Bekendmaking van de resultaten

We hebben officieel 's werelds eerste volledig op maat gemaakte twee- scharnierbuisplatform gelanceerd, genaamd "CustomFlex", waarmee we een paradigmaverschuiving hebben bereikt van gestandaardiseerde producten naar gepersonaliseerde oplossingen. Het platform is gebaseerd op CT/MRI-gegevens van patiënten en chirurgische planningssoftware en kan gepersonaliseerde scharnierbuisontwerpplannen genereren voor speciale anatomische gevallen. Via een intelligent lasersnijsysteem kunnen de eindproducten binnen 48 uur worden afgeleverd. Momenteel biedt het platform meer dan 300 aanpassingsmogelijkheden, waaronder afmetingen, stijfheid, afbuigingsvlak, voegdichtheid en oppervlaktefuncties. Het is met succes toegepast in complexe urologie-, cardiovasculaire interventionele en neuro-interventionele operaties en heeft de mate van afstemming van de instrumenten op de anatomie van de patiënt verbeterd tot 97%.

Achtergronduitdagingen op het gebied van onderzoek en ontwikkeling

De one-maat-past-alle standaardkoppelingen kunnen niet voldoen aan de diverse klinische behoeften: pediatrische patiënten hebben ontwerpen nodig met kleinere diameters (minder dan 1 mm) en grotere flexibiliteit; zwaarlijvige patiënten hebben langere lengtes (meer dan 150 cm) en sterkere duwkrachten nodig; complexe anatomische variaties (zoals hoefijzernieren, kromming van de wervelkolom) vereisen speciale buighoeken en rotatierichtingen; verschillende chirurgische procedures stellen enorm verschillende eisen aan de prestaties van de instrumenten. - ureteroscopen hebben een grote- hoekafbuiging nodig, elektrofysiologische katheters hebben nauwkeurige torsiecontrole nodig en biopsietangen hebben een hoge axiale stijfheid nodig. Uit een onderzoek blijkt dat 89% van de interventionele artsen aangeeft dat de huidige keuze aan koppelingen beperkt is, en dat 62% hun operaties in gevaar heeft gebracht vanwege incompatibele instrumenten tijdens operaties. Voor speciale gevallen wordt het probleem van het aanpassen van standaardinstrumenten prominenter, met een gemiddelde toename van 35% van de operatietijd en een 2,3-voudige toename van het risico op complicaties.

Kern technologische innovatie

1. Intelligente analyse van medische beeldvorming en 3D-reconstructietechnologie:Ontwikkel gespecialiseerde algoritmen om automatisch de beoogde anatomische paden (zoals urineleiders, bloedvaten en galwegen) te extraheren uit CT/MRI-gegevens met een nauwkeurigheid van 0,3 mm. De algoritmen identificeren de belangrijkste anatomische kenmerken: buigradius, draaihoek, vertakkingspositie, lumendiameter, enz., en berekenen de optimale instrumentparameters op basis van eindige elementenanalyse. Het systeem verwerkt de gegevens van een patiënt in slechts 12 minuten en voert 23 ontwerpparameters uit, waaronder instrumentlengte, diameter, stijfheidsverdeling en afbuigingshoek.
2. Parametrische intelligente ontwerpengine:Zet een parametrisch model op met 127 ontwerpvariabelen. Gebruik multi-objectieve optimalisatie-algoritmen om de optimale Pareto-oplossing te vinden. De optimalisatiedoelen omvatten: bruikbaarheid (minimale buigradius), manoeuvreerbaarheid (relatie tussen afbuighoek en kracht), zichtbaarheid (binnendiameter van het lumen) en duurzaamheid (levensduur tegen vermoeidheid). Het algoritme kan binnen 10 minuten 3 tot 5 geoptimaliseerde ontwerpschema's genereren waaruit artsen kunnen kiezen.
3. Flexibel productie- en snel leveringssysteem:Integreer intelligent lasersnijden, robotpolijsten en automatische inspectie om een ​​snelle productie van kleine batches te realiseren. Vanaf het ontvangen van het ontwerpbestand tot het leveren van het eindproduct kan het gehele proces binnen 48 uur worden afgerond. De minimale productiebatchgrootte is teruggebracht tot 1 stuk en de kosten voor één stuk- zijn slechts 25% hoger dan die voor batchproductie. Het systeem ondersteunt twee materialen: medisch-roestvrij staal en een nikkel-titaniumlegering. Het diameterbereik is 0,5-10 mm en het lengtebereik is 30-200 cm.

Mechanisme van actie

De kern van maatwerkoplossingen ligt in ‘anatomisch aanpassingsvermogen’. Wat de afmeting betreft, worden de diameter en lengte van het instrument nauwkeurig berekend op basis van de anatomische gegevens van de patiënt om de hachelijke situatie van "te groot om er doorheen te gaan, te klein om stabiel te zijn" te vermijden; op het gebied van de mechanica wordt een stijfheidsgradiënt ontworpen op basis van de mate van padkromming, waardoor voldoende stuwkracht wordt geboden in de rechte delen en de juiste flexibiliteit in de gebogen delen; op het gebied van de kinematica worden het afbuigvlak en de hoek bepaald op basis van de positie van het doelgebied om ervoor te zorgen dat het instrument alle doelposities kan bereiken; op het gebied van ergonomie worden het ontwerp van de handgreep en de bedieningsmethode aangepast aan de bedieningsgewoonten van de arts. Voor speciale gevallen, zoals ureterstenose, kan een slanker instrument met geleidelijk variërende stijfheid worden ontworpen om het succespercentage van de passage te vergroten; Voor hartklepinterventie kan een katheter met een specifieke gebogen vorm worden ontworpen om het klepgebied nauwkeurig te bereiken.

