颠覆传统手术 | 史上第一次机器人做人工耳蜗手术

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时间:2017-03-23 12:13 浏览:
 在3月15日的《Science Robotics》期刊上,来自伯尔尼大学的研究人员宣布,他们完成了一个由机器人辅助的人工耳蜗植入手术,这是有史以来的第一次。

 

机器人手术中

 

手术机器人正以其显著优点和巨大的发展潜力,逐渐成为世界各国普遍重视的发展方向。伴随着技术的发展和新设备的推陈出新,手术机器人占据的市场规模必将不断扩大。

 

机器人的人工耳蜗方案不再需要切开极大的口子,以达到足够的视野和充裕的操作空间。它拥有以往手术机器人的所有优点:创伤小、精度高、稳定性好。但更重要的是,它办到了医生以往难以做到的事。也向人们证明了,在显微手术领域,机器人有着天生的优势。

 

外科手术辅助机从机器人产业发展的角度来看,医疗类机器人具有学科交叉广泛、高新技术应用密集等显著特点,具有高度的战略性、带动性和成长性,其战略地位受到了世界各国的普遍重视。

 

在2013年的美国机器人发展路线图中,医疗机器人被列为机器人领域的第二大重要发展方向;欧盟和日本也都在医疗机器人领域持续加大投入,鼓励医疗机器人的研发。

 

从传统的开刀手术到机器人手术,人类历经了近3个世纪。20世纪80年代,以腹腔镜胆囊切除术为标志的微创手术取得突破性进展,在许多领域取代了传统开刀手术,称为第二代外科手术。进入21世纪,手术机器人得到开发并迅速投入临床应用,被认为是外科发展史上的一次革命,也预示着第三代外科手术时代的来临。

 

目前,全世界已有33个国家、800多家医院成功开展了60多万例机器人手术,手术种类涵盖泌尿外科、妇产科、心脏外科、胸外科、肝胆外科、胃肠外科、耳鼻喉科等学科。

 

在3月15日的《Science Robotics》期刊上,来自伯尔尼大学的研究人员宣布,他们完成了一个由机器人辅助的人工耳蜗植入手术,这是有史以来的第一次。

 

早在2000年7月11日,美国食品和药物管理局(FDA)批准了达芬奇手术系统,使其成为美国第一个可在手术室使用的机器人系统。由Intuitive Surgical公司开发的达芬奇手术系统使用的达芬奇系统使用的技术使外科医生可以到达肉眼看不到的外科手术点,这样他们就可以比传统的外科手术更精确地进行工作。价值1百万美元的达芬奇系统由两个主要部件组成:1、一个用于观察和控制的控制台;2、一个手术臂。在使用达芬奇进行胆囊手术时,在病人的腹部切开了三个切口,直径还没有铅笔的直径大,这三个切口用于插入三个不锈钢杆。这三个杆由三个机器人手臂固定。一根杆装置了照相机,另外两根杆装配了外科仪器,可以解剖和缝合胆囊组织。与传统的外科手术不同,这些仪器不用医生的手直接接触。外科医生站在控制台边,离手术台几十厘米远,透过探视镜向里看,来研究病人体内的照相机发送的3-D图像。图像显示的是手术点以及两个固定在上述两根杆端点上的手术仪器。像操纵杆一样的控制手柄,位于屏幕的正下方,外科医生用来操作手术仪器。每次操纵杆移动时,计算机就向仪器发送电子信号,仪器就和外科医生的手同步移动。

 

在现在的手术室,一般会有两到三名外科医生,一名麻醉师和几名护士,即使是最简单的手术也需要这么多人。大多数外科手术需要将近十来个人在手术室。手外科手术机器人术机器人全部都是自动化的,这会最大限度地减少操作人员。展望一下未来,外科手术可能只需要一名外科医生、一名麻醉师以及一到两名护士。在这个宽敞的手术室中,医生坐在手术室内或手术室外的计算机控制台前,使用手术机器人来完成以前需要很多人才能完成的手术。

 

使用计算机控制台从稍远的地方进行手术开创了远程手术的概念,就是让医生从离病人很远的地方来进行精密的手术。如果医生不用站在病人的身旁进行手术,而是在离病人几十厘米远的计算机台旁远程控制机器人手臂,那么下一步将是从离得更远的位置来进行手术。如果可以使用计算机控制台来实时移动机器人手臂,则在加利福尼亚的医生就可以对身在纽约的病人进行手术。远程手术的主要障碍就是医生手的移动和机器人手臂做出的反应之间的时间延迟。当前,医生必须与病人同在一室,以便机器人系统可以根据医生手的移动快速做出反应。

 

手术室中人员的减少以及医生可以远距离对病人进行手术减少了医疗保健的费用。除了成本效益高之外,机器人手术还有比传统手术更优越之处,包括更加精确以及减少病人创伤。例如,心脏搭桥手术现在需要在病人的胸口“切开”一个30.48厘米长的切口。而如果使用达芬奇或ZEUS系统,可能是在胸口处做三个切口来进行心脏手术,每个切口直径仅有1厘米。因为外科医生做手术时切口非常小,而不是沿着胸口向下的很长的一个刀口,病人受的痛苦也会少一些、流血也会减少,恢复的就快一些。

 

机器人还使医生在长达几个小时的手术过程中节省了体力。外科医生在如此长的手术过程中会很疲惫,结果可能手会颤动。即使最稳定的人手也比不上手术机器人的手臂。达芬奇系统经过程序设定可对手的颤动这个缺点进行补偿,因此如果医生的手颤动,计算机会忽略此颤动,使机械臂保持稳定。

 

手术机器人系统对于微创外科手术来说是革命性的创新。不仅更大程度上的减小了手术创伤,提高了医生的效率,更重要的是提高了手术效果,为推进微创外科手术的进步提供了更多的可能性。

 

对患者来说,手术机器人系统的典型优势在于:(1)微创手术使创口最小化(单个创口直径为25px);(2)手术失血量或输血必要性减少;(3)减少麻醉需求量和感染风险;(4)康复时间缩短、住院天数减少。

 

对主刀医生来说,手术机器人系统的优势在于:(1)提供立体手术视野,清晰准备地位手术目标点位置;(2)手术器械上的关节腕具有多个活动自由度,更加灵活,拓展了手术人员的操作能力,提高手术精度,且能消除不必要颤动,突破手术操作空间局限;(3)主刀医生个人能完成一个电视腔镜手术团队的工作,优化人力资源;(4)主刀医师采取坐姿进行系统操作,有利于长时间复杂的手术。

 

虽然说手术机器人比人手有一些优点,但是要用自动化的机器人在没有人参与的情况下对人体进行手术,还有很长的一段路要走。但是,随着计算机能力和人工智能的发展,在本世纪将会设计出一种机器人,可以找出人体中的异常,进行分析并校正这些异常而不需要任何人指导。


 

 


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