與科幻小說或電影里的全自動或半自動機器人是不同的,也不像工廠里的自動裝配車間的機器人,這里描述的場景用“遠程計算機輔助操作(remote computer??assist telemanipulators)”這一術語更合適一些。
這個術語說起來有點拗口,但基本上融合了工業機器人技術、三維重建影像技術和電腦技術。機器人的兩個“胳膊”可以握持和操作醫療器械(如腹腔鏡),第三只“胳膊”用來傳送微型攝像頭拍攝的兩幅獨立的畫面。還記得腹腔鏡嗎?有一根長桿伸進肚子內攝像,另外幾根頂端帶有手術器械的長桿也伸進肚子內,在有限的空間內進行手術。有手術切口的手術,術者的手腕和手都在腹腔內,手腕可以自由活動,向上、向下、向左、向右,還可以轉手腕。腹腔鏡器械在病人體內的操作有很大的限制。而機器人的胳膊和關節很靈活,可以自由活動。但如果他們在病人體內,另一端長在機器人身上,而不是外科醫生的手拿著,我們如何控制呢?答案就是外科醫生在控制臺內,他可以看到手術野的三維立體圖像,圖像是左右兩個攝像機拍攝的畫面合成的。醫生根據所見操縱機器人,就像外科醫生的手親自做腹腔鏡手術一樣。控制臺上有一系列的手柄,通過這些手柄醫生能完全控制機器人的手臂。
目前這種技術的缺點就是外科醫生沒有“感覺”,不知道機器人“手”下情況如何。
另一個劣勢是價格昂貴,這一套系統目前要花費100萬美元,而且體積龐大,不易搬動。但不管怎樣,這是明顯的進步,而且已經應用于心臟手術和前列腺手術,取得了不錯的效果。醫院已經迫不及待地開始宣傳他們開展了機器人做手術,以此證明他們比對手先進。
筆者建議是要記住神經外科醫生對于神經導航系統的評價,“它可以使優秀的外科醫生錦上添花,但差勁的外科醫生于事無補”。機器人做手術也是一樣的道理,它可以幫助一名優秀的經驗豐富的外科醫生,但是對于一名毛手毛腳的初學者,只會有害處。請大家記住,作為病人,一定查清楚醫生經驗是否豐富、聲譽如何。當準備為你實施機器人手術時,問問他有用這玩意兒給多少病人做過手術、結果怎么樣、有沒有并發癥。
目前機器人設備很昂貴,但是同其他的新技術一樣,我斷定它的價格會下降,最終會降低手術價格。機器人做手術的發展方向是采用新型的創傷更小的技術。讓外科醫生一開始就接受機器人手術不是件容易的事,因為他們要學習一系列的新技術。首先需要會看會用多種影像,這與手術直視及傳統的腹腔鏡看到的情況完全是兩碼事。其次,這種手術方式需要術前的計劃非常周密,常規的手術目前還不需要這么高的要求。最后,軟件在手術過程中有重要的作用,換句話說,軟件將協助醫生完成手術。機器人技術和模擬手術也可以結合,不同醫院、不同專業的外科醫生可以針對一個復雜病例,共同制定一個手術計劃,先在虛擬病人身上實施手術,成功后,醫生再在真正的病人身上,在機器人幫助下做手術了。
前面我提到過,機器人技術在某些醫院已經應用于心臟手術。現在再發揮一下你的想象力,病人需要在術中使用體外循環機,讓心臟在手術過程中停止跳動,好讓外科醫生很安全的手術。這是因為在心臟跳動時,將一段靜脈縫到冠狀動脈上很困難。但是如果機器人足夠聰明,它可以根據心電圖判斷心臟跳動的規律,機器人的手臂就可以根據心臟的電活動作出調整,讓手臂以及所持的醫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,外科醫生就可以在跳動的心臟上進行精確的縫合,無需讓心臟停下來,不需要應用體外循環機,由此帶來的并發癥也可以避免了。
從人體力學的角度來講,一些手術不太容易做,特別是腹腔鏡手術,因為人不能長時間保持一個姿勢舉著腹腔鏡。
因此,微創手術在一定程度上需要機器人的幫助。機器人再長時間舉著胳膊,也不會感到累。我們還可以編程,讓機器人在手術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”,以保證機器人不會切斷神經。
