手術(shù)機(jī)器人賦予醫(yī)生“超能力”

 在兩三厘米見(jiàn)方的人體空間內(nèi)，機(jī)械臂可以如繡花般精細(xì)操作。如今，手術(shù)機(jī)器人正在讓很多原本無(wú)法想象的手術(shù)場(chǎng)景變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)。其中，達(dá)芬奇外科手術(shù)機(jī)器人系統(tǒng)（以下簡(jiǎn)稱(chēng)"達(dá)芬奇手術(shù)機(jī)器人"）更是代表了該領(lǐng)域的水平。

自2006年國(guó)內(nèi)引進(jìn)首臺(tái)達(dá)芬奇手術(shù)機(jī)器人以來(lái)，國(guó)內(nèi)已累計(jì)開(kāi)展了4萬(wàn)多例機(jī)器人手術(shù)，涵蓋了泌尿外科、肝膽胰外科、胃腸外科、婦產(chǎn)科等多種手術(shù)。2月26日，國(guó)內(nèi)達(dá)芬奇手術(shù)機(jī)器人基礎(chǔ)培訓(xùn)基地在上海啟用，為國(guó)內(nèi)外醫(yī)生提供國(guó)際化的培訓(xùn)服務(wù)。未來(lái)，達(dá)芬奇手術(shù)機(jī)器人的應(yīng)用將更為廣闊。
手術(shù)機(jī)器人究竟有何神奇之處？達(dá)芬奇手術(shù)機(jī)器人為何能多年來(lái)獨(dú)占鰲頭呢？

更明亮的"眼睛"和更靈活的"手"

早在去年，一段視頻就曾火遍網(wǎng)絡(luò)。視頻顯示在一個(gè)小小的玻璃瓶?jī)?nèi)，一顆葡萄在接受機(jī)器人做的皮膚縫合"手術(shù)"，這臺(tái)機(jī)器人就是達(dá)芬奇手術(shù)機(jī)器人。葡萄皮的長(zhǎng)度不到2.5厘米，厚度不到1毫米，并且非常脆弱。在達(dá)芬奇手術(shù)機(jī)器人縫完后一針后，這顆葡萄基本上保持完美狀態(tài)。整個(gè)手術(shù)過(guò)程快速而，讓不少人對(duì)達(dá)芬奇手術(shù)機(jī)器人拍手稱(chēng)奇。但其實(shí)，對(duì)于醫(yī)療界來(lái)說(shuō)，它已經(jīng)不算新鮮事物。
以達(dá)芬奇系統(tǒng)為代表的手術(shù)機(jī)器人，是醫(yī)用機(jī)器人中的一種。
"醫(yī)用機(jī)器人是個(gè)很大的概念，根據(jù)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)術(shù)語(yǔ)，只要是在潛在能力上能用于醫(yī)療領(lǐng)域的機(jī)器人或者機(jī)器人化裝備，都可以叫作醫(yī)用機(jī)器人。"哈爾濱工業(yè)大學(xué)機(jī)器人研究所副所長(zhǎng)杜志江介紹說(shuō)，醫(yī)用機(jī)器人可以分為手術(shù)機(jī)器人、康復(fù)機(jī)器人、醫(yī)用服務(wù)機(jī)器人（即把服務(wù)機(jī)器人用于醫(yī)療領(lǐng)域）和機(jī)器人化的醫(yī)療裝備。
在杜志江看來(lái)，醫(yī)用機(jī)器人的作用不僅要能輔助醫(yī)生工作，擴(kuò)展醫(yī)生的能力，不斷提高智能水平，同時(shí)要具有安全、有效的醫(yī)用性，否則就不可能走向臨床，同時(shí)要有靈活、柔性的臨床適用性和良好的交互性，以達(dá)到醫(yī)生、患者、機(jī)器之間和諧共存的狀態(tài)。
不可否認(rèn)，手術(shù)機(jī)器人的出現(xiàn)是得益于外科領(lǐng)域?qū)ξ?chuàng)手術(shù)追求的大背景。"與傳統(tǒng)的開(kāi)放式手術(shù)相比，腹腔鏡手術(shù)具有諸多優(yōu)點(diǎn)，現(xiàn)在也已經(jīng)普遍開(kāi)展了。但腹腔鏡手術(shù)器械操作對(duì)醫(yī)生技能要求非常高。同時(shí)，醫(yī)生長(zhǎng)時(shí)間做手術(shù)會(huì)導(dǎo)致疲勞、手部顫抖，影響手術(shù)精度和質(zhì)量。腹腔鏡手術(shù)器械的自由度也仍受限。于是，為了進(jìn)一步提升微創(chuàng)手術(shù)的水平，手術(shù)機(jī)器人就應(yīng)運(yùn)而生了。"杜志江介紹說(shuō)，手術(shù)機(jī)器人有幾大優(yōu)勢(shì)，一是具有多自由度的手術(shù)器械，使得手術(shù)更加靈巧；二是能提供給醫(yī)生放大的三維影像，讓手術(shù)做得更加精細(xì)；三是改變了此前手術(shù)的模式，原來(lái)是醫(yī)生站在患者旁邊手術(shù)，現(xiàn)在是坐在控制臺(tái)前手術(shù)，緩解了醫(yī)生的疲勞度；四是可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程手術(shù)，我們可以把機(jī)器人放在偏遠(yuǎn)地區(qū)，由醫(yī)生遠(yuǎn)程操控，使更多患者享受到高端器械的福利。
為何獨(dú)占鰲頭

