世界机器人大会今启幕,手术机器人前景无限

2016世界机器人大会今日在北京启幕,大会以“共创共享共赢,开启智能时代”为主题,普及机器人融入民生,成就机器人界“奥运会”。目前,机器人应用非常广泛,从汽车生产车间,到医院的手术台上,均有所应用。本文以达芬奇手术机器人为例,回顾一下机器人在手术室中的应用。


(图片来自网络)

手术机器人应需求而陆续登场

机器人应用于医疗,被很多人津津乐道,因为手术的复杂难度,让外科医生渴慕到,如果有一台精细的、辅助医生胜任不同手术的机器人,那么它将立马获得认可。达芬奇手术机器人便是其中的一例。

(在美国,手术机器人手术量近年来呈上升增长趋势,图片来自网络)

机器人手术是一个新的以及令人激动的领域,某种程度上说,该领域发展之所以如此迅速,是由炽热的市场所导向的。大大小小的医院之所以引进价格不菲的手术机器人,这是它们被手术机器人的微创手术所吸引,这种给患者带来创伤小,感染风险小,并给医生减轻极大负担的备受青睐。一开始它们应用于泌尿以及妇科方面的手术,后来应用于头颈部等复杂的手术。

世界上第一台手术机器人Arthrobot,诞生于1983年。为此《国家地理》还拍摄了一部纪录片。在目前流行的手术机器人达芬奇机器人出现之前,市场上就已经流行了几款手术机器人,它们大多都是专门应用于某一类型的手术,使用范围相对比较受限。如1985年至1992年间,PUMA 560机器人、PROBOT、ROBODOC先后出现,之后就是Intuitive Surgical公司研发的、现在主流的手术机器人达芬奇机器人的出现,它广泛应用于不同场景下手术,从而使其迅速占领各大医院的手术室。Intuitive Surgical公司创立于1995年,它将一种原本被遗弃的远程医疗技术,应用于达芬奇手术机器上,于是就成为了现在的手术机器人。

2000年,美国食品与药品监督管理局(FDA)批准了一种叫达芬奇手术机器人(da Vinci robot)的医疗设备,该医疗设备由美国公司Intuitive Surgical生产,它精细地设计,以至于它能够胜任各种微小的手术,可应用于前列腺、心脏微创手术修复等应用。

(图为达芬奇手术机器人系统,图片来自网络)

达芬奇手术机器人可分为操作台、病人躺卧台以及可视系统,之所以需要一个操作台,是因为它仍需外科大夫通过控制台来进行操作,也就是说达芬奇机器人并非是全自动机器人,它需要人为控制操作,从而可辅助外科大夫进行精细化的手术操作。

该系统之所以取名为达芬奇机器人,是因为文艺复兴时期意大利伟大的画家列奥纳多·达·芬奇(Leonardo da Vinci)通过人体解剖第一个绘制出一种叫“机器武士”的机器人,因此为了纪念达·芬奇在这一领域的杰出贡献,该系统被命名为达芬奇机器人。

目前,全球拥有数千台达芬奇机器人,它的造价非常昂贵,每台达芬奇机器人的售价大概在200万美元。此外,达芬奇机器人的维护成本也非常昂贵,一旦坏了,也需要源源不断地投入,才能够维持其继续工作。

近年来,我国各大医院也开始购置这种设备,因为在微创手术方面,它拥有人类所无法比拟的优势:能够减少感染,并且不会像人一样有疲劳感。截至2012年,达芬奇机器人大概做了20万例,而且主要手术是在美国进行的。

心灵手巧的手术机器人

有医生形容,“操作达芬奇机器人有些像驾驶迈凯伦一样”,是这样的吗?事实上,为了更好直观的展示手术机器人如何心灵手巧,工作人员也是使用各种方式来展示。下面我们将欣赏一下,这些机器人是如何突破人体的生理极限范围,从而实现精细化操作。

(用手术机器人来进行艺术创作,绰绰有余)

(手术机器人灵活的手指,能够胜任绘画)

(手术机器人可以玩迷你版的乐高玩具)

机器人手术真的安全吗

2014年,全球约57万例手术使用了达芬奇手术机器人,这一数据要比2009年高178%。机器人手术发展如此迅速,以至于Medrobotics、SOFAR、Titan Medical和TransEnterix等公司纷纷开发出自己的产品,目前他们的部分产品,已被或者正被FDA批准上市。美国是达芬奇机器人应用的主要国家,约有1/4的医院至少有一台达芬奇手术机器人,且占据了全球达芬奇机器人市场的67%,手术量的79%。但使用达芬奇机器人进行的手术,平均而言费用约提高了3000至6000美元。况且,我们仍缺乏全面评估机器人手术的安全以及效果。

位于芝加哥的Rush University医学中心曾做了一次调查。研究者在数据库中调取了相关数据,发现在超过10000例已纪录的报告中,有约1500例手术会有明显的副作用,每10万例手术会有550次不良反应事件。

去年,麻省理工科学评论公布了一份报告,称达芬奇手术机器人在进行手术时,可能会带来感染。2000年至2013年间,由于机器人手术带来的死亡事件多达144人次,在心血管手术上带来的问题,要比其他医疗手段高10倍的风险。

(达芬奇机器人手术量的不断上升,也逐渐凸显它可能带来的安全隐患,图片来自网络)

(目前手术机器人引起事故的主要原因分析,图片来自网络)

据调查发现,这些死亡事件大约60%是由机械的医疗事故造成的,剩下的40%是由于医生的操作不当或者由于手术本身存在的风险而导致。研究者还发现,心血管、头颈部手术方面风险更大,这是因为这些手术更加复杂,且与医疗人员的经验和熟练程度有关。由此,对于这些机器人设备生产厂商来说,他们均有很大的提升空间,减少不良事件的发生。

回过头来,我们也不得不承认,在一些精细的手术上,手术机器人会做得比人类更好。它们非常精准,能够到达人类手臂或手指无法到达或操作的部位。它们还能尽量减少病患的痛苦,提高患者的存活率。在未来微创手术将会成为主流的大背景下,未来手术机器人会拥有更大的发展前景。

(作者:纪十,科普写作者,科技观察者,原创作品,转载请注明出自知识就是力量微信公众号)

编辑:姚迪

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