”中,医疗经费的流动是往下层流动,即从二三级医院向县级医院流动。2015年,政府将在2000个县级医院进行改革,大量基层医师亟需培训。如今病人的流向也发生了很大的移动,54%的病人由原来的2级医院转到3级医院,46%(常见病或者慢性病)在基层医院就诊。

  中国是一个发展中国家,权威资料显示,国内髋关节手术量远大于膝关节手术量。而在美国这样的发达国家,1993年人工膝关节手术量就达20多万,超过髋关节(16万);到2009年,人工膝关节60万,髋关节20万。所以,中国人工膝关节手术量还有一个非常大的提升空间。

  其次是基于病人功能需求和生活需求的科学导向。人工膝关节手术主要是恢复膝关节功能。我们都知道,膝关节需要的各种活动最大弯曲角度在111-165度之间,而不同的生活形态,对膝关节的活动度需求不同。过去,全世界前十名的假体厂商以美国为主,美国人的如厕习惯是坐在马桶上,屈曲角度多在90-110度之间;而我们大多数中国人仍必须蹲着上厕所,蹲着就意味着要求假体必须能实现高屈曲。现在针对亚洲市场,厂商提出了符合国人的生活需求和解剖特点的膝关节假体设计理念。

  目前人工膝关节假体的主要是PS型(后稳定型)和CR型(十字韧带保留型)。我们在活动时,膝盖内侧部分活动范围小,外侧部分随着角度的弯曲活动范围变大,这样会出现旋转的情形,从侧面看是在做弯曲伸直,从正面看实际上它还有个内旋外旋的运动,所以内外旋的能力也是很重要的。过去我在研究中也做了很多这方面的设计,让它增加内旋和外旋,其主要目的是使它能够实现高屈曲。

  目前的膝关节手术主要是考虑内外侧软组织的平衡,对于前后软组织的平衡考量有限。所以大部分手术都没有保留前交叉韧带。据国外研究发现,前交叉韧带保留,对于恢复正常的膝关节稳定有好处。现在,海峡两岸的科研人员正在合作开发前交叉韧带保留型人工膝关节。未来还有特殊的3D打印型假体,可以满足每个病人的特殊需求。将来在中国,我们应该能看到更多以国人的解剖特点和生活需求为设计基础的人工膝关节生产出来。

  对于关节手术而言,假体的设计固然很重要,而正常肌肉功能也不容忽视,因为肌肉有很好的功能才能实现高屈曲的角度。为此,就得重视术后康复,以确保肌肉达到很好的功能。

  国内现在最大的问题是手术以后,病人都分散到全国各地,医生随访很困难。未来,我们靠可穿戴式智能康复系统,结合移动互联网和生物传感系统,病人手术后在身上或者脚上放一个感测器,这个感测器就会知道病人术后的康复运动情况,并把病人康复运动的信号经过互联网传给医生,医生可以通过终端检查病人的康复进程,可以对病人康复情况进行评分,给予病人一些适当的康复矫正建议,这些都是未来可以实现的情况。

  最后是临床技术需求激发的科学导向。随着市场需求的增大,以及微创手术的发展和普及,膝关节手术量还将增加,骨科医生的工作量也随之增大,因此厂家一定要想办法使手术工具精简易用、设计合理、不容易混淆。而膝关节手术要成功,除了骨科医生必须接受过很好的手术技能培训,还应提高骨科医生的诊断水平。因为只有诊断正确,治疗才能正确,这样才能完成一个成功的人工膝关节手术。

  在现行的手术工具中,导航手术和手术导板各有优缺点,可以继续改良。导航手术的优势是现场可以根据情况可以调整,微创误差少,精确手术;缺点是手术时间长,易有并发症,系统误差影响精确度,需要长时间培训。手术导板的优势是:手术时间缩短,术前可以规划;缺点是术前设计时间长,需要有经验的医师参与设计,若是导板有误差,将无法改变。它们未来还有很多的发展空间,缺点可以再进一步改进。

  手术工具的另一个趋势是,术中可以放置电子感测器。医生通过这个装置,便可了解已放入的假体位置是否正确,及时提醒医生修改手术,避免传统手术在皮肤关完后,才发现位置有偏差。未来,会有很多电子感测设备帮助我们了解手术以后假体安装位置是否正确,提醒安装的情形。

  以后,远距离手术操作也有很大的需求。因为中国幅员辽阔,北上广的优秀医生可以通过影像传输和实时对话的方式,远距离指导偏远地区的医生实施手术。

  总之,未来中国膝关节假体的发展将呈现三个特点。第一是政府部门会把价位压低,解决看病难、看病贵的问题。第二是假体的设计要符合我国人民的生活需求和解剖特点。第三是膝关节假体材料在纯金属、塑胶、陶瓷的基础上,还会加入能促进骨头和假体结合的生长因子、干细胞等生物制品,甚至可以放入可降解材料与药物。另外,假体也可以在设计中整合进电子元件,它不但可以帮助医生在手术中把假体摆放到正确的位置,手术后还能通过它测量患者的生理参数。因为里面有感受器,它可以将体内的信息传输到体外来,让医生可以更清楚的了解患者。相信中国人工膝关节的发展将会是改良与创新结合的美好明天。

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