5G超遠程手術: 千裡之外 妙在纖毫
9月7日，青島大學附屬醫院副院長牛海濤操縱“高手S”機器人進行超遠程手術。受訪者供圖9月7日，在安順市西秀區醫院，“高手S”正在對實驗豬進行手術。 受訪者供圖
“高手S”的研發團隊在演示醫用機器人的利用法子。王翀鵬程 攝
【編者按】 9月7日，經青島、安順兩地醫院互助，通過5G網絡技術和我國自立原研手術機器人遠程應用，樂成為實驗動物實施了全世界首例5G超遠程機器人腹腔復雜手術。
據媒體報道，本年，操纵5G技術，中國在遠程醫療領域創造了多項“世界初次”的冲破。
本年3月，解放軍總醫院樂成完玉成國首例基於5G的遠程人體手術——遠在海南的神經外科專家通過5G網絡傳輸的高清畫面遠程操控手術器械，為身在北京的患者實施了帕金森病“腦起搏器”植入手術。
本年6月，北京積水潭醫院操纵5G技術，同時遠程操控兩台骨科手術機器人，為浙江嘉興和山東煙台的兩名患者實施手術。這也是全世界首例骨科手術機器人多中間5G遠程手術。
這些手術的順利實施，標志著我國5G遠程醫療與人工智能應用達到新高度。
一塊暗紅色、帶著顆粒質感的器官出現在屏幕上，隻從形狀上就可以清楚辨别，那是豬的肝臟。用圓柱形的手術器械輕輕一推，像一塊富有光澤的果凍，在白色的器官組織上摆布滑動。
“現在把擋著膽囊的肝切掉。”主刀醫生郭衛東對著屏幕，向助手醫生下達指令。
肝臟的一角被圓角的鑷子夾住了，兩三厘米長的手術剪從屏幕右邊伸進來，一開一合，鮮紅色的血從暗语滲出來。
9月7日，青島大學附屬醫院。身著綠色手術服的郭衛東此時正坐在會議室裡，戴著一副黑片眼鏡，推動著眼前的兩根操作杆。
沒有手術帽、口罩和橡膠手套，也沒有任何防護东西，手術所必要的，隻有眼前那台帶著顯示屏的白色機器。而“患者”，此時正躺在貴州省安順市西秀區醫院的手術台上，接管著這台超過3000公裡的遠程手術。
白色機器和遠在貴州的機械臂，是一套系統，名叫“高手S”，是首台中國自立研發的外科手術機器人。它能應用於泌尿、婦科、外科等多個部位，可以完成對直徑1毫米如下的微細血管剝離、剪切、修整、縫合、打結等各種操作。
今朝，這款機器已經輔助醫生樂成完成為了幾百例動物實驗，在中南大學湘雅三醫院進行臨床試驗階段，完成為了103例人體手術。
“未來，患者不消再為看病東奔西走，或許在家裡，就可以接管來自全國各地權威醫生的診斷和治療。”青島大學附屬醫院副院長牛海濤說。
一台“高手”，將手術刀延长到千裡以外。
“奥妙的機械手”
9月7日，青島大學附屬醫院副院長牛海濤六點多就到醫院了。換上綠色的手術服，上午，他要進行一場特别的手術。他已經為此准備了一個多月。
醫院的會議室裡，技術員正在調試當天手術所需的儀器。那是一個白色的操作台，一米摆布的高度，兩三人寬，這是“高手S”的一部門。“高手S”意為“奥妙的機械手”，是我國首款自立研發的手術機器人。它由兩部門組成，操作台是大腦，還有一個白色身子和機械手臂。通過網絡連接，大腦能節制身子和手臂進行手術。
與此同時，貴州省安順市西秀區醫院的遠程會議室裡，一隻50千克重的白色黑花豬被搬上了不鏽鋼手術台。麻藥正在起效，豬再也不亂動亂叫了，它的眼睛瞇成一條縫，任由醫生給它插上尿管。綠色的手術衣罩住了它絕大部門的身體，隻露出一塊銀白的肚皮。
依照計劃，牛海濤要和肝膽胰外科醫生郭衛東接力，用5G網絡連接“高手S”的兩個部門，為這隻花豬實施腎臟、膽囊和膀胱切除手術。從青島到貴州安順，直線距離近3000公裡，相當於橫穿了整條“茶馬旧道”。