機器人還可當手術助手。紐約州哥倫比亞長老會醫院設計了一名叫Penelope的聲控機器人,當聽到聲音指令,它會拿起需要的器械交給醫生,醫生用完后再收回來。Penelope會檢查每一樣東西,從器械到病人腹腔內的紗布都得齊全才會善罷甘休。不僅改進了手術物品的供應,還防止了把紗布遺留在病人體內。
不久前,一名機器人在法國完成了膽囊切除術。但是外科醫生雅克沒在法國,而是在美國紐約!這是橫跨大西洋的遠程機器人膽囊切除術,我們可以簡稱為遠程手術(telesurgery)。這對將來意味著什么呢?想象一下,如果一個人在偏遠的地區需要急診手術,但是當地沒人會做這種手術,或者一位戰士在戰場上受傷需要手術,但是專家卻有跨海洋之隔,在這些情況下,遠程手術就能派上用場了。麥哈蘭是加拿大的一名外科醫生,已經完成了幾例遠程外科手術,手術在安大略省的漢密爾頓醫院進行,而病人在諾斯貝的一家醫院內,距離漢密爾頓有500英里遠。一根電話線把醫生和病人緊密聯系起來,手術大獲成功,遠在他鄉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程醫學與先進技術研究中心(TATRC)發起了一個研究計劃,麥哈蘭在加拿大為一名在佛羅里達州基戈拉國家海洋大氣局(NOAA)水下實驗室的一名模擬病人實施手術,相距有1000多英里。這項研究計劃的目的是要測試時間延遲對做遠程手術的醫生的影響,觀察醫生在遇到問題時如何處理。
不久前,另一個團隊應用更小、更輕的便攜式新型機器人手術系統做了一個小手術,Penelope負責幫忙,根據語音指令傳遞手術器械,醫生指揮機器人模擬外科手術。在FDA批準遠程手術之前,應解決一些技術上的問題。首先需要有大量傳遞影像資料的寬帶,傳遞速度應足夠快,當醫生發出指令時,另一端應同時做出反應,不能有延遲;其次,應消除屏幕上的偽影。工程師和外科醫生正在共同努力解決這些問題。由此看來,機器人在手術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、遠距離(遠程手術)、更加靈活(可以像手腕一樣靈活運動)以及速度快。但只有機器人的智能化程度和外科醫生技術水平的提高,機器人的作用才能發揮出來。外科醫生、生物工程學家、工程師、數學家和信息技術專家需要通力合作。
許多人認為“虛擬觸覺”是機器人技術獲得突破的關鍵問題。我們也可以應用機器人在影像設備的指導下做針吸活檢。我們以前討論過在乳房造影的指導下做針吸活檢,機器人也能干這活,而且創傷會更小,恢復更快、并發癥更少,花費也會減少。現在,機器人越來越多地被用于前列腺活檢、可疑肝轉移癌的活檢,甚至是需要更為精細操作的眼底視網膜活檢。機器人手術時控制臺是外科醫生工作的中心。在那里,他們制訂手術計劃,演練手術過程中最復雜的步驟,指揮機器人進行真正的手術,術后還要學習總結,就像足球比賽后的總結會一樣。
信息處理是機器人的強項,超越了人類的極限,機器人在未來應該能自始至終地為人類提供高質量的醫學服務。我們也希望機器人能同時降低成本,使我們的生活更美好。外科發展的大趨勢外科和手術室有四大發展趨勢。首先,手術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治療。十二指腸潰瘍就是很好的例子,現在可以通過抗生素和抑酸藥物治愈,很少需要手術治療;其次,許多手術不必去手術室進行,像各種類型的介入操作,如主動脈瘤修補術;第三,手術室的配備使其功能更強大,如神經導航系統和許多新型的影像學設備可以幫助醫生在術前充分了解病人的身體結構;最后,手術室的“新景觀”還包括影像學指導的手術、模擬器材幫助初學者勝任手術并可作為實際手術前的演練、功能強大,出錯率低的程控機器人。(本文來源:搜狐網)