手術機器人
加速“上崗”有“妙手”
醫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濟貿易洽談會現場展示醫療機器人的用法。 |
主刀醫生坐在控制臺旁，像駕駛汽車一樣，雙腳踩在踏板上，手指套上控制桿。隨著醫生手指輕微移動，精巧的機械手臂在患者體內靈活翻轉、穿針引線……這是一場機器人手術。
機器人手術并非由機器人獨立完成，而是由醫生操縱機器人進行手術。機器人手術具有臨床創傷小、并發癥少、術后恢復快等優勢，日益受到醫生和患者青睞。
不久前，國務院印發《推動大規模設備更新和消費品以舊換新行動方案》，提出“鼓勵具備條件的醫療機構加快醫學影像、放射治療、遠程診療、手術機器人等醫療裝備更新改造”。業內人士表示，手術機器人將迎來更大規模臨床應用。
臨床優勢明顯，應用日益廣泛
今年1月，韓女士來到北京大學第三醫院胸外科常務副主任強光亮的門診，剛一坐下，就焦急地將一疊影像結果和報告單遞給了醫生。今年60歲的韓女士患有肺部結節5年，2周前復查胸部CT時發現，右肺上葉一個15毫米的結節相比之前明顯增大。
“如果做手術，能否盡可能微創？”韓女士問道。“可以嘗試打1個孔，用手術機器人根除它，這是目前最微創、最精準的辦法。”看完胸部CT后，強光亮說。經過觀察和進一步復查，韓女士住進了北醫三院胸外科的病房。
2月1日，機器人手術正式進行。“與傳統胸腔鏡相比，手術機器人具有明顯優勢，它具有3D高清視野，機械手臂操作靈活且可以過濾人手震顫和抖動，手術效果更好、安全性更高。”強光亮說。為降低患者手術創傷，強光亮團隊決定實施純單孔機器人手術，即只在患者身上開一個孔完成機器人手術。團隊成員精準配合，解決了機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器人輔助肺葉切除術。經過3天左右的術后康復，韓女士順利拔管出院，身體恢復良好。
手術機器人不僅受到患者歡迎，也贏得了醫生青睞。一臺復雜手術常常需要數小時甚至十數小時，對醫生的體力、耐力和精力都是一場考驗。而手術機器人操作便捷，且主刀醫生可以坐著完成手術，省時又省力。
在浙江大學醫學院附屬兒童醫院，達芬奇手術機器人3年時間里參與完成了2300多臺手術。浙大兒院副院長高志剛是較早主張引進手術機器人的醫生之一。“當外科醫生這么多年了，做了機器人手術以后，才體驗到原來做手術可以這么舒適。醫生坐在控制臺旁，就能完成手術操作，且視野清晰、操作穩定。”高志剛說，醫生們排著隊要跟手術機器人“合作”，不少手術要排到后半夜進行。
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，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；而使用機器人進行手術，則如同人手直接拿著針做手術，不用再借助筷子，這樣可以獲得更靈巧的操作體驗。
“手術機器人在醫院的推廣并非一帆風順。”浙大兒院黨委書記舒強介紹，當時有醫生認為舊有的手術形式已經十分成熟，而引進新技術不僅需要付出學習成本，而且手術效果也有很大的不確定性。但隨著實踐案例的積累，機器人手術的優勢逐漸被醫生們認可，浙大兒院目前形成了由6個科室專家組成的手術機器人團隊。
如今，越來越多醫院的手術室中出現了機器人的身影，它們施展“妙手”，成為醫生的好幫手。鄭州大學第一附屬醫院已完成達芬奇機器人手術1.3萬余例。哈爾濱醫科大學附屬第四醫院，3個月內完成機器人手術100例，許多患者“點名”要求使用手術機器人。
