手術(shù)機(jī)器人
加速“上崗”有“妙手”
醫(yī)療裝備迎來更新改造
潘旭濤 楊林娜
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2023年6月16日，參展商在黑龍江省哈爾濱市舉辦的第三十二屆哈爾濱國際經(jīng)濟(jì)貿(mào)易洽談會現(xiàn)場展示醫(yī)療機(jī)器人的用法。 |
主刀醫(yī)生坐在控制臺旁，像駕駛汽車一樣，雙腳踩在踏板上，手指套上控制桿。隨著醫(yī)生手指輕微移動，精巧的機(jī)械手臂在患者體內(nèi)靈活翻轉(zhuǎn)、穿針引線……這是一場機(jī)器人手術(shù)。
機(jī)器人手術(shù)并非由機(jī)器人獨立完成，而是由醫(yī)生操縱機(jī)器人進(jìn)行手術(shù)。機(jī)器人手術(shù)具有臨床創(chuàng)傷小、并發(fā)癥少、術(shù)后恢復(fù)快等優(yōu)勢，日益受到醫(yī)生和患者青睞。
不久前，國務(wù)院印發(fā)《推動大規(guī)模設(shè)備更新和消費品以舊換新行動方案》，提出“鼓勵具備條件的醫(yī)療機(jī)構(gòu)加快醫(yī)學(xué)影像、放射治療、遠(yuǎn)程診療、手術(shù)機(jī)器人等醫(yī)療裝備更新改造”。業(yè)內(nèi)人士表示，手術(shù)機(jī)器人將迎來更大規(guī)模臨床應(yīng)用。
臨床優(yōu)勢明顯，應(yīng)用日益廣泛
今年1月，韓女士來到北京大學(xué)第三醫(yī)院胸外科常務(wù)副主任強(qiáng)光亮的門診，剛一坐下，就焦急地將一疊影像結(jié)果和報告單遞給了醫(yī)生。今年60歲的韓女士患有肺部結(jié)節(jié)5年，2周前復(fù)查胸部CT時發(fā)現(xiàn)，右肺上葉一個15毫米的結(jié)節(jié)相比之前明顯增大。
“如果做手術(shù)，能否盡可能微創(chuàng)？”韓女士問道。“可以嘗試打1個孔，用手術(shù)機(jī)器人根除它，這是目前最微創(chuàng)、最精準(zhǔn)的辦法。”看完胸部CT后，強(qiáng)光亮說。經(jīng)過觀察和進(jìn)一步復(fù)查，韓女士住進(jìn)了北醫(yī)三院胸外科的病房。
2月1日，機(jī)器人手術(shù)正式進(jìn)行。“與傳統(tǒng)胸腔鏡相比，手術(shù)機(jī)器人具有明顯優(yōu)勢，它具有3D高清視野，機(jī)械手臂操作靈活且可以過濾人手震顫和抖動，手術(shù)效果更好、安全性更高。”強(qiáng)光亮說。為降低患者手術(shù)創(chuàng)傷，強(qiáng)光亮團(tuán)隊決定實施純單孔機(jī)器人手術(shù)，即只在患者身上開一個孔完成機(jī)器人手術(shù)。團(tuán)隊成員精準(zhǔn)配合，解決了機(jī)械臂單孔操作下互相妨礙的問題，最終完成北京首例純單孔機(jī)器人輔助肺葉切除術(shù)。經(jīng)過3天左右的術(shù)后康復(fù)，韓女士順利拔管出院，身體恢復(fù)良好。
手術(shù)機(jī)器人不僅受到患者歡迎，也贏得了醫(yī)生青睞。一臺復(fù)雜手術(shù)常常需要數(shù)小時甚至十?dāng)?shù)小時，對醫(yī)生的體力、耐力和精力都是一場考驗。而手術(shù)機(jī)器人操作便捷，且主刀醫(yī)生可以坐著完成手術(shù)，省時又省力。