全世界對(duì)手術(shù)機(jī)器人的探索在20世紀(jì)80年代就開(kāi)始了。1985年，美國(guó)研究者就嘗試用工業(yè)機(jī)器人輔助進(jìn)行腦組織活檢，這也是手術(shù)機(jī)器人的雛形。此后的上世紀(jì)80年代末90年代初，誕生了專(zhuān)門(mén)用于手術(shù)的外科機(jī)器，較有代表性的是RoboDoc外科手術(shù)機(jī)器人。1994年，美國(guó)Computer Motion公司研制的伊索（Aesop）持鏡機(jī)器人，實(shí)現(xiàn)了比人更精確、一致的鏡頭運(yùn)動(dòng)，邁出了機(jī)器人微創(chuàng)手術(shù)系統(tǒng)研發(fā)的關(guān)鍵一步，但它還不能獨(dú)自執(zhí)行指令進(jìn)行手術(shù)操作，只是一只"扶鏡"的電子機(jī)械手。1996年，Computer Motion又研發(fā)出宙斯（Zeus）機(jī)器人外科手術(shù)系統(tǒng)，嘗試用于微創(chuàng)手術(shù)。
1999年，美國(guó)Intuitive Surgical公司發(fā)布了達(dá)芬奇外科手術(shù)機(jī)器人，從此為手術(shù)機(jī)器人研發(fā)和應(yīng)用打開(kāi)了一個(gè)新局面。達(dá)芬奇手術(shù)機(jī)器人由外科醫(yī)生控制臺(tái)、床旁機(jī)械臂系統(tǒng)和成像系統(tǒng)三部分組成。與人手相比，它的仿真手腕器械有7個(gè)自由度，更加靈活、精確，還可以自動(dòng)濾除震顫，比人手更穩(wěn)定。此外，它的成像技術(shù)更加逼真，裸眼3D立體高清圖像可以將圖像放大10倍。自發(fā)布后，達(dá)芬奇手術(shù)機(jī)器人便一發(fā)不可收拾，迅速應(yīng)用到世界各地，幾乎壟斷了全球的手術(shù)機(jī)器人市場(chǎng)，并一直延續(xù)至今。
2000年，達(dá)芬奇手術(shù)機(jī)器人被美國(guó)藥監(jiān)局正式批準(zhǔn)投入使用認(rèn)證，成為全球首套可以在腹腔手術(shù)中使用的手術(shù)機(jī)器人。301醫(yī)院在2006年底引進(jìn)了中國(guó)大陸臺(tái)達(dá)芬奇手術(shù)機(jī)器人，并在2007年完成了例手術(shù)。2014年，達(dá)芬奇手術(shù)機(jī)器人更新了第四代系統(tǒng)。
在杜志江看來(lái)，達(dá)芬奇手術(shù)機(jī)器人之所以能夠獨(dú)占鰲頭，其對(duì)工程技術(shù)與醫(yī)療需求緊密結(jié)合的重視功不可沒(méi)。"我去Intuitive Surgical公司參觀時(shí)就看到，公司的工程技術(shù)人員每天的重要工作之一就是與醫(yī)生充分交流，使機(jī)器人大程度滿(mǎn)足醫(yī)生的需要。"杜志江總結(jié)說(shuō)，"達(dá)芬奇手術(shù)機(jī)器人有多條機(jī)械臂，用多臂協(xié)調(diào)的方式完成手術(shù)；它對(duì)人體切口位置的要求放寬了，在手術(shù)過(guò)程中，機(jī)械臂要從人身體的切口進(jìn)入，如果切口要求太過(guò)嚴(yán)格，有些術(shù)式就不好操作了；此外，達(dá)芬奇手術(shù)機(jī)器人便于快捷擺位，減少了手術(shù)的準(zhǔn)備時(shí)間。特別是當(dāng)手術(shù)過(guò)程中發(fā)生意外要從微創(chuàng)手術(shù)轉(zhuǎn)為開(kāi)放式手術(shù)時(shí)，就需要把手術(shù)機(jī)器人的器械在非常短的時(shí)間內(nèi)撤除；達(dá)芬奇手術(shù)機(jī)器人的接口統(tǒng)一，減少了手術(shù)更換器械的時(shí)間；另外，它還可以按術(shù)式主動(dòng)預(yù)設(shè)，不斷提高機(jī)器人的智能水平。這些年來(lái)，達(dá)芬奇手術(shù)機(jī)器人的研發(fā)一直在沿著這些方向往前走。"