在高難度手術中，機器人尤其可以大顯身手。日前，上海交通大學醫學院附屬仁濟醫院利用手術機器人，通過單次手術根治切除了一名病人體內的胃癌、腎癌雙病灶。近日，北京友誼醫院利用手術機器人，系統完成了多例復雜腎臟腫瘤腎部分切除術。
2023世界機器人大會發布的《2023醫療機器人產業發展報告》顯示，2022年中國醫療機器人市場規模約90億元，預計2025年市場規模將達221億元。
瞄準新興賽道，國產品牌發力
長期以來，以達芬奇為代表的進口手術機器人占據中國市場主導地位。近年來，越來越多的國產手術機器人開始嶄露頭角，加速實現國產化替代。
“這里有四只手一起剝生鵪鶉蛋！”2023年服貿會展覽入口處，一臺正在剝鵪鶉蛋的機器人被好奇的觀眾團團圍住。在不遠處工作人員的遙控下，機器人將手臂通過直徑幾厘米的圓孔伸進容器，用比人的手指略長的蛇形機械手，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，機械手開始模擬手術縫合，慢慢把蛋膜縫好，讓蛋液不再流出。
這臺名為“術銳”的腹腔鏡單孔手術機器人打破了國外技術壟斷，使機械手可以在長2.5厘米的皮膚創口內進行各項腹腔手術操作，實現0.07—0.1毫米精度的操作。
手術機器人是機器人產業“皇冠上的明珠”。根據國際機器人聯合會的分類，以臨床應用來劃分，可分為腹腔鏡手術機器人、骨科手術機器人、神經外科手術機器人、血管介入手術機器人等不同類型。目前，腹腔鏡手術機器人是手術機器人中市場規模最大的一種，其他類型的手術機器人應用潛力大，也是國產品牌研發和創新的重要細分領域。
華科精準醫療科技有限公司推出的SR系列神經外科手術機器人，目前的市場占有率已高于一些較早進入中國市場的進口手術機器人。華科精準產品總監王鵬介紹，公司從2003年開始便一直專注神經外科領域。第一款進口神經外科手術機器人進入中國市場后，團隊看到了其巨大的臨床價值和市場前景。經過數年研發，華科精準推出了全球首款3D結構光神經外科手術機器人。
3D結構光可以通過光學手段獲取被拍攝物體的三維結構。華科精準技術團隊將3D結構光應用于手術機器人，通過調整優化算法，實現瞬間采集患者顱腦數據，可在數十秒內完成患者頭部三維模型重建，極大提升手術精度。
在骨科手術機器人領域，國產品牌也取得了新突破。作為國家級專精特新“小巨人”企業，長木谷醫療科技股份有限公司研發出的人工智能骨科手術機器人，將硬件軟件融合，實現機器人“腦”“眼”“手”精準配合。機器人的“智慧腦”可以對人工假體安放的角度等精準設計，并通過三維圖像可視化呈現，讓醫生在術前就能模擬手術全流程的操作。同時，它還能將醫生的手術經驗轉化成標準算法，供自我訓練學習。
國產手術機器人產業的發展，離不開政策層面的推動。2021年12月，工業和信息化部等10部門聯合印發《“十四五”醫療裝備產業發展規劃》，提出“攻關智能手術機器人，加快突破快速圖像配準、高精度定位、智能人機交互、多自由度精準控制等關鍵技術”。2023年1月，工業和信息化部等17部門印發《“機器人+”應用行動實施方案》，提出“鼓勵有條件有需求的醫院使用機器人實施精準微創手術，建設機器人應用標準化手術室，研究手術機器人臨床應用標準規范”。
近年來，一些地區瞄準手術機器人賽道布局產業。北京市制定的機器人產業創新發展行動方案中提出，“面向行業前沿和醫療應用需求，提升手術機器人全流程手術輔助能力；發揮首都醫工協同優勢，優化醫療器械注冊和衛健醫保政策，加大臨床應用推廣力度”。上海市也制定了促進醫療機器人產業發展行動方案，提出的目標是，打造不少于2個醫療機器人特色產業集聚區，培育10家左右醫療機器人細分賽道龍頭企業。