在浙江大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬兒童醫(yī)院，達(dá)芬奇手術(shù)機(jī)器人3年時間里參與完成了2300多臺手術(shù)。浙大兒院副院長高志剛是較早主張引進(jìn)手術(shù)機(jī)器人的醫(yī)生之一。“當(dāng)外科醫(yī)生這么多年了，做了機(jī)器人手術(shù)以后，才體驗到原來做手術(shù)可以這么舒適。醫(yī)生坐在控制臺旁，就能完成手術(shù)操作，且視野清晰、操作穩(wěn)定。”高志剛說，醫(yī)生們排著隊要跟手術(shù)機(jī)器人“合作”，不少手術(shù)要排到后半夜進(jìn)行。
浙大兒院泌尿外科副主任陶暢做了一個形象的比喻：做普通腹腔鏡手術(shù)，就如同人手握著一雙筷子，然后用筷子夾著一根針去做手術(shù)；而使用機(jī)器人進(jìn)行手術(shù)，則如同人手直接拿著針做手術(shù)，不用再借助筷子，這樣可以獲得更靈巧的操作體驗。
“手術(shù)機(jī)器人在醫(yī)院的推廣并非一帆風(fēng)順。”浙大兒院黨委書記舒強(qiáng)介紹，當(dāng)時有醫(yī)生認(rèn)為舊有的手術(shù)形式已經(jīng)十分成熟，而引進(jìn)新技術(shù)不僅需要付出學(xué)習(xí)成本，而且手術(shù)效果也有很大的不確定性。但隨著實踐案例的積累，機(jī)器人手術(shù)的優(yōu)勢逐漸被醫(yī)生們認(rèn)可，浙大兒院目前形成了由6個科室專家組成的手術(shù)機(jī)器人團(tuán)隊。
如今，越來越多醫(yī)院的手術(shù)室中出現(xiàn)了機(jī)器人的身影，它們施展“妙手”，成為醫(yī)生的好幫手。鄭州大學(xué)第一附屬醫(yī)院已完成達(dá)芬奇機(jī)器人手術(shù)1.3萬余例。哈爾濱醫(yī)科大學(xué)附屬第四醫(yī)院，3個月內(nèi)完成機(jī)器人手術(shù)100例，許多患者“點名”要求使用手術(shù)機(jī)器人。
在高難度手術(shù)中，機(jī)器人尤其可以大顯身手。日前，上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬仁濟(jì)醫(yī)院利用手術(shù)機(jī)器人，通過單次手術(shù)根治切除了一名病人體內(nèi)的胃癌、腎癌雙病灶。近日，北京友誼醫(yī)院利用手術(shù)機(jī)器人，系統(tǒng)完成了多例復(fù)雜腎臟腫瘤腎部分切除術(shù)。
2023世界機(jī)器人大會發(fā)布的《2023醫(yī)療機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展報告》顯示，2022年中國醫(yī)療機(jī)器人市場規(guī)模約90億元，預(yù)計2025年市場規(guī)模將達(dá)221億元。
瞄準(zhǔn)新興賽道，國產(chǎn)品牌發(fā)力
長期以來，以達(dá)芬奇為代表的進(jìn)口手術(shù)機(jī)器人占據(jù)中國市場主導(dǎo)地位。近年來，越來越多的國產(chǎn)手術(shù)機(jī)器人開始嶄露頭角，加速實現(xiàn)國產(chǎn)化替代。
“這里有四只手一起剝生鵪鶉蛋！”2023年服貿(mào)會展覽入口處，一臺正在剝鵪鶉蛋的機(jī)器人被好奇的觀眾團(tuán)團(tuán)圍住。在不遠(yuǎn)處工作人員的遙控下，機(jī)器人將手臂通過直徑幾厘米的圓孔伸進(jìn)容器，用比人的手指略長的蛇形機(jī)械手，剝離蛋殼。剝完后，蛋膜完好無損。隨后，工作人員又換上一個破損的鵪鶉蛋膜，機(jī)械手開始模擬手術(shù)縫合，慢慢把蛋膜縫好，讓蛋液不再流出。
