與科幻小說或電影里的全自動或半自動機(jī)器人是不同的,也不像工廠里的自動裝配車間的機(jī)器人,這里描述的場景用“遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)輔助操作(remote computer??assist telemanipulators)”這一術(shù)語更合適一些。
這個術(shù)語說起來有點(diǎn)拗口,但基本上融合了工業(yè)機(jī)器人技術(shù)、三維重建影像技術(shù)和電腦技術(shù)。機(jī)器人的兩個“胳膊”可以握持和操作醫(yī)療器械(如腹腔鏡),第三只“胳膊”用來傳送微型攝像頭拍攝的兩幅獨(dú)立的畫面。還記得腹腔鏡嗎?有一根長桿伸進(jìn)肚子內(nèi)攝像,另外幾根頂端帶有手術(shù)器械的長桿也伸進(jìn)肚子內(nèi),在有限的空間內(nèi)進(jìn)行手術(shù)。有手術(shù)切口的手術(shù),術(shù)者的手腕和手都在腹腔內(nèi),手腕可以自由活動,向上、向下、向左、向右,還可以轉(zhuǎn)手腕。腹腔鏡器械在病人體內(nèi)的操作有很大的限制。而機(jī)器人的胳膊和關(guān)節(jié)很靈活,可以自由活動。但如果他們在病人體內(nèi),另一端長在機(jī)器人身上,而不是外科醫(yī)生的手拿著,我們?nèi)绾慰刂颇兀看鸢妇褪峭饪漆t(yī)生在控制臺內(nèi),他可以看到手術(shù)野的三維立體圖像,圖像是左右兩個攝像機(jī)拍攝的畫面合成的。醫(yī)生根據(jù)所見操縱機(jī)器人,就像外科醫(yī)生的手親自做腹腔鏡手術(shù)一樣。控制臺上有一系列的手柄,通過這些手柄醫(yī)生能完全控制機(jī)器人的手臂。
目前這種技術(shù)的缺點(diǎn)就是外科醫(yī)生沒有“感覺”,不知道機(jī)器人“手”下情況如何。
另一個劣勢是價格昂貴,這一套系統(tǒng)目前要花費(fèi)100萬美元,而且體積龐大,不易搬動。但不管怎樣,這是明顯的進(jìn)步,而且已經(jīng)應(yīng)用于心臟手術(shù)和前列腺手術(shù),取得了不錯的效果。醫(yī)院已經(jīng)迫不及待地開始宣傳他們開展了機(jī)器人做手術(shù),以此證明他們比對手先進(jìn)。
筆者建議是要記住神經(jīng)外科醫(yī)生對于神經(jīng)導(dǎo)航系統(tǒng)的評價,“它可以使優(yōu)秀的外科醫(yī)生錦上添花,但差勁的外科醫(yī)生于事無補(bǔ)”。機(jī)器人做手術(shù)也是一樣的道理,它可以幫助一名優(yōu)秀的經(jīng)驗(yàn)豐富的外科醫(yī)生,但是對于一名毛手毛腳的初學(xué)者,只會有害處。請大家記住,作為病人,一定查清楚醫(yī)生經(jīng)驗(yàn)是否豐富、聲譽(yù)如何。當(dāng)準(zhǔn)備為你實(shí)施機(jī)器人手術(shù)時,問問他有用這玩意兒給多少病人做過手術(shù)、結(jié)果怎么樣、有沒有并發(fā)癥。
目前機(jī)器人設(shè)備很昂貴,但是同其他的新技術(shù)一樣,我斷定它的價格會下降,最終會降低手術(shù)價格。機(jī)器人做手術(shù)的發(fā)展方向是采用新型的創(chuàng)傷更小的技術(shù)。讓外科醫(yī)生一開始就接受機(jī)器人手術(shù)不是件容易的事,因?yàn)樗麄円獙W(xué)習(xí)一系列的新技術(shù)。首先需要會看會用多種影像,這與手術(shù)直視及傳統(tǒng)的腹腔鏡看到的情況完全是兩碼事。其次,這種手術(shù)方式需要術(shù)前的計(jì)劃非常周密,常規(guī)的手術(shù)目前還不需要這么高的要求。最后,軟件在手術(shù)過程中有重要的作用,換句話說,軟件將協(xié)助醫(yī)生完成手術(shù)。機(jī)器人技術(shù)和模擬手術(shù)也可以結(jié)合,不同醫(yī)院、不同專業(yè)的外科醫(yī)生可以針對一個復(fù)雜病例,共同制定一個手術(shù)計(jì)劃,先在虛擬病人身上實(shí)施手術(shù),成功后,醫(yī)生再在真正的病人身上,在機(jī)器人幫助下做手術(shù)了。
