科幻电影在展示未来医疗科技时,“机器手术助手”是出现频率很高的概念之一。《普罗米修斯》中女主角独自躺进智能医疗,受机械手臂帮助诞下“异形宝宝”;《异星灾变》里医生机器人凭借高超的整容技术,快速地为士兵“改头换面”……这些“脑洞大开”的场景给很多观众留下了深刻印象。

《普罗米修斯》中机器手臂为女主角做手术(图片源自网络)

这样未来感十足的手术机器人助手其实已经“入职”现实医疗机构。今年5月,一场“人机结合”的手术在四川大学华西医院展开,医生在达芬奇手术机器人辅助下实施胰腺坏死组织清除、胰腺假性囊肿内引流术,拯救了一位12岁小患者的生命,近日的术后随访显示,这位小朋友康复顺利。

这场手术再次映射出“医生+机器人”的新型术式正持续走向成熟与完善。7月26日,记者专访该场手术的主刀医生,四川大学华西医院胰腺炎中心副教授陆慧敏,聊了聊助他“数臂之力”的达芬奇手术机器人帮手,“有了它,我一个人就可以同时使用3-4只‘手臂’进行很精细的手术。”此外,随着医生的这种“超能”新肢体普及,更多偏远地区的患者或能免于因疾病奔波,在自己家附近就能远程享受到如华西医院等发达城市高水平医疗机构的诊疗。


一场主刀医生“缺席”的手术

在明亮整洁的手术室里,小患者安静地躺在手术台上,旁边一位助手医师正细心观察着他的生命体征和手术进程,而主刀医生的位置则安装着一台“三头六臂”的机器人。通过小患者肚子上4个直径仅有1厘米宽的戳卡,这台达芬奇手术机器人将手臂上安装的超声刀、无创抓钳等操作设备探入他的体内,仔细精准地实施着手术。

这样颇具“赛博朋克感”的场景中,主刀医生在哪?在手术室寻找一圈,才发现他原来正“猫”在操作台的显示器前,参考着屏幕上的3D影像,手脚并用地操纵着那台达芬奇手术机器人。

陆慧敏(左一)副教授团队正进行手术

只见在他的操纵下,探照设备在腹腔确定了位置后,超声刀分别切开了胃前、后壁及囊壁。接着吸引器开始工作,吸尽囊液,并清除胰腺坏死组织。随后,机器手臂又操作着仪器将胃后壁与囊壁进行吻合,将胃管放置囊腔内,缝合胃前壁……

手术过程有条不紊,术后复查CT则显示患儿的胃囊壁吻合牢固、术区干净。而这整个手术操作时间只有45分钟左右,出血约10毫升,基本等于一个可乐瓶盖的量,留在孩子体表的手术痕迹仅是5个大小约1厘米的小切口。


医生+机器人“集众家所长”帮小患者对抗胰腺假性囊肿

据介绍,这次医生在达芬奇手术机器人辅助下为小患者进行“胰腺坏死组织清除、胰腺假性囊肿内引流”是一种全新的手术尝试,相关案例在国内尚无报道。

对于本次小患者的病情,其实传统应对方式主要为用开腹、腹腔镜或内镜超声引导内引流术进行病变部位的清理、引流,但这三种手术方式对于儿童来说都具有一定缺陷。

其中,开腹手术切口大,不利于正处于生长发育阶段的患儿的身心健康发展;腹腔镜镜头无法旋转,需要一定的操作空间,患儿体型偏小,使这种手术的实施难度和在术中转开腹的风险增大;内镜超声引导下经胃囊肿内引流术尽管创口小,但因为只能放入一条较细管道引流,存在引流不充分、胰腺残余坏死感染等问题。

于是,医院的专家们经过充分的讨论,并和小患者家人沟通后决定采取“医生+达芬奇手术机器人”这种新术式。

达芬奇手术机器人机械臂映射医生动作示意图

“这个达芬奇手术机器人手臂模拟了人的手臂,但是它的旋转的角度能达到540°,比腹腔镜,甚至我们的手更灵活。”采访中陆慧敏表示,使用机械臂辅助进行手术除了有创口较小的优点外,还能灵活地在小患者身体有限的空间内进行切口、放置胃管等更加精细、复杂的手术操作,帮助他更彻底地清除胰腺囊肿中的积液及坏死组织。

