医学信息化前沿系列:达芬奇手术机器人
发表时间:2015年12月21日
首先灌输一个概念什么是手术机器人?手术机器人是一种智能型服务机器人,它能根据医师编制的操作计划,依据实际情况确定操作程序,然后把操作程序转发为可操作性机械运动。而达芬奇机器人是目前全球最成功及应用最广泛的手术机器人。之所以叫达芬奇手术机器人,是为了纪念列奥纳多·达芬奇,这位传奇的画家发明家大约于1495年左右设计了世界上最早仿人型机械。该系统最早以麻省理工学院研发的机器人外科手术技术为基础,被美国军方和宇航局用来在空间站给宇航员进行远程外科手术为应用出发点, 并于1999年开放了一系列的远程机械控制专利给Intuitive Surgical公司。由此开启了达芬奇机器人的时代,其设计的理念是通过使用微创的方法,实施复杂的外科手术。
简单地说,达芬奇机器人就是高级的腹腔镜系统。能通过计算机系统放大手术视野,同时“过滤”人手抖动,完成超越人手生理极限的动作,将手术创伤最小化,达芬奇手术机器人目前已经发展到第四代,代表着当今手术机器人最高水平,它主要由3个部分组成:1.医生控制系统;
2.三维成像视频影像平台;
3.机械臂,摄像臂和手术器械组成移动平台。
达芬奇手术系统的外形像章鱼。四条“手臂”中的三条负责握住手术器械进行微创手术,另一条负责摄像和照明。与人的手臂一样,该系统也有肩、肘、腕三个关节,能完成上下、前后、自由运动与仿真手腕的左右、旋转、开合、末端关节弯曲共7种动作。它的前臂可脱卸,能根据需要安装剪刀、钳子、持针器等不同功能的“手”;而它的腕关节比人的手腕更加灵活,不仅能自由旋转540度,还能在手腕向下弯曲90度后,再自由旋转540度。患者的肚子上只需要切开四个直径0.5-1.2厘米的微创小口,便可以将机器人的手臂送入腹腔。在两三米外的控制台前,医生将双眼置于3D眼镜上。从这里望进去,患者的组织结构以10-20倍的比例放大,高清的三维手术视野,让术者更有信心。术者用双手的拇指和食指就可以灵活地掌控着指套式操控杆,远程操控机械臂和立体腔镜。并且手上的动作通过计算机系统过滤颤抖后,经过1∶5的比例调整,被缩放成了机械臂上更精细的操作。同时术者的双脚也没闲着。操控台下方有4个脚踏控制板,最左侧的是离合器,踩下就切断了操纵杆与达芬奇“手臂”的联系;左侧的另一个踏板负责调整摄像头的焦距;右侧的踏板分别是双极和单极电凝刀的开关,它们产生的高温能在结扎血管的同时起到止血作用。达芬奇手术机器人适合在人手难以施展的狭小空间里工作。而这一优点也让泌尿外科成为使用达芬奇最多的领域。例如前列腺,位于尿道和膀胱接口处,部位很深,传统的开放手术需要很大的切口,但机器人手术只需开几个1cm左右的小孔,出血量一块纱布就能搞定。在美国,目前超过90%的前列腺癌根治切除术由机器人辅助完成。达芬奇手术机器人最近一次大出风头,是今年2015年5月份左右流传在网上的一段视频,将一颗葡萄的皮撕裂,然后再予以缝合,这颗葡萄皮大概厚度不到1毫米,更让人咂舌的是,这个手术是在一个瓶子中完成的,由此可见达芬奇手术机器人的手术精度。
达芬奇手术机器人在我国的发展:从2007年北京301医院引入国内第一台达芬奇手术机器人开始,截止到2011年中国大陆共引进10台。到2013年中国大陆共引进18台(而同期中国台湾18台,中国香港是8台)。到2016年11月末中国大陆共引进37台。而国内医院想要引进达芬奇手术机器人首先要通过国家卫计委的审批,早在2013年卫计委颁布的《2013-2015年全国内窥镜手术器械控制系统配置规划》中明确到2015年的引进设备数是36台。而今年2015年2月又刚刚通过审批12台。截至2015年3月,中国大陆共有37台设备,而美国和日本的数字分别为2254台和194台。而东北三省目前根据公开信息,只有吉林省肿瘤医院在2014年通过了卫计委的配置许可。
而说了那么多达芬奇手术机器人的优点,他的缺点有哪些呢?
首先,这套系统并不便宜,一台达芬奇Si型设备进口到大陆市场的价格约为200多万美元。并且没有统一的定价,不同医院买进的价格各不相同。并且每年都有一笔不菲的维护费用。同时操作该设备的医生和护士必须完成一系列的培训拿到设备操作执照才可以上机操作,而亚太地区的培训地点在香港的威尔士亲王医院,在香港培训结束后可以拿到执照和启动授权卡,操作机器人之前需要刷授权卡才能启动机器。并且使用达芬奇手术机器人的耗材费用惊人,每条可拆卸机械臂都有使用次数限制,通常使用10到20次左右就需要更换,摊平到患者身上导致患者的手术费用照传统手术高出很多。并且还无法享受医保待遇。尤其是刚使用该套系统,往往因为术者的不熟练造成耗材费用大增。
其次,达芬奇手术机器人让术者失去了触觉,很多情况下只能通过目测观察来进行间接判断。
最后说一说达芬奇手术机器人的未来,首先得益于信息化的高速发展,以及全世界范围内使用这套系统的医院越来越多,随着该系统的专利到期,很多公司都在加紧研制类似的系统,伴随业内竞争的出现,该套系统无论是引入成本还是使用成本都有望在未来迅速下降。同时手术机器人系统的功能随着微电子信息化的发展会越来越强大,高清3D视野的放大倍率会越来越高,各种机械臂会越做越小,可以想象未来借助手术机器人系统,微创外科会由人体组织结构向组织细胞层面的手术迈进,甚至最后会在分子生物学的层面上手术。同时该系统会越做越小,越来越微型化,最后做到可便携可移动。同时各种电子辅助系统、配套教学、远程控制系统的使用让年轻医生借助这套系统可以快速缩短与顶级专家之间的差距。
总之,手术机器人是人类医学发展史上里程碑的一步,就像腔镜手术一样,慢慢会在未来普及开来。
(文中所涉及图片及数据均从互联网、新闻媒体、公共宣讲等公开渠道获得。)