《华尔街日报》：能与医生“对话”的膝关节置换术？这才刚刚开始

图片说明：《华尔街日报》Bianca Dunn绘制未来几年，你的新人工关节将能主动向医生汇报自身状况。

医疗设备制造商捷迈邦美控股公司于2021年推出的"智能膝关节"已内置由Canary Medical公司开发的传感器，可无线传输大量数据，显示置换膝关节的功能状态。

你的步态数据会每日发送给骨科医生，使其能在术后数月乃至数年间追踪步数、活动范围等指标。掌握这些信息的医生可向达到康复里程碑的患者给予肯定，或当指标未达预期时及时干预——例如调整患者的物理治疗方案，避免人工膝关节长期性能不佳。

医生和医疗设备工程师表示，这仅是开端。他们预测传感器将扩展至人工髋关节、肩关节及脊柱植入物，并突破骨科领域应用——例如监测脑动脉瘤是否即将破裂，或判断植入式助听器、视觉设备是否需要微调。

“通过传感器获取患者数据，你能拥有数千个数据点来分析确切断患者状况，“蒙特利尔麦吉尔大学创伤外科医生兼医学教授爱德华·哈维表示。他领导的实验室正开发植入式传感器，包括用于临时评估创伤患者肌肉损伤的装置。

Zimmer的骨科竞争对手也在进入这一市场。强生公司正在开发其外科创伤板的传感器版本，这些植入设备用于在骨折愈合过程中稳定骨骼。强生的一位女发言人表示，这种“智能板”有可能告诉外科医生骨折部位是否正在愈合。

某些类型的医疗植入设备，如起搏器和其他心脏设备，多年来一直具备数据传输功能。它们可以跟踪电池寿命和设备本身的特性，以及患者新出现的心脏问题迹象，如心律不齐。

但骨科植入物通常没有这些智能功能。人工膝关节被植入那些因骨关节炎导致膝盖疼痛的患者体内，当软骨变薄，膝盖处的骨骼相互摩擦时。大多数人工膝关节由塑料和金属制成，并附着在大腿、胫骨和膝盖骨的末端。美国每年大约进行一百万例全膝关节置换手术。

患者在膝关节置换术后的几周内接受物理治疗，并被鼓励逐渐增加活动量，以重建新膝盖周围的力量。

医生通常通过亲自检查、患者自我报告以及必要时进行影像学检查来监测新关节的功能恢复情况。有时这可能会遗漏有用的信息，比如患者每天走的步数是否比预期的少。或者，患者可能只是向医生报告了不准确的信息。

“我们从未有能力客观了解患者术后真实恢复情况，”新泽西州哈肯萨克大学医学中心的骨科医生兼运动医学专家亚伊尔·基辛博士表示。

总部位于印第安纳州华沙的传统人工关节最大制造商之一捷迈邦美，与加州卡尔斯巴德的Canary Medical合作开发了智能膝关节Persona IQ。该传感器装置从人工膝关节胫骨部件末端延伸约两英寸，内置电子元件、加速度计和陀螺仪以追踪膝关节活动，由可持续工作10年以上的电池供电。传感器封装在一个长度超过两英寸的圆柱形装置中。当电池耗尽后，人工膝关节仍可作为标准植入物使用，但不再具备数据传输功能。

捷迈邦美与Canary Medical联合研发的智能膝关节Persona IQ中，包含传感器的柄部延伸件连接在膝关节植入物的底部。图片来源：捷迈邦美传感器通过无线电波将步速、步幅等数据传送到家庭基站——一个可置于床头柜的小型笔记本大小的盒子，该盒子与电脑相连。

这些信息通过在线仪表盘自动发送给医生，同时患者也可通过手机应用程序查看。步频以每分钟平均步数显示，步行速度以米/秒为单位，功能活动范围则以角度值呈现。

患者可以通过手机上的应用程序追踪Persona IQ植入物的信息。照片：捷迈邦美捷迈邦美全球机器人技术及数据解决方案总裁莉安·特普利茨基表示，智能膝关节生成的数据客观，不依赖患者记忆。数据传输几乎不需要患者操作，因为传感器在靠近基站时会自动发送数据。

该公司指出，可能接受放射治疗（尤其是下肢）的人群不宜安装智能膝关节，因为辐射可能缩短电池寿命或导致其他部件故障。此外，胫骨必须有足够长度容纳传感器延伸部分，因此身高也是筛选合适患者的考量因素。

雷蒙德·施密特去年分两次（间隔三个月）接受双膝置换手术时植入了Persona IQ。这位来自新泽西州华盛顿镇、刚从美国邮政署邮递员岗位退休的62岁老人，在决定换膝前已忍受双膝疼痛多年。

哈肯萨克大学医学中心的基辛医生推荐施密特先生使用新型智能膝关节。他欣然接受并表示：“只要膝关节安装得当，有没有发射器我都不在乎。”

施密特先生偶尔会查看手机上的数据，但频率不高，因为他知道基辛医生也会收到数据并在发现问题时告知。随访时医生曾多次确认他的各项指标均正常。

基辛博士表示，他注意到一位患者在术后数月突然出现每日步数和行走距离下降的情况。经电话询问，患者解释这只是康复期间的短暂休息，正在家中度过放松的周末。基辛博士指出，远程获取这些数据能避免患者频繁往返医院进行复诊。

这些传感器并不能提升人工膝关节的功能。齐默医疗和卡纳瑞医疗强调，活动数据并非用于替代临床决策，而是作为传统膝关节功能评估方式（如测量患者屈伸幅度）的补充手段。

但进一步研究可能证实其临床价值。卡纳瑞医疗首席执行官比尔·亨特举例说明：当膝关节数据表明患者活动度未达预期时，医生可制定更强化的康复方案，这有助于预防后期形成需高成本干预的瘢痕组织。

卡纳瑞正研发机器学习算法来分析数据并预警潜在问题。亨特博士表示：“我们将为医生建立早期预警系统，及时识别异常情况。”

齐默医疗的泰普利茨基女士认为，这些数据可能为开发检测感染、关节松动或僵硬的新算法提供依据。施蒂费尔投行调研显示，骨科医生最期待未来智能膝关节能实现松动与感染监测功能。

亨特博士表示，Canary正与Zimmer合作开发适用于人工髋关节和肩关节的不同版本传感器设备。

“几乎所有主要医疗设备都应向临床医生提供某种反馈，“亨特博士说，“十年后，我们会觉得这些主要医疗设备竟未向医生提供任何反馈简直不可思议。”

联系彼得·洛夫特斯，邮箱：[email protected]

刊登于2023年4月13日印刷版，标题为《能与医生"对话"的"智能关节”》