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手术机器人赋予医生“超能力”

在两三厘米见方的人体空间内,机器臂可以如绣花般精细操作。如今,手术机械人正在让很多蓝本无法想象的手术场景变为现实。此中,达芬奇外科手术机械人系统(以下简称“达芬奇手术机械人”)更是代表了该领域的尖端水平。

自2006年海内引进首台达芬奇手术机械人以来,海内已累计开展了4万多例机械人手术,涵盖了泌尿外科、肝胆胰外科、胃肠外科、妇产科等多种手术。2月26日,海内首家达芬奇手术机械人根基培训基地在上海启用,为国内外医生供给国际化的培训办事。未来,达芬奇手术机械人的利用将更为广阔。

手术机械人究竟有何神奇之处?达芬奇手术机械工资何能多年来独有鳌头呢?

更豁亮的“眼睛”和更机动的“手”

早在去年,一段视频就曾火遍收集。视频显示在一个小小的玻璃瓶内,一颗葡萄在吸收机械人做的皮肤缝合“手术”,这台机械人便是达芬奇手术机械人。葡萄皮的长度不到2.5厘米,厚度不到1毫米,并且异常脆弱。在达芬奇手术机械人缝完着末一针后,这颗葡萄基础上维持完美状态。全部手术历程快速而精准,让不少人对达芬奇手术机械人拍手称奇。但着实,对付医疗界来说,它已经不算新鲜事物。

以达芬奇系统为代表的手术机械人,是医用机械人中的一种。

“医用机械人是个很大年夜的观点,根据国际标准术语,只如果在潜在能力上能用于医疗领域的机械人或者机械人扮设置设备摆设,都可以叫作医用机械人。”哈尔滨工业大年夜学机械人钻研所副所长杜志江先容说,医用机械人可以分为手术机械人、康复机械人、医用办事机械人(即把办事机械人用于医疗领域)和机械人化的医疗设置设备摆设。

在杜志江看来,医用机械人的感化不仅要能帮助医肇事情,扩展医生的能力,赓续前进智能水平,同时要具有安然、有效的医用性,否则就弗成能走向临床,同时要有机动、柔性的临床适用性和优越的交互性,以达到医生、患者、机械之间折衷共存的状态。

弗成否认,手术机械人的呈现是得益于外科领域对微创手术追求的大年夜背景。“与传统的开放式手术比拟,腹腔镜手术具有诸多优点,现在也已经普遍开展了。但腹腔镜手术东西操作对医生技能要求异常高。同时,医生长光阴做手术会导致疲惫、手部颤动,影响手术精度和质量。腹腔镜手术东西的自由度也仍受限。于是,为了进一步提升微创手术的水平,手术机械人就应运而生了。”杜志江先容说,手术机械人有几大年夜上风,一是具有多自由度的手术东西,使到手术加倍灵巧;二是能供给给医生放大年夜的三维影像,让手术做得加倍精细;三是改变了此前手术的模式,原本是医生站在患者左右手术,现在是坐在节制台前手术,缓解了医生的疲惫度;四是可以实现远程手术,我们可以把机械人放在偏远地区,由医生远程操控,使更多患者享受到高端东西的福利。

为何独有鳌头

全天下对手术机械人的探索在20世纪80年代就开始了。1985年,美国钻研者就考试测验用工业机械人帮助进行脑组织活检,这也是手术机械人的雏形。此后的上世纪80年代末90年代初,出生了专门用于手术的外科机械,较有代表性的是RoboDoc外科手术机械人。1994年,美国Computer Motion公司研制的伊索(Aesop)持镜机械人,实现了比人更正确、同等的镜头运动,迈出了机械人微创手术系统研发的关键一步,但它还不能独自履行指令进行手术操作,只是一只“扶镜”的电子机器手。1996年,Computer Motion又研发出宙斯(Zeus)机械人外科手术系统,考试测验用于微创手术。

