文字/视频 湖南日报全媒体记者 王铭俊 通讯员 杨晨

一位花季少女，突然罹患下颌骨肿瘤。医生将肿瘤切除后，从患者自身其他部位取来骨块，进行自体移植，最后通过钛合金植入物固定在一起，安在女生面部。

人体面部骨骼形态不规则且差异大，钛合金植入物又非常坚硬，用粗砺的工具钳将植入物弯折成精准形状，一直是手术的难点。但像该女生一样，每年因车祸、肿瘤等需进行植骨治疗的患者高达数百万人。

中南大学湘雅医院口腔医学中心主任、博士生导师蒋灿华教授团队，通过10余年攻关，研发出全球首台颅颌面植入物个性化成形机器人Will，在国际上首次实现了等材成形的个性化植入物设计。该发明获2022—2023年度湖南省技术发明奖一等奖。

“每一次手术，都如履薄冰。”蒋灿华介绍，此前一台手术需麻醉师、医生、护士组成的团队通力配合，大家在手术台一站就是6—8小时，这当中大部分时间要用在植入物的个性化精确塑形上——颌面部与患者的语言、咀嚼、呼吸等功能息息相关，一旦手术精度不够，往往会导致患者面部畸形，甚至使患者丧失相关社会功能。

手术操作极大考验着医生的技术和耐心。

10年前，3D打印在我国兴起，蒋灿华也尝试过将患者病损形态先打印出来，再在术前花同样的时间在植入物上复刻、弯折。后来，技术进一步成熟，3D打印可直接产出形状各异的植入物了，但因为个性化生产和准入等种种原因，产品价格异常昂贵。

拿着统一规格的传统标准植入物，蒋灿华陷入了久久的沉思。他想，能不能开发出一台机器人，让其在传统标准植入物的基础上，进行等材的二次“创作”，既减少成本，又实现个体化精准成型？

经过多次调研探索，他最终找到了中国科学院宁波材料技术与工程研究所，并把湘雅医院副教授、博士生导师梁烨“派遣”到研究所，开展集中攻关。

梁烨回忆，起初医生和工程师的磨合并不顺利，各方都不能很好理解对方的意图。为此，湘雅医院的医生把中国科学院宁波材料所的专家请到长沙，让工程师实地参与植入物弯制，请他们把植入物弯成设定的样子。工程师“弯”了2天，终于明白机器人要做什么，在力量、自由度设计和防干涉问题上面临着哪些挑战。从那时起，大家推翻了几十个设计草图，从零开始设计了机械结构、控制方案和医学影像算法。

在这些挑战中，金属回弹是横在研究者面前的“大麻烦”。植入物小小的回弹，会导致整个设计精度功亏一篑。

工业上常用加温的方法来解决这一问题，但这会改变植入物的金属性能，如果每一条加工后的植入物，都要重新评价其性能，那就会推高产品成本。为破解这一问题，中国科学院宁波材料所专家左国坤教授帮助开启了跨学科的攻关，设计出基于感知和控制的并发实时算法。这一算法可以将基于患者CT的设计数据，准确反映到折弯过程中，确保机器人弯折好的钛板与设计形态完全一致。

2021年以来，机器人Will及技术已成功应用到10余个省份的1127例手术中，平均缩短患者住院时间2—3天，对比国外其他个性化成形方案，可为每例患者节约医疗费用1—3万元。

“无影灯下我们是一群外科大夫，实验室里我们是一群科技逐梦者。”蒋灿华教授说，“越做手术越能更多地发现现有手术方案中的局限性，而医工结合的医学装备创新，正是破解这些难题的金钥匙。”多年来，蒋灿华思考着，如何把最精、最准、最美、最好的植入物提供给患者，就如同中南大学校风中的“向善、求真、唯美、有容”。

在湘雅医院这项新发明的支撑下，如同前文花季少女一样的更多患者，在治疗疾病、挽救生命的同时，有了留住容颜且更加经济的全新医疗解决方案。

作者：王铭俊

责编：李传新

一审：段涵敏

二审：刘文韬

三审：杨又华

来源：湖南日报