IT時報記者 毛宇
你能想象一臺機(jī)器人操刀手術(shù)的場景嗎？當(dāng)一臺手術(shù)機(jī)器人在手術(shù)臺上精準(zhǔn)操作，仿佛擁有“上帝之手”，不僅提高了手術(shù)的精確度，還為患者帶來了更高質(zhì)量的醫(yī)療服務(wù)。這種科技的力量，正一步步推動醫(yī)療技術(shù)的進(jìn)步，逐漸改變?nèi)藗儗︶t(yī)療的認(rèn)知和期待。
9月8日，2024浦江創(chuàng)新論壇青年創(chuàng)新講壇上，年輕的醫(yī)學(xué)技術(shù)創(chuàng)新者們帶來了一系列關(guān)于醫(yī)療機(jī)器人的精彩演講。
上海第九人民醫(yī)院的口腔科醫(yī)生劉劍楠分享了他的團(tuán)隊(duì)如何利用數(shù)字技術(shù)重塑頜面外科手術(shù)；上海交通大學(xué)附屬第九人民醫(yī)院的骨科醫(yī)生張經(jīng)緯介紹了他們自主研發(fā)的“鴻鵠”膝關(guān)節(jié)置換機(jī)器人，已經(jīng)在國內(nèi)71家醫(yī)院投入使用，并成功進(jìn)入國際市場……機(jī)器人正以前所未有的速度推動著醫(yī)療領(lǐng)域的變革。
仿真訓(xùn)練：“天上一日，地上一年”隨著材料科學(xué)的進(jìn)步和人工智能技術(shù)的融合，手術(shù)機(jī)器人正在從最初的粗獷工具轉(zhuǎn)變?yōu)楦叨戎悄芑木茉O(shè)備，全球醫(yī)療機(jī)器人的應(yīng)用已很常見。
“手術(shù)機(jī)器人的發(fā)展已經(jīng)達(dá)到一個新高度。”講壇上，同濟(jì)大學(xué)副教授、博士生導(dǎo)師齊鵬表示，“從最早的開腹手術(shù)到現(xiàn)在的自然腔道手術(shù)，手術(shù)器械的演變不僅使創(chuàng)傷減小，還極大地提升了手術(shù)的精確度。”
當(dāng)下，主流的達(dá)芬奇手術(shù)機(jī)器人已經(jīng)能在醫(yī)生的操控下完成精細(xì)操作，而最新的研究成果則朝著更高層次的自動化邁進(jìn)。
根據(jù)弗若斯特沙利文的資料，全球手術(shù)機(jī)器人市場由2015年的30億美元增至2020年的83億美元，復(fù)合年增長率為22.6%。預(yù)期全球手術(shù)機(jī)器人市場將繼續(xù)快速增長，并可能于2026年達(dá)到336億美元。
中國手術(shù)機(jī)器人市場仍處于早期發(fā)展階段，但潛力巨大。預(yù)計(jì)將以44.3%的復(fù)合年增長率快速增長，于2026年達(dá)到38.402億美元。
眼下，研究人員正在嘗試讓機(jī)器人具備自我學(xué)習(xí)的能力，從而在虛擬環(huán)境中模擬并優(yōu)化真實(shí)的手術(shù)過程。
“我們正在探索一種全新的訓(xùn)練模式。”齊鵬解釋，“技術(shù)推進(jìn)方向有兩方面：一是虛擬現(xiàn)實(shí)中數(shù)字孿生技術(shù)的發(fā)展，二是對機(jī)器人學(xué)習(xí)的算力支撐，通過在虛擬環(huán)境中加速訓(xùn)練，如同‘天上一日，地上一年’，可以大幅提高機(jī)器人的學(xué)習(xí)效率。”
不過，盡管手術(shù)機(jī)器人取得了顯著進(jìn)步，其應(yīng)用仍然面臨諸多挑戰(zhàn)。
最難的便是如何跨越實(shí)驗(yàn)室到臨床應(yīng)用之間的“鴻溝”，首要解決的是技術(shù)瓶頸，尤其是在生物醫(yī)學(xué)與工程技術(shù)的交叉領(lǐng)域，如何確保手術(shù)機(jī)器人在復(fù)雜人體內(nèi)環(huán)境中的安全性和穩(wěn)定性，成為亟待解決的關(guān)鍵課題。
“磁控導(dǎo)絲在實(shí)驗(yàn)室里表現(xiàn)良好，但在實(shí)際臨床應(yīng)用中，面對高速流動的血液，性能會受到很大影響。”齊鵬指出，“我們必須找到一種方法來克服這些困難，確保技術(shù)的可靠性和有效性。”
國產(chǎn)骨科手術(shù)機(jī)器人成功出海你能想象機(jī)器人站在手術(shù)臺上為患者進(jìn)行手術(shù)嗎？
1985年，工業(yè)機(jī)器人首次應(yīng)用于臨床，時至今日，機(jī)器人在骨科手術(shù)中發(fā)揮了重要作用。但第一臺中國骨科機(jī)器人上市已經(jīng)是2016年，彼時是以脊柱手術(shù)為主。骨關(guān)節(jié)炎是一種常見的退行性疾病，會嚴(yán)重影響患者的生活質(zhì)量。而傳統(tǒng)手術(shù)難以保證足夠的精確度，手術(shù)機(jī)器人的加入顯著提高了手術(shù)的成功率和患者的滿意度。