這臺名為“術(shù)銳”的腹腔鏡單孔手術(shù)機(jī)器人打破了國外技術(shù)壟斷，使機(jī)械手可以在長2.5厘米的皮膚創(chuàng)口內(nèi)進(jìn)行各項腹腔手術(shù)操作，實現(xiàn)0.07—0.1毫米精度的操作。
手術(shù)機(jī)器人是機(jī)器人產(chǎn)業(yè)“皇冠上的明珠”。根據(jù)國際機(jī)器人聯(lián)合會的分類，以臨床應(yīng)用來劃分，可分為腹腔鏡手術(shù)機(jī)器人、骨科手術(shù)機(jī)器人、神經(jīng)外科手術(shù)機(jī)器人、血管介入手術(shù)機(jī)器人等不同類型。目前，腹腔鏡手術(shù)機(jī)器人是手術(shù)機(jī)器人中市場規(guī)模最大的一種，其他類型的手術(shù)機(jī)器人應(yīng)用潛力大，也是國產(chǎn)品牌研發(fā)和創(chuàng)新的重要細(xì)分領(lǐng)域。
華科精準(zhǔn)醫(yī)療科技有限公司推出的SR系列神經(jīng)外科手術(shù)機(jī)器人，目前的市場占有率已高于一些較早進(jìn)入中國市場的進(jìn)口手術(shù)機(jī)器人。華科精準(zhǔn)產(chǎn)品總監(jiān)王鵬介紹，公司從2003年開始便一直專注神經(jīng)外科領(lǐng)域。第一款進(jìn)口神經(jīng)外科手術(shù)機(jī)器人進(jìn)入中國市場后，團(tuán)隊看到了其巨大的臨床價值和市場前景。經(jīng)過數(shù)年研發(fā)，華科精準(zhǔn)推出了全球首款3D結(jié)構(gòu)光神經(jīng)外科手術(shù)機(jī)器人。
3D結(jié)構(gòu)光可以通過光學(xué)手段獲取被拍攝物體的三維結(jié)構(gòu)。華科精準(zhǔn)技術(shù)團(tuán)隊將3D結(jié)構(gòu)光應(yīng)用于手術(shù)機(jī)器人，通過調(diào)整優(yōu)化算法，實現(xiàn)瞬間采集患者顱腦數(shù)據(jù)，可在數(shù)十秒內(nèi)完成患者頭部三維模型重建，極大提升手術(shù)精度。
在骨科手術(shù)機(jī)器人領(lǐng)域，國產(chǎn)品牌也取得了新突破。作為國家級專精特新“小巨人”企業(yè)，長木谷醫(yī)療科技股份有限公司研發(fā)出的人工智能骨科手術(shù)機(jī)器人，將硬件軟件融合，實現(xiàn)機(jī)器人“腦”“眼”“手”精準(zhǔn)配合。機(jī)器人的“智慧腦”可以對人工假體安放的角度等精準(zhǔn)設(shè)計，并通過三維圖像可視化呈現(xiàn)，讓醫(yī)生在術(shù)前就能模擬手術(shù)全流程的操作。同時，它還能將醫(yī)生的手術(shù)經(jīng)驗轉(zhuǎn)化成標(biāo)準(zhǔn)算法，供自我訓(xùn)練學(xué)習(xí)。
國產(chǎn)手術(shù)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，離不開政策層面的推動。2021年12月，工業(yè)和信息化部等10部門聯(lián)合印發(fā)《“十四五”醫(yī)療裝備產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》，提出“攻關(guān)智能手術(shù)機(jī)器人，加快突破快速圖像配準(zhǔn)、高精度定位、智能人機(jī)交互、多自由度精準(zhǔn)控制等關(guān)鍵技術(shù)”。2023年1月，工業(yè)和信息化部等17部門印發(fā)《“機(jī)器人+”應(yīng)用行動實施方案》，提出“鼓勵有條件有需求的醫(yī)院使用機(jī)器人實施精準(zhǔn)微創(chuàng)手術(shù)，建設(shè)機(jī)器人應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)化手術(shù)室，研究手術(shù)機(jī)器人臨床應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范”。