Werkzaamheidsverificatie

In een klinisch onderzoek met 127 complexe gevallen lieten op maat gemaakte scharnierbuizen aanzienlijke voordelen zien: bij pediatrische urologische operaties (patiënten van 2-8 jaar) steeg het succespercentage van de op maat gemaakte apparatuur van 71% naar 98%; bij percutane nefrolithotomie bij zwaarlijvige patiënten (BMI > 40) werd de gemiddelde operatietijd met 42 minuten verkort (een vermindering met 28%); bij complexe ablatieoperaties bij aritmie werd de positioneringstijd van de katheter met 35% verkort en steeg het succespercentage van de ablatie van 83% naar 94%. Postoperatieve follow-up toonde aan dat de incidentie van complicaties als gevolg van niet-passende apparatuur (zoals perforatie, hematoom) met 72% daalde. Uit onderzoeken naar de tevredenheid van artsen bleek dat 96% van de chirurgen van mening was dat de aangepaste apparatuur hun vertrouwen in de operatie en de operationele efficiëntie vergroot. Uit een gezondheidseconomische analyse bleek dat, hoewel de eenheidsprijs van de op maat gemaakte apparatuur 1,8 keer hoger was, door het verkorten van de operatietijd, het verminderen van complicaties en het verlagen van de conversie naar open chirurgie, de totale kosten per afzonderlijke operatie met 22% werden verlaagd.

Onderzoeks- en ontwikkelingsstrategie en filosofie

Wij zijn ervan overtuigd dat "de meest geschikte apparatuur de beste apparatuur is", en we hebben het POP-ontwerpconcept (Personalisatie - Optimalisatie - Precisie) ontwikkeld. Op individualiseringsniveau hebben we 's werelds grootste database van het gebruik van endovasculaire apparatuur opgezet, die prestatiegegevens en klinische resultaten van 15.000 operaties bevat; op optimalisatieniveau passen we multi-objectieve genetische algoritmen toe om het optimale balanspunt te vinden onder beperkingen zoals functionaliteit, manoeuvreerbaarheid en duurzaamheid; op precisieniveau optimaliseren we het ontwerp op basis van de specifieke anatomische gegevens van patiënten, met behulp van computationele vloeistofdynamica en eindige elementenanalyse. We hebben een digitale gesloten lus van "ontwerp - simulatie - productie - verificatie" tot stand gebracht, waarbij de nauwkeurigheid van de virtuele chirurgische simulatie 0,1 mm bedraagt, waardoor de productie van fysieke prototypes met 85% wordt verminderd. Tegelijkertijd implementeren we een open ontwerpplatform, waardoor artsen rechtstreeks kunnen deelnemen aan het ontwerp via de cloudinterface, waarbij ze vooraf ingestelde sjablonen of aangepaste parameters kunnen kiezen, waardoor echte collaboratieve innovatie tussen geneeskunde en techniek wordt bereikt.

Toekomstperspectief

Gepersonaliseerde geneeskunde zal de ontwikkeling van scharnieren in vier richtingen stimuleren: ten eerste 4D-geprinte intelligente apparaten die vooraf ingestelde vervormingen ondergaan onder lichaamstemperatuuromstandigheden en zich aanpassen aan anatomische veranderingen tijdens de operatie; Ten tweede, bio-integratieontwerp, waarbij specifieke extracellulaire matrixeiwitten aan het oppervlak worden-gemodificeerd om weefselgenezing te bevorderen; Ten derde: realtime adaptieve apparaten, gebaseerd op elektroactieve polymeren, waarbij chirurgen de stijfheid van het apparaat kunnen aanpassen door middel van spanningsregeling tijdens de operatie; Ten vierde, volledig biologisch afbreekbare hulpmiddelen, geschikt voor pediatrische patiënten, die binnen 6 maanden na voltooiing van de behandeling veilig worden afgebroken. De ‘adaptieve scharnierbuis’ die we ontwikkelen, zal in 2026 klinisch worden getest. Dit product is uitgerust met vormgeheugenlegeringen en sensoren, die de buighoek automatisch kunnen aanpassen aan de weefselimpedantie. Op de langere termijn zullen ‘autonome navigatieapparatuur gebaseerd op kunstmatige intelligentie’ werkelijkheid worden. De apparaten zullen automatisch hun weg in het lichaam kunnen vinden op basis van vooraf-geplande routes, waarbij alleen belangrijke beslissingspunten bevestiging van de arts behoeven. Hierdoor worden de moeilijkheidsgraad en de leercurve van de operatie aanzienlijk verminderd en kunnen meer patiënten profiteren van een minimaal invasieve behandeling.