“開始吧。”上午九點，牛海濤看了眼大屏幕，向身在貴州手術現場的兩位助手醫生——楊學成和駱頭皮按摩器生髮,磊下達指令。他們都是青島大學附屬運彩開盤時間,醫院泌尿科的醫生，四天前，為做術前的最後准備來到貴州。
第一個手術要做腎臟切除。豬側躺著，左後腰上被切了三個兩厘米摆布的小孔，三隻機械手臂插在上面，帶著前真個手術东西伸進了豬的腹腔。不到一分鐘，機械手臂上連接的腹腔鏡就把豬肚子裡的情況投射到牛海濤眼前的顯示屏上了。
戴上3D眼鏡看，恍如能觸碰着器官。這是“高手S”設計的一大亮點，獨創的開放式立體圖像系統，保証醫生利用的舒適度。
牛海濤往前挪了挪坐位，雙手握上操作杆，小臂的肌肉線條逐漸清楚。機械手臂的操作必要調動手段和手指的气力，經過長時間練習的醫生才能准確把控，保証手術的精准度。
操作杆上有兩個“機關”，一個位於操作杆下端，由中指、無名指和小指節制，輕輕按住操作機械臂移動﹔另外一個在上端，像個小蘑菇，用拇指和食指捏住，能完成夾取、切斷等動作。
圍觀的人群安靜了，所有人的眼睛都定格在大屏幕上。屏幕中，手術器械在緩慢移動。兩三厘米長的鑷子撥開了花豬黃色的脂肪組織，然後夾住緊貼腎臟的後腹膜微微拉拽起來，這層白色的薄膜就變得更透了然。一個帶著手術剪的機械臂從右邊挪過來，在薄膜上劃過，挑出一個口兒。腎臟就隱藏在這層膜下面。
屏幕中旋轉的3D透視模子能幫助醫生更好领會豬的構造。黃色的腎臟兩側，緊貼著樹杈一樣的動脈和靜脈。在切除腎臟的過程中，稍有失慎就會碰着血管。
铰剪緩緩向前劃動，像行駛在平靜水面的划子，走過的处所，留下兩條明顯的分界線。“高手S”的前端機械臂能實現7個自由度旋轉、彎折，比拟人手操作的局限性，在狹窄的內腔裡，機械臂表現出獨有的優勢。
深紅色的腎臟露出來了。牛海濤活動了下手指。這個間隙，楊學成和駱磊把沾到血的內窺鏡掏出進行洗濯。這是微創手術中常見的步驟，為的是保証主刀醫生隨時看到清楚的畫面。
鉗子、鎖扣將腎臟周圍的動靜脈結扎，切斷輸尿管，操作一氣呵成。八分鐘後，那兩個芒果狀相連的器官和身體分離，第一項手術結束。
接著，由郭衛東接力，用“高手S”實施了膽囊切除術和膀胱切除術。“之以是設計這兩個項目，因為膽囊切除術是微創手術中最經典的一例，而膀胱切除術因為步驟繁瑣，增长了難度系數。”郭衛東說。
上午十一點三十分，這例操纵我國自立研發機器人進行的全世界首例5G超遠程手術宣樂成功。
“舶來品”引發的轟動
這並不是牛海濤團隊和“高手S”系統的第一次互助。本年6月16日，他就操作“高手S”，給威海的一頭實驗豬做了腎臟和膽囊切除手術。
“還可以更靈活些，但現在應用得手術中彻底沒問題，精准度和操作性都值得等待。”術後，牛海濤說。
其實用機械臂進行微創手術並不是中國獨有的新技術。上世紀八十年月，美國就研發出一款名為“達芬奇”的外科手術系統。因其設計靈感來源於聞名畫家列奧納多·達芬奇在1459年設計的仿人型機械，是以取名“達芬奇”。
這項技術研發的最初目标是應用在軍事領域和航天領域。它由操作台、機械臂和成像系統三部門組成，四條機械臂的構造像一隻大蜘蛛。
後來，這隻“蜘蛛”讓醫生們發現了微創手術的“新弄法”。
2006年，中國人民解放軍總醫院（原301醫院）引進了第一台“達芬奇”機器人。
“達芬奇”引進301醫院時，在醫院引發了不小的轟動。醫生護士們都跑來圍觀。2013年，時任該院血汗管外科主任的高長青在接管《21 CBR》採訪時詳細回憶了當年的場景：學習理財,“機器上所着名稱都是英文，必須先將所有的說明都翻譯成中文。此外，試驗操作達芬奇不克不及是正常上班時間，放工後，團隊一块兒在實驗室用豬心反復做試驗。”