近年來，一些地區(qū)瞄準(zhǔn)手術(shù)機(jī)器人賽道布局產(chǎn)業(yè)。北京市制定的機(jī)器人產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展行動方案中提出，“面向行業(yè)前沿和醫(yī)療應(yīng)用需求，提升手術(shù)機(jī)器人全流程手術(shù)輔助能力；發(fā)揮首都醫(yī)工協(xié)同優(yōu)勢，優(yōu)化醫(yī)療器械注冊和衛(wèi)健醫(yī)保政策，加大臨床應(yīng)用推廣力度”。上海市也制定了促進(jìn)醫(yī)療機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展行動方案，提出的目標(biāo)是，打造不少于2個醫(yī)療機(jī)器人特色產(chǎn)業(yè)集聚區(qū)，培育10家左右醫(yī)療機(jī)器人細(xì)分賽道龍頭企業(yè)。
“當(dāng)前，國產(chǎn)醫(yī)療機(jī)器人處在加速自主創(chuàng)新和臨床應(yīng)用推廣的關(guān)鍵期。”中國醫(yī)學(xué)裝備協(xié)會副秘書長楊建龍表示，行業(yè)企業(yè)期待在醫(yī)療服務(wù)定價、醫(yī)保支付等方面獲得更多政策支持。
手術(shù)“跨越山海”，醫(yī)療資源下沉
當(dāng)機(jī)器人手術(shù)與5G相結(jié)合后，遠(yuǎn)程手術(shù)成為現(xiàn)實，有力推動優(yōu)質(zhì)醫(yī)療資源下沉。
日前，解放軍總醫(yī)院婦產(chǎn)醫(yī)學(xué)部主任孟元光進(jìn)行了一場“跨越山海”的手術(shù)：機(jī)器人輔助下超遠(yuǎn)程5G全子宮+雙側(cè)輸卵管切除術(shù)。主刀醫(yī)生孟元光身處北京，通過操作手術(shù)機(jī)器人的控制臺進(jìn)行手術(shù)，而患者遠(yuǎn)在解放軍總醫(yī)院海南醫(yī)院手術(shù)室里。顯示屏清晰展示著患者腹腔內(nèi)的手術(shù)情況，隨著孟元光手指輕微運動，遠(yuǎn)隔近3000公里的機(jī)械手臂輕巧地活動，尋找最佳手術(shù)位置，切除、止血……歷時1個多小時，手術(shù)完成。
5G網(wǎng)絡(luò)高速率、大帶寬、低時延的特性，為遠(yuǎn)程手術(shù)的穩(wěn)定性、可靠性和安全性提供了保障。孟元光說，通過手術(shù)機(jī)器人實施遠(yuǎn)程手術(shù)，可以讓老百姓免去求醫(yī)的奔波之苦，在“家門口”就能享受到異地的優(yōu)質(zhì)醫(yī)療資源。
“5G+手術(shù)機(jī)器人”的應(yīng)用，為國產(chǎn)手術(shù)機(jī)器人提供了更大市場空間。國產(chǎn)手術(shù)機(jī)器人雖然起步晚，但在研發(fā)之初就注重與5G、人工智能等新技術(shù)相結(jié)合，在遠(yuǎn)程手術(shù)方面表現(xiàn)出一定優(yōu)勢。