因此,本次为这位小患者尝试的“医生+达芬奇手术机器人”的新型手术方式可以说是一定程度上汇集了开腹、腹腔镜、内镜超声引导内引流术这三种传统治疗方式的优点。


3个月适应“超能”新肢体 最终实现“人机合一”

“有数据显示,近年来,全球每年由达芬奇手术机器人‘操刀’的手术已经接近100万台。”陆慧敏说,虽然目前国内将机器人运用到胰腺假性囊肿的手术治疗中尚属新颖,但从世界范围看,这种新工具已经进入到了几乎所有外科领域,其中有半数集中在泌尿外科。

“实际上在所有外科里,达芬奇手术机器人可能有非常好的应用。它的优势一方面是实操量比较小,另一方面是相较于其他传统开腹手术、腔镜手术,解剖会更加精细。”陆慧敏举例,操纵机器手臂,外科医生甚至能将一颗葡萄的表皮顺利缝上,或是巧妙地折叠出千纸鹤。

医生操作达芬奇手术机器人机器臂缝葡萄(三倍速)

不过,机器臂毕竟不是长在医生身上,用起来是否会没有“原生配件”顺心呢?

“使用到一定时间,就会有一种‘人机合一’的感觉。”陆慧敏回答,并表示在这套“机器巧手”的帮助下,手术工作或能更加顺利地开展,“有了它,我一个人就可以同时‘使用’3～4个‘手臂’进行很精细的手术。”“除了手上的操作装置,操作台下方还有可以踩踏的‘离合’,可以把镜头拉近拉远,通过几根手指就能控制多个机械臂,这种体验对手术医生来说还是比较舒服的。”

此外,陆慧敏认为医护人员和达芬奇手术机器人的磨合过程并不算困难复杂,一般外科医生能在3个月左右上手,“对于有经验的外科医生来说,学习曲线可能会更短。”


医生+达芬奇手术机器人+5G等技术 挽救生命于千里之外

在这场“医生+达芬奇手术机器人”的手术过程中,主刀医生除了不用触碰到病人,甚至也无需直接看到病人,在医生眼前的屏幕上,裸眼3D技术让病人手术部位及周围的情况纤毫毕现。以此类推,这类手术模式意味着主刀医生不在病人旁边也能操刀手术。

达芬奇机器人手术系统组成(左)及手术场景示意图(右)

“在机器人、5G通信等技术的支持下,目前已经能实现远程手术。”陆慧敏说道。据以往报道,近年我国已在达芬奇手术机器人的辅助下成功完成过多例主刀医生和患者相隔数千公里的远程手术。近期,上海的专家团就利用5G+AI超远程精准国产机器人,为一位远在两千公里之外的宁夏回族自治区,子宫多发肌瘤合并贫血的患者顺利完成了约两个小时的腹腔镜下手术。

可以想象,当未来达芬奇手术机器人得到普及,除了大城市的居民,一些偏远地区的人将也有机会享受到发达地区的高质量医疗。不用长途跋涉到省会城市治病,专家名医的会诊、治疗等都可能远程完成,“这种模式的手术对助手的要求也会降低,就算某些地方医护人员的技术水平不高,也能很好地配合完成手术。”


未来:被赋予AI“灵魂”的机器助手将有更出色表现

聊到机器人,就不能不联想到赋予它们“灵魂”的人工智能(AI)。未来,医生的“机器人助手”可能被“注入灵魂”,发挥更多作用吗?

陆慧敏告诉记者,虽然AI难以代替人类医生,但它用在作为手术助手的机器人手臂上,能有一些不错的表现。他解释,在手术的前、中、后期的许多核心决策都需要医生结合经验、学识、患者个人情况等多种因素给出,但手术中的很多步骤是可以用到AI进行辅助、简化的。

例如,辅助医生判断手术钳里是否有重要血管、组织;自动检测医生的一些操作是否失误;时刻留意病人的生理体征,手术中的出血量等,这样的实时“监控”能让医生更好地把精力集中在手术最关键的位置。此外,记录了手术全程的AI还能在术后为该手术进行评价,辅助医生提高技术,目前陆慧敏团队也在做类似的工作。

事实上,AI技术的确也已经初步应用到了机器臂上,“比如目前我们在操作的两个机器臂如果碰到了一起,就会自动提示并卡死,当机械臂的头端脱离了手术视野,它也会有反馈。”陆慧敏回忆。但AI赋能手术机械臂的进程应不会止步于此。