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中国战略新兴产业融媒体记者李子吉
如果说近年来信息化、数字化转型相当于给各个产业动了一次颠覆性的“手术”,那么如今这把“手术刀”也在帮助现代医学突破时空的限制。
6月18日,位于浙江杭州的浙江大学医院机器人远程手术中心和位于新疆阿医院新疆生产建设医院手术室同步传来好消息:一台5G超远程国产机器人肝脏切除手术成功实施。
医患“相隔山海”的背后
从杭州到新疆,相隔公里,依靠5G和手术机器人,手术也可以突破时空的限制,极大地提高了救治效率,拓展了远程诊疗的应用边界。而这还不是远程肝胆外科手术的第一次实践,至今为止,杭州新疆两地已联合开展了3例5G超远程机器人手术,包括2例胆囊切除术和此次的左肝外叶切除术。
开展5G远程手术有三个前提:一是5G网络,二是手术机器人,三是工程师与医生团队的密切配合。虽然这次手术只用了短短40分钟的时间,但在这台手术背后,既离不开主刀医生丰富的手术经验,还需要包含来自医、工、信等不同领域的通力协作。
机器人手术系统可以为医生提供更高清的视野、更高精度的操作、智能化的辅助,以提升手术安全性,提高手术效果。在机器人手术中,医生会使用一个计算机控制的手柄来控制机器人手臂的运动,这些手臂上配有小型的手术工具和摄像头。医生可以通过一个特殊的控制台来看到手术区域,这个控制台上显示着摄像头拍摄到的手术部位的高清图像。
机器人手术具有微创、精准、灵活、滤抖等显著优势,但对操作医生的要求较高,必须具备丰富的临床经验,参加相关培训和考试后持证上岗。
医院是国内最早引进达医院之一,并获批建设国内唯一一个微创领域国家工程研究中心——微创器械创新及应用国家工程研究中心,以推动国内医工信交叉融合,打破海外微创器械垄断格局。而本次手术的主刀医生梁霄从年正式开始学习接触机器人手术,至今保持着浙江省个人达芬奇手术机器人肝胆胰手术量的纪录。
据悉,目前医院实施的3例5G超远程机器人手术均使用了国产原研的微创图迈四臂腔镜机器人和中国电信5G定制网络。
这款超远程5G手术机器人拥有完全自主知识产权,其核心软硬件已打破技术壁垒,全部实现自研自产,其研发团队拥有多年的研发实验。
依托微创器械创新及应用国家工程研究中心,医院亦参与了这款国产机器人的研发过程,通过临床医生的反馈给予工程师最直观、最迫切的改进需求,促进产品迭代升级,小到控制台上的座椅角度,大到手柄和机械臂的配合灵活度,不断完善每个细节。
我国5G网络高速率、大连接、低时延的典型特征在远程手术领域充分展现,成功为手术保驾护航,也拓宽了5G在医疗方面的应用边界。中国电信的5G定制网可以为远程手术的多路高清影像传输提供坚强的网络保障,操作指令传输和语言传输达到毫秒级水平的技术要求,确保检查和手术精准安全。同时,5G定制网多频段多通道的无线传输、高冗余的承载网,为手术提供高可靠性的接入服务。一旦出现意外情况,其断网预警服务能快速发现事件并及时告警,依靠高冗余的网络结构保障网络持续运行。
工信部最新数据显示,截至年4月末,全国5G基站总数达.3万个,覆盖中国所有地级市、县城城区,网络规模全球第一。这为5G超远程机器人手术的开展创造了条件,更能大幅降低通讯费用,具有成本优势。
更重要的是,为了不让患者承担风险,这次手术还预备了“PlanB”。医院手术现场就有医院的派驻医生,派驻医生同样熟悉手术所用的机器,都有能力做机器人手术。万一出现网络信号故障,信号中断,现场医生就能立即接手继续手术,而不是全部仰仗远程医疗。
从“远程指导”到“远程操作”
21世纪初,纽约的外科医生通过远程控制机器人手臂操作腹腔镜成功地为远在法国斯特拉斯堡的一位68岁的女性患者进行了胆囊切除手术——“林德伯格手术”,这是世界上首例通过海底高速光纤传导系统对人体进行越洋手术,验证了远程机器人辅助手术的可行性,开启了人们对于打破时空限制、实现远程手术的伟大探索。
相比于欧美等发达国家,我国远程手术研究起步较晚,但发展速度惊人。不过最初5G通信技术只能帮助医生远程制定手术方案,并不能完成实时操作。