醫(yī)工結(jié)合是重點(diǎn)
上世紀(jì)90年代，國(guó)內(nèi)開(kāi)始涉獵手術(shù)機(jī)器人的研究。典型的系統(tǒng)如北京航空航天大學(xué)和海軍總醫(yī)院聯(lián)合研制的腦外科手術(shù)機(jī)器人、北京航空航天大學(xué)研制的骨科手術(shù)機(jī)器人，都獲得了國(guó)家食品藥品監(jiān)督管理總局的認(rèn)證。
此外，哈爾濱工業(yè)大學(xué)在腹腔鏡、骨科、介入手術(shù)等領(lǐng)域開(kāi)展了研究，中國(guó)科學(xué)院自動(dòng)化研究所等在血管介入、骨科等領(lǐng)域開(kāi)展研究，天津大學(xué)在腹腔鏡、顯微外科等領(lǐng)域開(kāi)展研究，北京理工大學(xué)在軟組織穿刺、顱頜面外科等領(lǐng)域開(kāi)展研究，復(fù)旦大學(xué)、浙江大學(xué)等也都在醫(yī)用機(jī)器人方面開(kāi)展了研究，并取得了成果。
杜志江認(rèn)為，要做好手術(shù)機(jī)器人的研發(fā)，首先必須要注重醫(yī)工結(jié)合。"醫(yī)生要把手術(shù)操作流程、對(duì)手術(shù)機(jī)器人的使用需求和醫(yī)療應(yīng)用禁忌講清楚，可以海闊天空地提出一些主觀性的內(nèi)容。工程技術(shù)人員則需要傾聽(tīng)、理解，確定設(shè)計(jì)輸入，規(guī)劃實(shí)現(xiàn)方式，然后用工學(xué)語(yǔ)言表達(dá)出來(lái)，拿出樣機(jī)后再跟醫(yī)生進(jìn)行反復(fù)交流。醫(yī)生與工程技術(shù)人員一定要互動(dòng)，這種互動(dòng)可能是長(zhǎng)期的。"

在杜志江看來(lái)，當(dāng)前醫(yī)用機(jī)器人發(fā)展擁有良好的前景。當(dāng)下，醫(yī)用機(jī)器人的全球市場(chǎng)正在持續(xù)高速增長(zhǎng)，國(guó)內(nèi)也陸續(xù)出臺(tái)了多個(gè)戰(zhàn)略規(guī)劃和支持政策促進(jìn)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的健康和快速發(fā)展，包括《中國(guó)制造2025》《機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃（2016-2020年）》等，其中醫(yī)用機(jī)器人是重要的一部分。"作為機(jī)器人的一種，手術(shù)機(jī)器人在機(jī)構(gòu)、傳感、控制、交互、互聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)方面都有著無(wú)限的創(chuàng)新空間。"杜志江表示。
與此同時(shí)，手術(shù)機(jī)器人發(fā)展也面臨著來(lái)自技術(shù)、人才、資本、市場(chǎng)、政策等方面的挑戰(zhàn)。"手術(shù)機(jī)器人是高度技術(shù)密集型機(jī)器人系統(tǒng)，技術(shù)門(mén)檻高，需要機(jī)器人、醫(yī)療器械、醫(yī)學(xué)等各方面的人才，尤其是跨界的復(fù)合型人才。手術(shù)機(jī)器人的研發(fā)周期也較長(zhǎng)，一般要6~10年，投資大，風(fēng)險(xiǎn)大，需要持續(xù)性投入。"杜志江說(shuō)，"要想在手術(shù)機(jī)器人研發(fā)領(lǐng)域取得突出進(jìn)展，就要建立'政-產(chǎn)-學(xué)-研-醫(yī)'結(jié)合的長(zhǎng)效機(jī)制，形成政府引導(dǎo)、資本支持、企業(yè)努力、研發(fā)團(tuán)隊(duì)爭(zhēng)氣、醫(yī)生敢想敢試的局面，打通研發(fā)、注冊(cè)、生產(chǎn)、銷(xiāo)售的鏈條。這還需要多方共同努力。"