2007年1月15日，高長青操纵達芬奇，給一名來自石家庄的病人實施了微創心臟手術。這例手術被稱為“亞洲第一例全機器人不開胸微創心臟手術”，當天，中心電視台直播了這條新聞。
相對於醫外行持器械進行的微創手術，多自由度旋轉的機械臂就顯得遊刃有余了，這也使得不少復雜的手術變得簡單。最經典的就是前列腺手術。
“前列腺在內腔的最裡面，以古人手持器械做手術，很費勁，有時候手得一向擰著。”郭衛東介紹，“機械的靈活度更大，就轻易多了。”還有手震顫過濾功效，消除醫生因長時間作業出現的手部顫抖。
牛海濤稱，手術機器人的費用並不在醫保的報銷范圍內，醫院依照項目自行定價。相對於人工手術，同類手術用機器人完成，費用要多幾萬元。“但即使如斯，還是有不少患者選擇利用機器人，覺得更平安。”
“高手”出生避世
作為独一一款用於微創手術的機器人系統，很長一段時間內，“達芬mlb戰績,奇”壟斷了全世界市場。這也直接導致，在國內每台“達芬奇”2000多萬的售價一向高居不下。并且它的配套耗材都屬於高值耗材，這也在無形中增长了本錢。“達芬奇”的各項專利保護也給自立研發帶來不少限定。
“是以，‘高手S’的出現，更多的意義在於冲破了‘達芬奇’的壟斷場合排場，也改變了我們國家微創手術機器人單純寄托進口的場合排場。”參與研發的威高集團總經理王炳強說。
2012年，第一代具备自立知識產權的微創外科手術機器人系統問世，它被取名“高手S”。
“高手S”是一個有三條胳膊的機械儀器，和“達芬奇”一樣，能完成微細血管的剝離、剪切、縫合和打結等各種手術操作。在最初的設計上，立體成像系統沿用了美國機器人“立體圖像觀察窗”的設計。那是一個類似暗箱的裝置。每次做手術時，醫生在機器人前面坐好，頭向前伸，臉臥進觀察窗裡，透過兩個小孔，就可以看到腹腔鏡反饋出來的立體圖像。可是，隻要頭離開觀察窗，紅外線射線感應開關自動關閉，機械臂就遏制事情了。這讓做手術的醫生十分辛劳。他們要一向連结駝背伸長脖子的姿勢，有時候幾個小時的手術下來，脖子僵直得嘎嘣嘎嘣響。
“你們這個東西不惬意。”有醫生反應。研發團隊馬上著手改進，最後把“立體圖像觀察窗”改成為了3D顯示屏。這樣看屏幕就簡單多了，像平時看電腦。
若何使設備更輕便也是研發團隊面臨的難題。“最初設計的機械臂操作空間不夠，手術床必定要嚴格依照機器人的脱手结構擺位，稍差一點，手術中便可能出現危險。手術前調位置就要弄一個小時。”研發人員稱，經過一年多的調整，才有了現在的第三代“高手S”。
結構方面，分歧於“達芬奇”“一個身子帶動四隻手臂”的設計，“高手S”是“一隻手臂兩根手指”，相對於粗壯的手臂，手指更細、關節更多，彎折的角度更大，更靈活。
“手指”的設計也減輕了機器的重量。它總重隻有300千克，并且機械臂台可以隨意移動。比拟1.3噸重、隻能固定在手術室裡的“達芬奇”，“高手S”輕便、自由許多。“做完手術，經過消毒，馬上能推到下一間手術室。”
延长千裡的手術刀
“將微創手術機器人技術應用於遠程手術，外科醫生便可以不受地區限定為病人實施手術。這是機器人手術系統的潛在優勢，也是遠程醫學中最為復雜的部門。”王炳強稱。
2000年先後，國外就有遠程手術的案例。聞名的“林赤手術”，就是操纵手術機器人系統，完成為了從美國到法國的遠程膽囊切除術。國內的科研機構也開展了遠程機器人系統钻研。2006年，北京積水潭醫院操纵自立研發的機器人輔助進行了骨科手術。
“但和腹腔外科手術比拟，腦科手術和骨科手術的技術请求略低。”一篇發表在《腹部外科》雜志上的文章對此作了詳細說明：“腦科手術和骨科手術不必要全程不間斷的實時手術視頻傳輸遠程操作，對網絡延時的请求不大，對數據傳輸的请求也不高。”
