□ 南京日报/紫金山新闻记者 张甜甜
8月27日,从浙江杭州到新疆阿拉尔,一条跨越4000公里的“生命连线”顺利连接。控制台前,浙江大学医学院附属邵逸夫医院(以下简称“浙大邵逸夫医院”)普外科主刀医生,紧盯眼前显示屏,手捏操控手柄,感受着指间传来的4000公里外的微弱阻力——这是“南京造”佗灵腔镜手术机器人机械臂钳夹肝组织时的远程实时力反馈。
依托佗道医疗科技有限公司(以下简称“佗道医疗”)研发的佗灵腔镜手术机器人,浙大邵逸夫医院与浙大邵逸夫医院阿拉尔医院普外科团队紧密协同,成功完成横跨中国东西两端在机器人远程辅助下肝部分切除术单日三连台。借助远程技术与力反馈技术,医生手中的手术刀有了更精准的感受,大幅提升操作手感与手术安全性,实现治病救人于千里之外。
螺蛳壳里做道场,机械臂有了“神经末梢”
在医学界,肝胆胰区域被视作外科手术领域的“生命禁区”——位于腹腔深处,毗邻多条人体核心大血管,操作空间狭小,胰腺组织脆弱易损,因此,部分复杂肝切除术、全胰切除术等属于四级手术,具有较高的技术难度和手术风险。
怎么办?
3D 4K荧光内窥镜系统首先解决了“看”的问题:画面被光学放大10—15倍,立体影像更是让医生能准确辨别组织间的远近层次。
但身处异地“隔空”操刀,光“看”得见还不够,还得“摸”得着。
此前,国产腔镜手术机器人在力反馈上长期处于“盲区”。“医生在主端操控时,从端器械到底用了多大力,只能靠看屏幕里组织受力后的颜色、形态变化来判断——夹得够不够牢、拉得会不会太重、分离时是否过度牵拉,全凭经验去‘猜’。”佗道医疗智慧外科技术总工程师王雪生说。
即便是进口产品,也未能完全解决这个问题。市场上现有的大部分腔镜手术机器人,仅能实现推、拉、提等方向上的空间力感知,却无法感知“夹持力”——也就是钳口合拢时捏住组织的那股力道。用王雪生的话说:“就像人拿镊子去夹东西,靠的是手指感受到的捏合反馈,才知道夹没夹住。我们提供夹持力反馈,就是要让医生在手柄上感受到,钳子到底捏住了组织没有、捏得有多紧。”
知易行难。要在直径不足9毫米的腹腔镜手术器械杆内,塞进传感器,并为驱动钢丝、信号线缆留出通道,同时,可重复使用器械还需满足相应医疗器械性能及灭菌要求,并能够耐受134℃高温蒸汽灭菌,反复清洗后精度不能衰减。
没有经验可循,就从零起步;缺少关键技术设备,就自主攻关。
佗道医疗与东南大学合作,螺蛳壳里做道场。团队仿真优化结构设计、精确规划敏感器件布局,在吸管般粗细的器械杆内集成自主研发的三维力提拉传感器和夹持力传感器。设计专用信号调理电路及温度补偿策略,确保传感器无论冷热都测得准、测得稳。他们还搭建高精度标定平台进行标定,把原始信号中混杂在一起的力像分拣快递一样区分开——推、拉、提、捏,每个方向的力都分别测准、分离清楚,精确还原成医生手上能感受到的实时触觉。正是这些功夫,为机械臂装上了“神经末梢”,使其能同时捕捉两种力。
千里架“生命专线”,信号传输“天涯若比邻”
解决了“手感”问题,信号传输是另一道关。
眼前屏幕上,从端手术现场的高清三维影像低延迟实时回传。主端的医生在控制台推动操控手柄的瞬间,4000公里外的十三自由度机械臂同步响应——每个动作都分毫不差地复现。
术后,主刀医生告诉王雪生,手术操作全程流畅、响应近乎零延迟,“就像在患者身边手术一样”。
“丝滑同步”的背后,是一整套通信保障体系在支撑。
远程手术,主刀医生的操作指令、手术现场的3D 4K荧光影像、机械臂的状态数据、力传感器的反馈信息——所有数据都需在阿拉尔和杭州之间4000公里的网络上实时往返。不能慢——手术等不起;不能卡——3D 4K影像每秒60帧,加上控制信号和传感数据,信息量远超普通视频通话;不能断——信号抖一下,后果不堪设想。
为此,团队搭建起“生命专线”,将端到端信号延迟稳定控制在临床安全阈值以内。系统同时实时监控线路质量,一旦主线路出现波动,备份链路能在瞬间自动切换。正是这套“生命专线”加“双重备份”的保障,让信号传输“天涯若比邻”。
山海之隔变咫尺,“家门口”享受优质医疗服务
“完成单日三台机器人辅助下肝部分切除术,标志着搭载力反馈器械的佗灵腔镜手术机器人远程多学科临床试验,率先完成肝胆外科学科的全部入组。”王雪生说,这意味着佗道医疗的远程力反馈技术距离获批更近一步。
意义远不止于此。
一方面,长期以来,进口手术机器人在国内市场占据较高市场份额,设备及配套耗材成本相对较高,让许多医院和患者望而却步。
据介绍,佗灵在设备购置及使用成本方面具有国产化优势,有望进一步降低机器人手术的应用成本,让更多患者能够受益。
另一方面,传统手术模式下,医生和患者必须同处一个物理空间。复杂疑难手术,患者往往希望“上大城市、到大医院、找大专家”。现在,手术机器人远程系统提供了一种新的可能:顶尖专家的能力可以跨越地理限制,精准触达远方的患者。
“有了远程医疗,患者不用跨越数千公里长途辗转,在家门口就能接受顶尖三甲医院标准的精准治疗。”王雪生说。