前面我提到過,機(jī)器人技術(shù)在某些醫(yī)院已經(jīng)應(yīng)用于心臟手術(shù)。現(xiàn)在再發(fā)揮一下你的想象力,病人需要在術(shù)中使用體外循環(huán)機(jī),讓心臟在手術(shù)過程中停止跳動,好讓外科醫(yī)生很安全的手術(shù)。這是因?yàn)樵谛呐K跳動時,將一段靜脈縫到冠狀動脈上很困難。但是如果機(jī)器人足夠聰明,它可以根據(jù)心電圖判斷心臟跳動的規(guī)律,機(jī)器人的手臂就可以根據(jù)心臟的電活動作出調(diào)整,讓手臂以及所持的醫(yī)療器械的動作與心臟的跳動同步。從外面的三維操作臺上看,好像是心臟停止了跳動一樣。這樣,外科醫(yī)生就可以在跳動的心臟上進(jìn)行精確的縫合,無需讓心臟停下來,不需要應(yīng)用體外循環(huán)機(jī),由此帶來的并發(fā)癥也可以避免了。
從人體力學(xué)的角度來講,一些手術(shù)不太容易做,特別是腹腔鏡手術(shù),因?yàn)槿瞬荒荛L時間保持一個姿勢舉著腹腔鏡。
因此,微創(chuàng)手術(shù)在一定程度上需要機(jī)器人的幫助。機(jī)器人再長時間舉著胳膊,也不會感到累。我們還可以編程,讓機(jī)器人在手術(shù)過程中避開重要組織,大大減少出錯的幾率,這個概念被稱為“操作禁區(qū)”,以保證機(jī)器人不會切斷神經(jīng)。
機(jī)器人還可當(dāng)手術(shù)助手。紐約州哥倫比亞長老會醫(yī)院設(shè)計(jì)了一名叫Penelope的聲控機(jī)器人,當(dāng)聽到聲音指令,它會拿起需要的器械交給醫(yī)生,醫(yī)生用完后再收回來。Penelope會檢查每一樣?xùn)|西,從器械到病人腹腔內(nèi)的紗布都得齊全才會善罷甘休。不僅改進(jìn)了手術(shù)物品的供應(yīng),還防止了把紗布遺留在病人體內(nèi)。
不久前,一名機(jī)器人在法國完成了膽囊切除術(shù)。但是外科醫(yī)生雅克沒在法國,而是在美國紐約!這是橫跨大西洋的遠(yuǎn)程機(jī)器人膽囊切除術(shù),我們可以簡稱為遠(yuǎn)程手術(shù)(telesurgery)。這對將來意味著什么呢?想象一下,如果一個人在偏遠(yuǎn)的地區(qū)需要急診手術(shù),但是當(dāng)?shù)貨]人會做這種手術(shù),或者一位戰(zhàn)士在戰(zhàn)場上受傷需要手術(shù),但是專家卻有跨海洋之隔,在這些情況下,遠(yuǎn)程手術(shù)就能派上用場了。麥哈蘭是加拿大的一名外科醫(yī)生,已經(jīng)完成了幾例遠(yuǎn)程外科手術(shù),手術(shù)在安大略省的漢密爾頓醫(yī)院進(jìn)行,而病人在諾斯貝的一家醫(yī)院內(nèi),距離漢密爾頓有500英里遠(yuǎn)。一根電話線把醫(yī)生和病人緊密聯(lián)系起來,手術(shù)大獲成功,遠(yuǎn)在他鄉(xiāng)的病人得到了麥哈蘭的救治。
近期,美國國家航空及太空總署、加拿大航天局以及遠(yuǎn)程醫(yī)學(xué)與先進(jìn)技術(shù)研究中心(TATRC)發(fā)起了一個研究計(jì)劃,麥哈蘭在加拿大為一名在佛羅里達(dá)州基戈拉國家海洋大氣局(NOAA)水下實(shí)驗(yàn)室的一名模擬病人實(shí)施手術(shù),相距有1000多英里。這項(xiàng)研究計(jì)劃的目的是要測試時間延遲對做遠(yuǎn)程手術(shù)的醫(yī)生的影響,觀察醫(yī)生在遇到問題時如何處理。
