□ 撰文 | 李娟
4个不足1厘米的小孔,3个器械臂和1个摄像臂分别插入其中,细如发丝的血管、胆管被成功分离,240克肝脏从不足10厘米的切口取出。
人手做不到的事,机器人做到了。2014年2月,上海中山医院成功完成活体肝移植达芬奇机器人取供肝手术,从妈妈体内取出的240克肝脏被移植入患有先天性胆道闭锁、肝脏严重纤维化的宝宝体内。
这是亚洲首例由达芬奇机器人完成的取供肝手术。
在中国,目前已有14家医院共配置达芬奇18台。截止2013年底,其累计完成手术6535例。其中2013年2984例,2012年1546例,2011年808例,年手术量连续两年同比增长91%。
医生操作达芬奇机器人动手术
在好莱坞大片中,机器人往往聪明绝顶、技能高超,甚至具备人类的情感。《机械公敌》里妄图控制人类世界的“薇琪”、《人工智能》中极度渴望被爱的“大卫”……他们共同构成人类对机器人的想象。
现实中,机器人的发展水平还远未达到电影中的水平,更多的是在某个特定领域为人类提供精确、方便的服务。
与其他产品不同的是,机器人的研发需要巨额资金,加之研发周期漫长,投入往往由各国政府买单。航空航天、军事防御等领域成为机器人扎堆的地方,各式无人驾驶飞机、空间探测器、水下机器人、核工业用机器人……层出不穷。
机器人如此“高大上”,老百姓享受高科技成果的那一天是否真的遥不可及?其实,越来越多的民用产品正在打破军事、工业机器人对应用市场的垄断局面,让机器人从“高精尖”的神坛上走下,慢慢融入大众生活——外科手术类医疗机器人就是其中代表。
由于机器人技术在外科手术规划模拟、微损精确定位操作、无损伤诊断检测、患者安全救援与无痛转运、康复护理及医院服务等方面的优势,业界人士将医疗机器人大致分为救援、手术、转运、康复及医院服务等五大类。
最早的手术机器人同样是为了满足军事医学目的,便于处在战争、核或生化威胁等危险环境中的军事人员接受医疗服务。
1986年,美国IBM的Thomas J. Watson研究中心和加州大学开始合作开发、并于1992年成立了Integrated Surgical Systems公司,推出第一个被FDA通过的手术机器人——ROBODOC系统。该系统可完成全髋骨替换、髋骨置换及修复和膝关节置换等手术,髋关节置换过程中,它对股骨的调整精确度达到96%,手工精确度只有75%。
同在1992年,瑞士洛桑大学推出MINERVA机器人,它是最早能提供实时影像引导的系统,可进行无框架立体定向手术。但由于利用率不高,两年后研究停止。
真正促使手术机器人走向商业化道路的,是1994年由美国Computer Motion公司研制出的伊索(AESOP)系列机器人——一种可由手术医师声控的“扶镜”机械手,以避免由于扶镜手生理疲劳所造成的镜头不稳定。1997年,伊索在比利时布鲁塞尔完成了第一例腹腔镜手术。
到1998年,Computer Motion公司再推出的宙斯(ZEUS)系统、Intuitive Surgical公司研发的达芬奇(da Vinci)系统、endoVia公司研发的Laprotek系统三足鼎立,瓜分外科手术机器人市场。
如果用传统外科手术方法为这位妈妈取肝会怎样?患者要承受肋缘下切人字形切口,一边约 15厘米,另一边20厘米,且肌肉全部要切断。
切口大意味着损伤重、出血多、感染风险高。如何减少器官供者痛苦、降低手术风险,是活体器官移植手术一直追求的目标。
手术机器人从一开始,就是奔着这个目标去的。1997年,宙斯在一台输卵管重建手术中就已初现微创优势,患者腹部只有几个筷子粗细的小切口供内窥镜和机械臂出入。
再说功能上更为强大的达芬奇,不仅切口细小,且内窥镜还能传回高清3D视频为主刀医生创造钻进患者肚子的“即视感”;数字变焦功能使其能在不继续向患者体内推进的情况下,将手术视野放大10倍以上。
什么解剖结构、组织分层,通通一清二楚,不在话下,看得清自然更有准头。
那普通的内窥镜手术不是也能让医生“身临其境”吗?还真不一样。直觉外科公司研发负责人凯瑟琳·摩尔女士曾展示过一段视频,一位已有3000小时腹腔镜手术经验的外科医师在用器械做缝合手术时,仍显笨拙。为什么?
首先,内窥镜剥夺了医生直接使用工具的直觉,却没给他们3D立体感;其次,腹腔镜技术难度远超预期,学习曲线很长。
达芬奇在视觉上拓展医生术野的同时,3D影像弥补了2D平面影像欠缺的距离感。此外,身高近两米的达芬奇,“手艺”却精细得可以操作绣花针。
与人的手臂一样,达芬奇机械臂也有肩、肘、腕三个关节。然而人体的肩、肘、腕,活动角度十分有限,当到达极限时动作就必须重新调整。而达芬奇不需要:三个关节,可以上下左右任意移动。
最神奇的是达芬奇7自由度的“EndoWrist”手腕。虽然直径只有0.5-0.8厘米,但却比人手灵活得多。
人手上下翻转角度最多180度,而达芬奇的手腕可以自由旋转540度,能够在狭窄的人体胸腔、盆腔中自由弯曲、旋转,实施抓持、切割、缝合、打结等动作。
此外,达芬奇的手也不只一种形态。为了满足不同的手术操作需求,达芬奇“手”的品种丰富多样。超声刀、电凝刀、剪刀、镊子、钩子……用以开胸、缝合、止血……传统手术器械退居二线,成为替补。
虽然拥有高超技术,但人毕竟是人,无法克服手臂的生理性震颤。达芬奇则滤除了这些不必要的颤动,用机器的稳定性使手术全程处于更安全、更精准的状态。
在达芬奇的帮助下,活体器官移植手术追求的目标正逐步达成:切口变小、创伤减少、出血降低、血管损伤减轻。
更重要的是,机器人的帮助使传染病患者的手术也更容易、更安全。如艾滋病患者全身免疫功能低下,难以耐受大创口手术治疗,达芬奇完全克服了这一点。
此外,传统手术过程中,医生需要做很多防护措施,既影响视线,也影响手感,在某些突发状况下,可能根本无法防范感染。而机器人手术过程完全处于患者腹腔内,基本能够防范病毒以血液和体液方式传播,保障医生安全。