“机器人外科”如何更好造福病家

2019-07-09 11:41

  集聚创伤小(切口小)、恢复快,疼痛少、美观等优点的微创手术是肺癌治疗的发展方向之一,目前已普遍应用,包括胸腔镜肺癌切除术、肺癌微创介入手术等。不过,由于二维视野的局限性,以及器械操作的限制,以致手术视野显示不清,尤其对神经血管等重要结构有损伤的危险,对手术医师的要求较常规手术要高。全球的科学家苦思冥想,在尖端航天技术中找到一个破题的办法:利用航天领域尖端的计算机三维影像重建和导航技术,提高微创手术的安全性和精确性。这些具有人工智能科技的机器人正协助医生完成各项肺癌手术,实现真正意义上的微创,并成为国际上最前沿的肺癌诊治方法。

  外科医生坐着开刀

  人工智能机器人外科手术系统正为微创外科手术开辟新纪元。它是美国宇航局(NASA)将高新科技用于临床医学的产物,是尖端航天技术与医学治疗的完美结晶。

  和传统胸腔镜手术相比,外科手术系统提供了高清晰度的三维图像,其独到的眼球追踪器能准确跟踪医师的视线,经尖端软件处理产生相应组织的三维立体图像,并将运动的图像转化成静态画面,这意味着当机器人器械在患者体内上下移动时,外科医师看到的仍是静止的画面,减少了手术干扰。

  人工智能机器人手术系统是在腔镜手术的基础上更加发挥腔镜的优势。这无疑是一个十分得力的手术助手。创新的仿真手腕手术器械可以模拟人的手指的灵活度,完全重现人手动作,某种程度上它甚至比人的手腕更灵活,可实现各方向活动的机械手腕可以进行人手不能触及的狭小空间的精细手术操作,使镜下手术获得比人手更大范围的关节活动度。经设计,机械手臂还可排除主刀医师可能因为手的颤动对手术所造成的不利影响。

  它的最大创新性是改变了医生站在手术台旁操作的传统模式,使远程操作成为可能。人工智能机器人手术系统主要由医师控制台、一个装着4支高自由度交互手臂的床旁机械臂塔、1个高精度的3D视觉系统构成。手术时,医生可坐在远离手术台的控制台前,头靠在视野框上,双眼接受来自不同摄像机的完整图像,医师双手控制操作杆,完成手术操作。

  基于此,一个主刀医生就可以完成原本一个电视腔镜手术团队的工作,减少了主刀医生和其他团队成员的配合,更容易实现主刀医生的意图。而医生手术时采取的舒适的坐姿,更符合人体工程学原理,有利于长时间复杂的手术,也延长了主刀医生的手术生命。

  机器人外科亟待突破高价门槛

  国内外,机器人辅助腔镜技术已应用在心外科、泌尿外、普外科等领域,胸部肿瘤的应用普遍较晚。上海市胸科医院在2009年5月率先成功完成国内第一例机器人辅助胸腔镜下的肺癌切除术,随后将该技术应用于各种胸部肿瘤的手术,例如肺癌切除、纵隔肿瘤切除、食管癌切除,所有手术均顺利完成,手术平均住院时间为7.8天。

  根据现有经验,虽然该系统较常规胸部手术具有较大优势,但费用较高是目前机器人手术系统难以普及的最主要原因。一套机器人手术系统的成本超过300万美金,而且需要每年投入设备维修费用、系统升级费用等,专用的特殊手术器械和耗材的花费也不低。

  目前,机器人辅助腔镜手术正处于起步阶段,特别是在中国,可以预见未来10-20年中,人类的外科医疗水平必将被机器人外科所主导,此类设备和它所代表的理念拥有美好的前景。而随着该系统的进一步研发,成本也在不断下降中,相信不远的将来更多的医院和患者能用上这类设备。

  四维影像导航消除呼吸影响

  令人兴奋的是,微创介入并没有为此而停止脚步。四维影像导航系统的引入正成为微创介入领域最红新技术。该导航系统把手术前的三维图像和手术实时相结合,成为真正的四维导航系统,能消除呼吸运动对手术的影响。

  由于胸部器官受到呼吸的影响,手术过程中CT影像系统对器官追踪定位时误差一般达到3-5厘米,这就使得穿刺手术存在一定风险。而该电磁导航系统的实时定位与引导为胸部微创介入手术的弊端提供了解决手段,通过提高穿刺准确性,有助于避免重复穿刺,减少创伤。

  美国的临床实践已经充分验证了该导航系统在胸部肿瘤微创介入手术中的应用价值,它能对CT下介入临床手术的穿刺进行精确定位和实时引导,导航定位的精确度达1毫米。

  与传统的光学导航系统相比,该电磁导航系统具有明显的优势,例如:电磁导航不受光线信号阻挡的局限,术中可自由地使用手术器械,而不用担心阻挡信号的接收;设备轻便,可自由移动,更有利于在手术中接入,而且操作简单。对于严重创伤的病人,可在床旁放置,有助于迅速展开手术;大大缩短了手术时间,尤其对于复杂病例更具意义;精确定位,精确度达1毫米。此外,该设备还能够减少手术中大约80%的X射线辐射,大大降低了手术医生和病人的辐射伤害。

  安全与高效是手术追求的两大要义,该系统定位精确、无射线辐射伤害、使用方便等优点,无疑都将有效降低手术难度和风险,减少手术并发症,这些有点让它轻而易举地成为胸部肿瘤医生开展肺癌微创手术的有效辅助设备,并成为今后胸部肿瘤微创介入发展的方向。

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