不久前,另一個團(tuán)隊(duì)?wèi)?yīng)用更小、更輕的便攜式新型機(jī)器人手術(shù)系統(tǒng)做了一個小手術(shù),Penelope負(fù)責(zé)幫忙,根據(jù)語音指令傳遞手術(shù)器械,醫(yī)生指揮機(jī)器人模擬外科手術(shù)。在FDA批準(zhǔn)遠(yuǎn)程手術(shù)之前,應(yīng)解決一些技術(shù)上的問題。首先需要有大量傳遞影像資料的寬帶,傳遞速度應(yīng)足夠快,當(dāng)醫(yī)生發(fā)出指令時,另一端應(yīng)同時做出反應(yīng),不能有延遲;其次,應(yīng)消除屏幕上的偽影。工程師和外科醫(yī)生正在共同努力解決這些問題。由此看來,機(jī)器人在手術(shù)中的地位會越來越重要,能突破人的局限性,例如接近特定的組織、遠(yuǎn)距離(遠(yuǎn)程手術(shù))、更加靈活(可以像手腕一樣靈活運(yùn)動)以及速度快。但只有機(jī)器人的智能化程度和外科醫(yī)生技術(shù)水平的提高,機(jī)器人的作用才能發(fā)揮出來。外科醫(yī)生、生物工程學(xué)家、工程師、數(shù)學(xué)家和信息技術(shù)專家需要通力合作。
許多人認(rèn)為“虛擬觸覺”是機(jī)器人技術(shù)獲得突破的關(guān)鍵問題。我們也可以應(yīng)用機(jī)器人在影像設(shè)備的指導(dǎo)下做針吸活檢。我們以前討論過在乳房造影的指導(dǎo)下做針吸活檢,機(jī)器人也能干這活,而且創(chuàng)傷會更小,恢復(fù)更快、并發(fā)癥更少,花費(fèi)也會減少。現(xiàn)在,機(jī)器人越來越多地被用于前列腺活檢、可疑肝轉(zhuǎn)移癌的活檢,甚至是需要更為精細(xì)操作的眼底視網(wǎng)膜活檢。機(jī)器人手術(shù)時控制臺是外科醫(yī)生工作的中心。在那里,他們制訂手術(shù)計(jì)劃,演練手術(shù)過程中最復(fù)雜的步驟,指揮機(jī)器人進(jìn)行真正的手術(shù),術(shù)后還要學(xué)習(xí)總結(jié),就像足球比賽后的總結(jié)會一樣。
信息處理是機(jī)器人的強(qiáng)項(xiàng),超越了人類的極限,機(jī)器人在未來應(yīng)該能自始至終地為人類提供高質(zhì)量的醫(yī)學(xué)服務(wù)。我們也希望機(jī)器人能同時降低成本,使我們的生活更美好。外科發(fā)展的大趨勢外科和手術(shù)室有四大發(fā)展趨勢。首先,手術(shù)雖然是一種必不可少的治療方式,但許多疾病不再需要外科手術(shù)治療。十二指腸潰瘍就是很好的例子,現(xiàn)在可以通過抗生素和抑酸藥物治愈,很少需要手術(shù)治療;其次,許多手術(shù)不必去手術(shù)室進(jìn)行,像各種類型的介入操作,如主動脈瘤修補(bǔ)術(shù);第三,手術(shù)室的配備使其功能更強(qiáng)大,如神經(jīng)導(dǎo)航系統(tǒng)和許多新型的影像學(xué)設(shè)備可以幫助醫(yī)生在術(shù)前充分了解病人的身體結(jié)構(gòu);最后,手術(shù)室的“新景觀”還包括影像學(xué)指導(dǎo)的手術(shù)、模擬器材幫助初學(xué)者勝任手術(shù)并可作為實(shí)際手術(shù)前的演練、功能強(qiáng)大,出錯率低的程控機(jī)器人。(本文來源:搜狐網(wǎng))