21世纪初期,医院利用远程手术机器人系统为脑肿瘤患者行立体定位活检手术,完成了我国首次脑外科异地手术;医院应用主从式机器人手术系统进行远程骨科辅助手术操作。尽管两项手术顺利完成,但研究中远程手术系统仅起到辅助定位、影像传输作用,无法实现手术医师灵活无间断的实时手术操作。
而近年来,不同于过去远程视频会诊指导手术和远程手术规划,通过5G通信技术,“远程指导”发展成为“远程操作”,诊疗领域涉及骨科、神经外科、肝胆外科,真正实现了远程操控手术机器人实时手术,对提升医疗服务质量、实现医疗技术均质化意义非凡。
年6月27日,医院院长田伟在机器人远程手术中心,通过远程系统控制医院医院同时连接,为两位脊柱骨折患者进行椎弓根螺钉内固定手术,通过远程交替操控两台手术机器人为患者精准植入12颗螺钉,成功完成了全球首例骨科手术机器人多中心5G远程手术。作为全球范围内首次开展多中心的远程实时骨科机器人手术,创新性地将骨科手术及AI人工智能和5G技术相结合,同时开展“一对多实时手术”模式,对我国分级诊疗制度落地及智慧医疗建设具有标志性意义。
年8月19日,医院机器人远程手术中医院手术室通过5G通信技术实时连线,成功远程实施首例“5G+骨科手术机器人”远程全膝关节置换手术,为一名远在公里外的右膝骨性关节炎患者完成了全膝关节置换手术。医院5G远程骨科手术进入到创伤、脊柱、关节全骨科覆盖的崭新阶段。
今年3月29日,医院神经外科教授医院神经外科主任郭铭分别带领各自团队,通过5G技术远程联动,应用国产手术机器人,远程进行神经外科手术,顺利救治了一名脑出血患者。
据悉,虽然与传统手术相比,运用手术机器人进行神经外科手术的费用相对要贵,但术后住院时间缩短,病人的后遗症和并发症明显减少,总体治疗费用反而减少,有效提升了脑出血后的治疗效果。除了运用于救治脑出血患者外,该项技术还可用于治疗帕金森病、脑肿瘤切除、各种颅内病变等高精细化的手术。
2月16日,医院肝胆胰外科医生梁霄通过国产原研微创手术机器人,在5G网络加持下,为在公里之外的新疆医院的患者杨女士实施了胆囊切除术。这是我国机器人5G超远程人体肝胆手术零的突破。
而近日这次肝脏切除,与胆囊切除术相比难度更大,肝实质内血管胆管错综复杂,容易出血以及胆瘘,需要更精准的技术确保手术安全。在这么短的时间内就能实现从远程胆囊切除到远程肝脏切除的技术跨越,相信未来远程手术技术扩展到更多更宽广的诊疗当中也是指日可待。
中国的“达芬奇”还有多远?
手术机器人历经多代,演化出了腔镜手术机器人、骨科手术机器人、泛血管手术机器人、经自然腔道手术机器人、经皮穿刺手术机器人等五大类产品,广泛应用在骨科、泌尿外科、妇科、胸外科、普外科等临床领域。
商业化方面,全球行业龙头直觉外科的达芬奇腔镜手术机器人于年获FDA批准上市,至今仍然是全球最受欢迎的手术机器人产品。得益于此,直觉外科的市值和营收都大幅上涨,上市至今股价累计涨幅过百倍,年营收高达62.2亿美元。
与此同时,众多国产品牌纷纷入场,国产手术机器人的研发也在蒸蒸日上。
今年1月,工信部、国家卫生健康委等十七部门联合印发《“机器人+”应用行动实施方案》。《方案》要求,在医疗健康领域,推动人工智能辅助诊断系统、机器人5G远程手术、脑机接口辅助康复系统等新技术新产品加速应用;医院康复、远程医疗、卫生防疫等场景应用。加强机器人在患者院前管理、院内诊疗及院后康复追踪整体病程服务体系中的应用,助力智慧医疗建设。
据不完全统计,年我国至少有15款手术机器人获批。截至目前,微创机器人、天智航、思睿哲、精锋医疗、医达健康、键嘉医疗、华科精准、铸正机器人、和华瑞博等企业推出的手术机器人均已实现商业化装机。
微创医疗旗下的子公司微创机器人全面布局五大手术机器人赛道,是全球唯一一家覆盖五大领域的手术机器人标的,同时其腔镜手术机器人图迈、骨科手术机器人鸿鹄以及三维电子内窥镜蜻蜓眼均已获批上市,有望快速实现商业化推广。
