Обявяване на резултатите

Официално стартирахме първата в света напълно персонализирана дву{0}}платформа с шарнирни тръби, наречена „CustomFlex“, постигайки промяна на парадигмата от стандартизирани продукти към персонализирани решения. Платформата се основава на данни от CT/MRI на пациенти и софтуер за хирургично планиране и може да генерира персонализирани планове за дизайн на шарнирни тръби за специални анатомични случаи. Чрез интелигентна система за лазерно рязане, готовите продукти могат да бъдат доставени в рамките на 48 часа. В момента платформата предлага над 300 опции за персонализиране, обхващащи размери, твърдост, равнина на отклонение, плътност на фугите и повърхностни функции. Успешно се прилага в сложни урологични, сърдечно-съдови интервенционални и невроинтервенционални операции и подобрява степента на съответствие на инструментите с анатомията на пациента до 97%.

Основни предизвикателства за научноизследователска и развойна дейност

Един-размер-подходящ за-всички стандартни съединители не могат да отговорят на разнообразните клинични нужди: педиатричните пациенти се нуждаят от конструкции с по-малки диаметри (под 1 mm) и по-голяма гъвкавост; пациентите със затлъстяване се нуждаят от по-големи дължини (повече от 150 см) и по-силни натискащи сили; сложни анатомични вариации (като подковообразни бъбреци, изкривяване на гръбначния стълб) изискват специални ъгли на огъване и посоки на въртене; различните хирургични процедури имат значително различни изисквания за работата на инструментите - уретероскопите се нуждаят от голям-ъгъл на отклонение, електрофизиологичните катетри се нуждаят от прецизен контрол на въртящия момент, а щипците за биопсия се нуждаят от висока аксиална твърдост. Проучване показва, че 89% от интервенционалните лекари посочват, че настоящият избор на съединители е ограничен, а 62% са компрометирали операциите си поради несъвместими инструменти по време на операции. За специални случаи проблемът с адаптирането на стандартните инструменти става по-забележим, със средно увеличение от 35% на времето за работа и 2,3-кратно увеличение на риска от усложнения.

Основни технологични иновации

1. Технология за интелигентен анализ на медицински изображения и 3D реконструкция:Разработете специализирани алгоритми за автоматично извличане на целеви анатомични пътища (като уретери, кръвоносни съдове и жлъчни пътища) от CT/MRI данни с точност от 0,3 mm. Алгоритмите идентифицират ключови анатомични характеристики: радиус на огъване, ъгъл на усукване, позиция на клона, диаметър на лумена и т.н. и изчисляват оптималните параметри на инструмента въз основа на анализ на крайните елементи. Системата обработва данните на пациента само за 12 минути и извежда 23 проектни параметъра, включително дължина на инструмента, диаметър, разпределение на твърдостта и ъгъл на отклонение.
2. Двигател за параметричен интелигентен дизайн:Създайте параметричен модел със 127 дизайнерски променливи. Използвайте много{2}}алгоритми за оптимизация, за да намерите оптималното решение по Парето. Целите за оптимизиране включват: използваемост (минимален радиус на огъване), маневреност (връзка между ъгъл на отклонение и сила), видимост (диаметър на вътрешния лумен) и издръжливост (живот на умора). Алгоритъмът може да генерира 3-5 оптимизирани дизайнерски схеми в рамките на 10 минути, които лекарите да изберат.
3. Гъвкава система за производство и бърза доставка:Интегрирайте интелигентно лазерно рязане, роботизирано полиране и автоматична проверка, за да постигнете бързо производство на малки партиди. От получаването на файла с дизайна до доставката на готовия продукт, целият процес може да бъде завършен в рамките на 48 часа. Минималният размер на производствената партида е намален до 1 брой, а цената на една- бройка е само с 25% по-висока от партидното производство. Системата поддържа два материала: медицинска-неръждаема стомана и никелова-титанова сплав. Диапазонът на диаметъра е 0,5-10 мм, а диапазонът на дължината е 30-200 см.