“當前，國產醫療機器人處在加速自主創新和臨床應用推廣的關鍵期。”中國醫學裝備協會副秘書長楊建龍表示，行業企業期待在醫療服務定價、醫保支付等方面獲得更多政策支持。
手術“跨越山海”，醫療資源下沉
當機器人手術與5G相結合后，遠程手術成為現實，有力推動優質醫療資源下沉。
日前，解放軍總醫院婦產醫學部主任孟元光進行了一場“跨越山海”的手術：機器人輔助下超遠程5G全子宮+雙側輸卵管切除術。主刀醫生孟元光身處北京，通過操作手術機器人的控制臺進行手術，而患者遠在解放軍總醫院海南醫院手術室里。顯示屏清晰展示著患者腹腔內的手術情況，隨著孟元光手指輕微運動，遠隔近3000公里的機械手臂輕巧地活動，尋找最佳手術位置，切除、止血……歷時1個多小時，手術完成。
5G網絡高速率、大帶寬、低時延的特性，為遠程手術的穩定性、可靠性和安全性提供了保障。孟元光說，通過手術機器人實施遠程手術，可以讓老百姓免去求醫的奔波之苦，在“家門口”就能享受到異地的優質醫療資源。
“5G+手術機器人”的應用，為國產手術機器人提供了更大市場空間。國產手術機器人雖然起步晚，但在研發之初就注重與5G、人工智能等新技術相結合，在遠程手術方面表現出一定優勢。
2023年7月，復旦大學附屬婦產科醫院楊浦院區華克勤教授團隊，為一位遠在2000公里之外、罹患子宮多發肌瘤的患者進行手術，這是上海首例5G+AI超遠程國產機器人微創手術。“整個手術過程幾乎沒有任何延遲。”華克勤說，5G+AI技術確保了遠距離數據實時采集傳輸的實時性、精準性、高速性。
不久前，浙江省人民醫院副院長張大宏在位于杭州的手術室里，為4000里外的患者順利完成前列腺癌根治手術。“5G機器人遠程手術已經進入了相對成熟的階段。”張大宏說，一方面，國產手術機器人設備已經相對成熟；另一方面，5G傳輸系統已逐漸鋪開，隨著5G信號的逐漸普及，這種遠程手術模式將進入更多基層醫院。
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手術機器人知多少
手術機器人是集臨床醫學、生物力學、機械學、計算機科學、微電子學等諸多學科為一體的新型醫療器械，通過清晰的成像系統和靈活的機械臂，以微創的手術形式，協助醫生實施復雜的外科手術，完成術中定位、切斷、穿刺、止血、縫合等操作，是外科學中繼開放手術和腹腔鏡手術后的第三次技術革命。
手術機器人由三部分組成：視頻成像系統、床旁機械臂系統和主刀醫生控制臺。
視頻成像系統是機器人的圖像處理設備，內窺鏡是3D鏡頭，可以放大手術視野，同時搭載高清放大顯示屏，使解剖結構更加清晰地呈現出來。
床旁機械臂系統位于患者旁邊，通過機械臂插入病人體內完成各種手術動作。開展手術時，助手醫生在床旁機械臂系統旁邊工作，更換器械及內窺鏡，協助主刀醫生完成手術。
主刀醫生控制臺由主刀醫生操作。醫生坐在座位上，通過用雙手操作兩個主控制器以及用腳踩腳踏板，控制機械臂和內窺鏡。同時，醫生在立體目鏡中觀看手術視野，手術器械尖端與外科醫生的雙手同步運動。
雖稱為“機器人”，但手術機器人距離真正獨立進行手術的智能時代還有較長的發展路程，目前仍處于輔助醫生完成手術的半自動階段。融合智能技術的手術機器人是未來的發展方向。近日，中國科學院香港創新研究院人工智能與機器人創新中心，發布面向醫療垂直領域的AI多模態大模型，為手術中實時影像智能識別等功能提供有效支持。在手術操作中，大模型通過此前大量專家操作的歷史記錄，可以提醒醫生哪個階段應該如何操作。專家表示，讓機器人自主進行一些非關鍵的操作，這種技術在可預見的未來是可以實現的。
（楊林娜整理）