“‘達芬奇’系統其實也設計了遠程手術模式，可是引進中國時這個模塊被取缔了。是以多年來，國內沒有效‘達芬奇’做遠程手術的案例。”牛海濤解釋。但“高手S”解決了這個難題。
“高手S”問世後，研發團隊對這款自立研發的機器人進行了實驗。
實驗於2015年7月18日進行。研發人員將機器人的操作台安排在天津的钻研室裡，通過10M帶寬的商用網絡連接，給躺在北京的實驗豬進行了膽囊切除、胃穿孔修補和肝臟楔形切除術。
三項手術共進行了100分鐘。結果顯示：“術中無周圍臟器損傷，手術過程中有必定的延時效應，但根基不影響實驗順利完成。機器人遠程手術操作過程中未出現明顯抖動或其他機器人系統不穩定情況。”這是國內初次動物腹部外科遠程手術樂成案例。
這次青島到貴州的遠程手術能夠順利實施，倚靠的就是這項技術。
“未來，患者不消再為看病東奔西走，或許在家裡，就可以接管來自全國各地權威醫生的診斷和治療。”牛海濤說。
親歷者說
●牛海濤（青島大學附屬醫院副院長）
9月，我們操纵我國自立研發的機器人“高手S”，在青島為貴州安順西秀區的實驗豬實施了腎臟、膽囊和膀胱切除手術。我是這次手術的主刀醫生之一，也是“導演”和“編劇”。
其實本年6月，我們接觸到“高手”機器人，就進行過一例遠程手術。那例手術樂成切除豬的腎臟和膽囊，也是由我和郭衛東傳授主刀的。我們兩個在青島，機械臂和豬在威海。
這次手術給我們增長了信念，這才有了這次超過半個中國的手術。貴州西秀區醫院是我們的定點声援單位，又剛好合适條件，因為這項技術未來必定是要應用到相對偏遠、醫療程度不發達的地區。
為了這台手術，我們投入了大量的人力和精神，一百多人，先後准備了一個多月。
起首是網絡。西秀區還沒有5G網絡，整個安順市隻有一個基站，在聯通大樓的樓頂上。經過協調後拆下來挪到了西秀區醫院四周。
然後是儀器運輸。機器人是紧密機器，略微磕碰一下可能就壞了。把儀器拆開後，分別從天津開車運到青島和貴州。貴州山路多，怕半途顛簸，我們找人定做了兩個大鐵架子，好幾十斤，把機器主體紧紧箍住。
未來應用中，遠程手術將面臨不少挑戰，好比網絡平安。好比有人惡意攻擊，在網絡中設置病毒步伐，人為中斷網絡或讓機械手臂失控怎麼辦？還有半途斷網怎麼辦？斷電怎麼辦？機械手臂在手術中出現妨碍怎麼辦？
為了應對可能出現的問題，我們設計了A、B、C好幾個方案，幾乎是所有能想到的問題都做了預案。
盡管准備充實，但因為距離比較遠，還是有擔心。特别是手術前一天預演，網絡不穩定，延遲很明顯，所有人都高度緊張。在貴州輔助的楊學成和駱磊衣服都濕透了。但預演樂成了，真正手術時也就安心了。以是次日正式手術時，我做腎臟切除術隻用了八分鐘，很順暢。
一向以來，大師常說的5G遠程治療其實更可能是遠程指導，從技術角度來說並不難實現。就像大師認识的視頻谈天一樣，一方在診療或手術，另外一邊醫生能看到現場。但我們這次是真實的遠程手術，真刀真槍的，是具备庞大社會意義的。
■ 同題問答
中華人民共和國建立70周年最大的變化和進步是什麼？
牛海濤：這次5G超遠程手術的樂成，標志著中國原研機器人達到了國際程度。雖然現在“高手S”體積還比較大，但未來說不定君綺評價，可以做成隻有一個东西箱巨细，就像科幻片裡演的那樣，那時外科醫生無論在哪，隨時隨地都能就诊必要手術的患者。我信赖過不了過久，這個願望就可以實現了。
新京報記者 王翀鵬程 實習生 鄭丹 鄧鵬卓 青島、威海報道
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