截至年6月30日,微创机器人在全球共申请了项专利,已获授权国内外专利共项,包括项中国专利及50项海外专利,另有项专利还在申请中,全面覆盖临床应用、自动手术、AI技术等前沿领域。
天智航专注从事骨科手术机器人,是国内第一家、全球第五家获得医疗机器人注册许可证的企业,年成功上市IPO科创板。公司核心产品天玑骨科手术机器人,用于辅助医生精确定位植入物或手术器械,可广泛应用于脊柱和创伤骨科手术,其临床精度可达1mm以内,可显著减少术中辐射并提高手术效率。
截至年第一季度末,天玑系列骨科机器人的临床应用已覆盖余家医疗机构,30个省、自治区、直辖市,手术量突破例。
只是研发出了产品并不意味着可以盈利。
微创机器人的拳头产品图迈年终于实现了首台销售,当年总计实现了万元的营业收入,商业化总算起步。但同时净亏损也从5.85亿元扩大到了11.46亿元;天智航的骨科手术机器人产品获批较早,年就开始产生收入,年业绩快报显示营收为1.56亿元。看着数字还不错,但比年还少了1.26%,同时净亏损扩大到1.14亿元。
国产手术机器人行业的商业化实在太艰难了。
不得不提的是技术层面。手术机器人是一类综合性很强的高端设备,伺服电机、减速器和控制器这三个主要的组成部件,接近占到手术机器人上游成本的70%。而目前国内企业在核心零部件、软件系统、临床数据积累等方面和跨国巨头仍有差距,这三类核心零部件暂时对进口的依赖比较大。
另外,分析直觉外科收入结构,达芬奇机器人的收入主要包括系统(即整机)、服务和耗材三部分。根据系统型号、配置及地域不同,一台达芬奇手术机器人的售价为50-万美元之间。系统出售时会与购买方签订服务协议,提供维修保养、医生培训服务,年收费在8-19万美元之间。
同时,达芬奇手术机器人的机械臂是一种高值耗材,手术需要用到4条机械臂,但每条机械臂最多只能使用10次,之后机器人就会自动锁死,必须更换新的机械臂才能重新启动,每条机械臂的价格约为美元。
也就是说,在装机量达到一定程度时,耗材+服务费会成为手术机器人的主要收入来源。而这,也需要全产业链各环节的同步“进化”。
与此同时,由于操作不同,手术机器人的国产替代,无疑伴随着高额的转换成本。习惯了达芬奇手术机器人的医生,需要转换操作习惯才能上手国产手术机器人。
而目前很现实的一个情况是“达芬奇手术机器人可以收医生的培训费,而现阶段的国产机器人则得花钱请医生来试用”。微创机器人年营销开支1.84亿元,同比增长.4%;天智航年销售费用为0.9亿元,同比增长27.14%。
手术机器人取代外科医生?
今年4月,国家卫生健康委发布大型医用设备配置准入标准(征求意见稿),腹腔内窥镜手术系统(即手术机器人)的配置门槛大大降低,可见国家不断推动优质医疗资源下沉的决心。
我国的基层特别是山区海岛边疆等地医疗资源不均衡,通过5G超远程机器人手术的模式可以让优质医疗资源辐射更多基层患者。
但是这种医疗资源的辐射也不单单指手术本身。
“授之以鱼不如授之以渔。”
远程手术不是唯一目的,除了远程手术,手术机器人通过远程还有很多施展空间,比如可以为边远地区操作台前的医生进行实战带教。我国优质医生资源紧缺,这样有利于解决医疗资源不平衡的矛盾,提升当地医疗服务水平。未来手术机器人更重要的功能是做远程教学示范、远程手术指导,最后才是远程手术。
手术机器人一步步发展,现在已经实现了跨越空间距离的远程手术,那么将来会不会取代外科医生呢?
从目前来看,手术机器人还是需要主刀医生的操作,还替代不了外科医生,只是辅助外科医生使手术操作更精确、更稳定,机器人仍需要外科医生根据术中情况来操控镜头角度和机器臂的深度、位置等。
诚然,未来随着手术机器人的普及度越来越高,积累的病例、手术数据越来越多,可能会出现智能程度更高、自主性更强的手术机器人,可以通过大数据来设计手术方案,甚至可以直接与医生进行“智能对话”。但一方面机器人“自主”进行手术在伦理、责任、法律以及医患关系上必然会出现一系列问题,另一方面,诊疗并不能完全依靠经验,对于没有出现过的病症,对于手术中出现的突发状况,甚至对于手术的判断,都还需要医生来为病人守住健康。