1999年,美国Intuitive Surgical公司宣布了达芬奇外科手术机械人,从此为手术机械人研发和利用打开了一个新场所场面。达芬奇手术机械人由外科医生节制台、床旁机器臂系统和成像系统三部分组成。与人手比拟,它的仿真手法东西有7个自由度,加倍机动、正确,还可以自动滤除震颤,比人手更稳定。此外,它的成像技巧加倍逼真,裸眼3D立体高清图像可以将图像放大年夜10倍。自宣布后,达芬奇手术机械人便一发弗成料理,迅速利用到天下各地,险些垄断了举世的手术机械人市场,并不停延续至今。

2000年,达芬奇手术机械人被美国药监局正式赞许投入应用认证,成为举世首套可以在腹腔手术中应用的手术机械人。301病院在2006岁尾引进了中国大年夜陆第一台达芬奇手术机械人,并在2007年完成了第一例手术。2014年,达芬奇手术机械人更新了第四代系统。

在杜志江看来,达芬奇手术机械人之以是能够独有鳌头,其对工程技巧与医疗需求慎密结合的注重功弗成没。“我去Intuitive Surgical公司参不雅时就看到,公司的工程技巧职员天天的紧张事情之一便是与医生充分交流,使机械人最大年夜程度满意医生的必要。”杜志江总结说,“达芬奇手术机械人有多条机器臂,用多臂和谐的要领完成手术;它对人体瘦语位置的要求放宽了,在手术历程中,机器臂要从人身段的瘦语进入,假如瘦语要求太过严格,有些术式就不好操作了;此外,达芬奇手术机械人便于快捷摆位,削减了手术的筹备光阴。分外是当手术历程中发生意外要从微创手术转为开放式手术时,就必要把手术机械人的东西在异常短的光阴内除去;达芬奇手术机械人的接口统一,削减了手术替换东西的光阴;别的,它还可以按术式主动预设,赓续前进机械人的智能水平。这些年来,达芬奇手术机械人的研发不停在沿着这些方憧憬前走。”

医工结合是重点

上世纪90年代,海内开始阅读手术机械人的钻研。范例的系统如北京航空航天大年夜学和海军总病院联合研制的脑外科手术机械人、北京航空航天大年夜学研制的骨科手术机械人,都得到了国家食物药品监督治理总局的认证。

此外,哈尔滨工业大年夜学在腹腔镜、骨科、参与手术等领域开展了钻研,中国科学院自动化钻研所等在血管参与、骨科等领域开展钻研,天津大年夜学在腹腔镜、显微外科等领域开展钻研,北京理工大年夜学在软组织穿刺、颅颌面外科等领域开展钻研,复旦大年夜学、浙江大年夜学等也都在医用机械人方面开展了钻研,并取得告终果。

杜志江觉得,要做能手术机械人的研发,首先必须要重视医工结合。“医生要把手术操作流程、对手术机械人的应用需乞降医疗利用禁忌讲清楚,可以放言高论地提出一些主不雅性的内容。工程技巧职员则必要细听、理解,确定设计输入,筹划实现要领,然后用工学说话表达出来,拿出样机后再跟医生进行反复交流。医生与工程技巧职员必然要互动,这种互动可能是经久的。”

在杜志江看来,当前医用机械人成长拥有优越的前景。当下,医用机械人的举世市场正在持续高速增长,海内也陆续出台了多个计谋筹划和支持政策匆匆进机械人财产的康健和快速成长,包括《中国制造2025》《机械人财产成长筹划(2016—2020年)》等,此中医用机械人是紧张的一部分。“作为机械人的一种,手术机械人在机构、传感、节制、交互、互联网等技巧方面都有着无限的立异空间。”杜志江表示。

与此同时,手术机械人成长也面临着来自技巧、人才、本钱、市场、政策等方面的寻衅。“手术机械人是高度技巧密集型机械人系统,技巧门槛高,必要机械人、医疗东西、医学等各方面的人才,尤其是跨界的复合型人才。手术机械人的研发周期也较长,一样平常要6~10年,投资大年夜,风险大年夜,必要持续性投入。”杜志江说,“要想在手术机械人研发领域取得凸起进展,就要建立‘政—产—学—研—医’结合的长效机制,形成政府向导、本钱支持、企业努力、研发团队争气、医生敢想敢试的场所场面,打通研发、注册、临盆、贩卖的链条。这还必要多方合营努力。”

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