亞歷山大醫院團隊研發AI新算法 提高換膝手術精確度 | 聯合早報

膝關節是人體最大最複雜的關節。在日常生活中，人們從站立、蹲坐、到行走等動作都依靠它的靈活度。但它也是最易損傷、老化的關節之一。本地醫療人員研發人工智能算法來完善膝關節手術，新突破獲得國際專利。

亞歷山大醫院骨科團隊，針對機械臂輔助全膝關節置換術（robotic total knee replacement，簡稱rTKR），研發我國首個獲批國際專利的人工智能算法，可提高膝關節置換手術的準確度和效率，從而改善病患術後的生活質量。

全膝關節置換術是一種治療膝關節晚期疾病的常見手術。手術通過使用人工假體替代已破損的關節軟骨，來達到解除關節疼痛、改善關節功能、糾正關節畸形的治療效果。

這種手術主要用於醫治患有老年退變性膝關節骨關節炎、類風濕性關節炎、創傷性骨關節炎等膝關節疾病的患者。

近年來，這類疾病數量明顯增加。本地數據顯示，1999年每10萬名65歲及以上患者中，有187名患者接受全膝關節置換術；到了2019年病患率增加了約2.7倍，達499名患者。

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[無須置換人工關節 治療關節炎“保膝手術”去年翻倍

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](https://www.bdggg.com/2022/zaobao/news_2022_11_21_570201) 五年前，醫療團隊開始採用機械臂系統來輔助進行全膝關節置換術，提高手術精確度。

在這一基礎上，亞歷山大醫院骨科手術顧問醫生廖子強帶領黃頌平醫生，以及醫學生陸煒強進一步精益求精，通過全新自創人工智能算法來演算植入人工假體的最佳角度和位置，不僅能大幅提高精確度，還可以有效縮短手術時間。

這項創新於去年8月獲納入世界知識產權組織（WIPO）管理的專利合作條約（Patent Cooperation Treaty，簡稱PCT）。這項條約共有超過150個成員國‌‌，經獨立專利機構的嚴格審查和大量數據檢索，目前尚未發現其他類似概念或技術，證明這個算法的原創性與專有權。

廖子強受訪時説，膝關節非常靈活，可往多個方向轉動，術前靜態成像無法全方位地呈現每位病患膝蓋的結構細節，所以傳統方法須要醫生在手術進行過程中，臨場手動調整假體植入的準確位置和角度。

亞歷山大醫院骨科手術顧問醫生廖子強受訪時説，膝關節非常靈活，可往多個方向轉動，術前靜態成像無法全方位地呈現每位病患膝蓋的結構細節，傳統方法須要醫生在手術進行過程中，臨場手動調整假體植入的準確位置和角度。（陳斌勤攝）

廖子強解釋説，決定最理想的假體植入位置是個複雜的過程，醫生必須考慮八種不同方向的關節自由度數據，並且每個方向會相互影響。“各種不同數據排列組合後，會產生多達三四千種植入可能性，對醫生的判斷力要求很高，這個步驟通常需要15分鐘左右。”

通過全新人工智能算法，醫生只需要在手術時，利用軟件輸入已測量的各種數值，算法就能在0.1秒內，按照適配度從高到低生成一系列的理想植入位置和角度，供醫生過目選擇。

平均手術時長縮短近一半

團隊從2021年11月至2023年12月，針對63場全膝關節置換術開展了新算法對比跟蹤研究，發現採用新算法的患者中，手術誤差在正負1.5毫米以內的案例達92%，傳統方法則只有52％；平均手術時長也從74分鐘縮短至38分鐘。

亞歷山大醫院骨科手術顧問醫生廖子強（左一）解釋説，決定最理想的假體植入位置是一個複雜的過程，醫生必須考慮八種不同方向的關節自由度數據（大顯示屏）。通過全新人工智能算法，醫生只要在手術時，利用軟件（筆記本電腦）輸入已測量的各種數值，算法就能在0.1秒內，按照適配度從高到低生成一系列的理想植入位置和角度，供醫生過目選擇。（陳斌勤攝）

已有約200名患者受益

自2023年8月以來，約有200名患者從這個創新方法受益。

黃志明（73歲 ，前遊艇修理員）2023年6月因膝蓋疼痛到綜合診療所求醫後轉介至亞歷山大醫院，並於同年11月完成算法輔助定位的右膝置換手術。“可能是以前工作經常扛重物，導致膝蓋軟骨退化。不過手術後，不僅恢復得很快，我去年六月還去中國貴州爬山了。”

三年前，羅瓊城（64歲，羅釐司機）同樣因疼痛難忍只能持續行走一兩百米。經檢查，醫生建議他接受手術。“醫生很耐心地給我看模擬視頻，和我解釋手術過程，我手術後第二天就能行走了，三週後生活迴歸如常。”