“我們自主研發(fā)的‘鴻鵠’膝關(guān)節(jié)置換機(jī)器人，正是為了應(yīng)對這一挑戰(zhàn)而誕生的。”青年創(chuàng)新講壇上，上海交通大學(xué)附屬第九人民醫(yī)院副主任醫(yī)師張經(jīng)緯如是介紹這個始于咖啡館里一次思想碰撞的項(xiàng)目。
國產(chǎn)鴻鵠膝關(guān)節(jié)置換機(jī)器人由上海九院骨科和上海微創(chuàng)醫(yī)療集團(tuán)共同研發(fā)而成，整個團(tuán)隊(duì)從最初的6人擴(kuò)展至如今的60多人。8年來，“鴻鵠”歷經(jīng)三代更迭，不僅成為“國產(chǎn)之光”，在國內(nèi)71家醫(yī)院得到了應(yīng)用，還成功進(jìn)入國際市場，其中包括美國和歐洲的多家頂尖醫(yī)療機(jī)構(gòu)。
不過，張經(jīng)緯坦承，當(dāng)前技術(shù)仍然面臨幾個痛點(diǎn)。“首先是手術(shù)效率問題，盡管手術(shù)操作時間已經(jīng)大幅縮短，但手術(shù)室的整體占用時間仍然較長，這限制了機(jī)器人在繁忙手術(shù)室中的應(yīng)用。”此外，多功能性不足和成本也是亟待解決的挑戰(zhàn)。“目前，機(jī)器人大多只能完成單一類型的手術(shù)，在經(jīng)濟(jì)上并不劃算。我們正致力開發(fā)的多功能機(jī)器人，希望能滿足多種手術(shù)需求。”張經(jīng)緯表示。
此外，團(tuán)隊(duì)正努力讓這臺機(jī)器人更小型化、更智能化。“未來，我們希望手術(shù)機(jī)器人不僅能夠在醫(yī)生的遠(yuǎn)程操控下完成手術(shù)，還能在一定程度上實(shí)現(xiàn)自主操作。”張經(jīng)緯設(shè)想，在醫(yī)療資源匱乏的地區(qū)，通過遠(yuǎn)程控制技術(shù)，手術(shù)機(jī)器人能夠?yàn)楦嗷颊咛峁└哔|(zhì)量醫(yī)療服務(wù)，從根本上解決全球醫(yī)療資源均衡的難題。
數(shù)字技術(shù)賦能重塑頜面熠熠生輝的醫(yī)療機(jī)器人技術(shù)還被探索至口腔頜面外科。不同于一般人們印象中的“牙醫(yī)”，口腔頜面外科醫(yī)生專注于復(fù)雜的口腔腫瘤手術(shù)。
在青年創(chuàng)新講壇上，上海第九人民醫(yī)院的劉劍楠醫(yī)生深入講述了數(shù)字技術(shù)如何在口腔頜面外科手術(shù)中發(fā)揮作用。通過數(shù)字化手段，不僅可以幫助醫(yī)生更準(zhǔn)確地定位病變區(qū)域，還可以通過虛擬仿真優(yōu)化手術(shù)方案。
團(tuán)隊(duì)開發(fā)了一套基于人工智能的篩查系統(tǒng)，通過面部識別、語音識別和下頜運(yùn)動軌跡捕捉等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程口腔腫瘤智能篩查。
“我們開發(fā)了一款小程序，病人在家通過掃描面部、發(fā)出特定聲音，系統(tǒng)就能初步評估是否有口腔腫瘤的風(fēng)險，并建議進(jìn)一步檢查，”劉劍楠說。這一系統(tǒng)不僅提高了早期診斷的準(zhǔn)確性，還大大降低了醫(yī)療資源的壓力。
在診斷方面，團(tuán)隊(duì)整合了CT、MRI等多種影像數(shù)據(jù)，通過深度學(xué)習(xí)算法實(shí)現(xiàn)了腫瘤的自動分割和診斷。通過算法能夠自動識別并區(qū)分腫瘤的良惡性，這對于制定治療方案至關(guān)重要。
為了實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)的截骨，團(tuán)隊(duì)還研發(fā)了一套手術(shù)機(jī)器人系統(tǒng)。“手術(shù)機(jī)器人可以在醫(yī)生的引導(dǎo)下，實(shí)現(xiàn)非常安全和平穩(wěn)的截骨，”劉劍楠說，“我們借鑒了中國古代的榫卯結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)了一種新型的固定方法，通過燕尾榫的結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)骨骼的自然固定，無需使用鈦板鈦釘，避免了二次手術(shù)的麻煩。”
然而，與鴻鵠相似的問題是，手術(shù)機(jī)器人的應(yīng)用雖然提高了手術(shù)的精確度，但手術(shù)室占用時間和成本仍是問題，如何讓手術(shù)機(jī)器人更加智能化，是這些年輕團(tuán)隊(duì)迫切想解決的問題。
“未來的手術(shù)機(jī)器人將是醫(yī)生的最佳拍檔，”齊鵬滿懷期待地說，“不僅能協(xié)助醫(yī)生完成復(fù)雜的手術(shù)操作，還能在一定程度上減輕醫(yī)護(hù)工作壓力，讓更多患者受益。”