Механизъм на действие

Ядрото на персонализираните решения се крие в „анатомичната адаптивност“. В измерението на размера, диаметърът и дължината на инструмента са прецизно изчислени въз основа на анатомичните данни на пациента, за да се избегне затрудненото положение „твърде голям, за да премине, твърде малък, за да бъде стабилен“; в измерението на механиката градиентът на коравина е проектиран въз основа на степента на кривина на траекторията, осигуряваща достатъчна тяга в правите участъци и подходяща гъвкавост в извитите участъци; в измерението на кинематиката равнината и ъгълът на отклонение се определят според позицията на целевата зона, за да се гарантира, че инструментът може да достигне всички целеви позиции; в измерението на ергономията, дизайнът на дръжката и методът на управление са персонализирани според работните навици на лекаря. За специални случаи, като стеноза на уретера, може да се проектира по-тънък инструмент с постепенно променяща се твърдост, за да се увеличи степента на успех на преминаване; за интервенция на сърдечна клапа може да се проектира катетър със специфична извита форма, за да достигне прецизно областта на клапата.

Проверка на ефикасността

В клинично проучване, включващо 127 сложни случая, шарнирните тръби по поръчка показаха значителни предимства: в педиатрични урологични операции (пациенти на възраст 2-8 години), процентът на успеваемост на персонализираното оборудване се увеличи от 71% на 98%; при перкутанна нефролитотомия при пациенти със затлъстяване (ИТМ > 40), средното време за операция е съкратено с 42 минути (намаление с 28%); при сложни операции за аблация на аритмия, времето за позициониране на катетъра е съкратено с 35%, а степента на успех на аблация се е увеличила от 83% на 94%. Следоперативното проследяване показа, че честотата на усложненията, дължащи се на неподходящо оборудване (като перфорация, хематом) намалява със 72%. Проучванията за удовлетвореността на лекарите показват, че 96% от хирурзите смятат, че персонализираното оборудване повишава доверието им в операцията и оперативната ефективност. Анализът на здравната икономика разкрива, че въпреки че единичната цена на персонализираното оборудване е 1,8 пъти по-висока, чрез съкращаване на времето за операция, намаляване на усложненията и понижаване на процента на преминаване към отворена хирургия, общата цена на една операция е намалена с 22%.

Стратегия и философия за научни изследвания и развитие

Ние твърдо вярваме, че „най-подходящото оборудване е най-доброто оборудване“ и разработихме концепцията за дизайн POP (Персонализиране - Оптимизация - Прецизност). На ниво индивидуализация създадохме най-голямата в света база данни за използване на ендоваскуларно оборудване, която включва данни за ефективността и клинични резултати от 15 000 операции; на ниво оптимизация ние прилагаме много-обективни генетични алгоритми, за да намерим оптималната точка на баланс при ограничения като функционалност, маневреност и издръжливост; на ниво прецизност, ние оптимизираме дизайна въз основа на специфичните анатомични данни на пациентите, използвайки изчислителна динамика на флуидите и анализ на крайните елементи. Създадохме цифров затворен цикъл на „дизайн - симулация - производство - проверка,“ с точност на виртуална хирургическа симулация, достигаща 0,1 mm, намалявайки производството на физически прототипи с 85%. В същото време внедряваме отворена платформа за проектиране, позволяваща на лекарите да участват директно в дизайна чрез облачния интерфейс, като избират предварително зададени шаблони или персонализирани параметри, постигайки истинска съвместна иновация между медицината и инженерството.

Бъдеща перспектива

Персонализираната медицина ще стимулира развитието на пантите в четири посоки: Първо, 4D-отпечатани интелигентни устройства, които претърпяват предварително зададени деформации при условия на телесна температура, като се адаптират към анатомичните промени по време на операцията; Второ, био{2}}интеграционен дизайн, при който специфични извънклетъчни матрични протеини са повърхностно-модифицирани, за да се насърчи заздравяването на тъканите; Трето,-адаптивни устройства в реално време, базирани на електроактивни полимери, където хирурзите могат да регулират твърдостта на устройството чрез регулиране на напрежението по време на операцията; Четвърто, напълно биоразградими устройства, подходящи за педиатрични пациенти, които безопасно ще се разградят в рамките на 6 месеца след приключване на лечението. „Адаптивната шарнирна тръба“, която разработваме, ще влезе в клинични изпитвания през 2026 г. Този продукт е оборудван със сплави с памет на формата и сензори, които могат автоматично да регулират ъгъла на огъване според импеданса на тъканта. В по-дългосрочен план "автономните навигационни устройства, базирани на изкуствен интелект" ще станат реалност. Устройствата ще могат автоматично да намират пътя си в тялото въз основа на предварително-планирани маршрути, като само ключови моменти за вземане на решение изискват потвърждение от лекаря, значително намалявайки трудността и кривата на обучение на операцията и облагодетелствайки повече пациенти с минимално инвазивно лечение.