2023年7月，復(fù)旦大學(xué)附屬婦產(chǎn)科醫(yī)院楊浦院區(qū)華克勤教授團(tuán)隊，為一位遠(yuǎn)在2000公里之外、罹患子宮多發(fā)肌瘤的患者進(jìn)行手術(shù)，這是上海首例5G+AI超遠(yuǎn)程國產(chǎn)機(jī)器人微創(chuàng)手術(shù)。“整個手術(shù)過程幾乎沒有任何延遲。”華克勤說，5G+AI技術(shù)確保了遠(yuǎn)距離數(shù)據(jù)實時采集傳輸?shù)膶崟r性、精準(zhǔn)性、高速性。
不久前，浙江省人民醫(yī)院副院長張大宏在位于杭州的手術(shù)室里，為4000里外的患者順利完成前列腺癌根治手術(shù)。“5G機(jī)器人遠(yuǎn)程手術(shù)已經(jīng)進(jìn)入了相對成熟的階段。”張大宏說，一方面，國產(chǎn)手術(shù)機(jī)器人設(shè)備已經(jīng)相對成熟；另一方面，5G傳輸系統(tǒng)已逐漸鋪開，隨著5G信號的逐漸普及，這種遠(yuǎn)程手術(shù)模式將進(jìn)入更多基層醫(yī)院。
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手術(shù)機(jī)器人知多少
手術(shù)機(jī)器人是集臨床醫(yī)學(xué)、生物力學(xué)、機(jī)械學(xué)、計算機(jī)科學(xué)、微電子學(xué)等諸多學(xué)科為一體的新型醫(yī)療器械，通過清晰的成像系統(tǒng)和靈活的機(jī)械臂，以微創(chuàng)的手術(shù)形式，協(xié)助醫(yī)生實施復(fù)雜的外科手術(shù)，完成術(shù)中定位、切斷、穿刺、止血、縫合等操作，是外科學(xué)中繼開放手術(shù)和腹腔鏡手術(shù)后的第三次技術(shù)革命。
手術(shù)機(jī)器人由三部分組成：視頻成像系統(tǒng)、床旁機(jī)械臂系統(tǒng)和主刀醫(yī)生控制臺。
視頻成像系統(tǒng)是機(jī)器人的圖像處理設(shè)備，內(nèi)窺鏡是3D鏡頭，可以放大手術(shù)視野，同時搭載高清放大顯示屏，使解剖結(jié)構(gòu)更加清晰地呈現(xiàn)出來。
床旁機(jī)械臂系統(tǒng)位于患者旁邊，通過機(jī)械臂插入病人體內(nèi)完成各種手術(shù)動作。開展手術(shù)時，助手醫(yī)生在床旁機(jī)械臂系統(tǒng)旁邊工作，更換器械及內(nèi)窺鏡，協(xié)助主刀醫(yī)生完成手術(shù)。
主刀醫(yī)生控制臺由主刀醫(yī)生操作。醫(yī)生坐在座位上，通過用雙手操作兩個主控制器以及用腳踩腳踏板，控制機(jī)械臂和內(nèi)窺鏡。同時，醫(yī)生在立體目鏡中觀看手術(shù)視野，手術(shù)器械尖端與外科醫(yī)生的雙手同步運動。
雖稱為“機(jī)器人”，但手術(shù)機(jī)器人距離真正獨立進(jìn)行手術(shù)的智能時代還有較長的發(fā)展路程，目前仍處于輔助醫(yī)生完成手術(shù)的半自動階段。融合智能技術(shù)的手術(shù)機(jī)器人是未來的發(fā)展方向。近日，中國科學(xué)院香港創(chuàng)新研究院人工智能與機(jī)器人創(chuàng)新中心，發(fā)布面向醫(yī)療垂直領(lǐng)域的AI多模態(tài)大模型，為手術(shù)中實時影像智能識別等功能提供有效支持。在手術(shù)操作中，大模型通過此前大量專家操作的歷史記錄，可以提醒醫(yī)生哪個階段應(yīng)該如何操作。專家表示，讓機(jī)器人自主進(jìn)行一些非關(guān)鍵的操作，這種技術(shù)在可預(yù)見的未來是可以實現(xiàn)的。
（楊林娜整理）
