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做心脏手术的机器人
——全机器人远程遥控微创心血管手术的应用研究
  • 2011-07-04 13:48
  • 作者:李梅浠
  • 来源:科技日报

手术过程像一场3D电影

给心脏做手术,你会想到什么?开胸电锯发出的刺耳声音,堆成山的止血纱布、主刀大夫血淋淋的手套,这些都是电视剧里常见的镜头。

相信所有面临心脏手术的人,都会心里发怵。康素荣也一样,这位来自河北石家庄的36岁妇女,在诊断为患了一种叫做房间隔缺损的心脏病后,一直害怕走上手术台。幸运有时会悄悄降临,不久后,她成为国内第一个被机器人做手术的心脏病患者,手术后只留下几个小孔般的伤口,一周便愈合了。

2007年1月15日,康素荣被麻醉师“催眠”,静静躺在手术台前。她的身边,看不到主刀大夫,只有一台造型新奇的机器人,还有两位助手。

经过一个多小时的机器调试和准备后,手术开始了。机器人先在康素荣的身体扎了四个1厘米宽的小孔,然后轻轻伸进一只手臂,这是机器人的眼睛,上面安装了光源和镜头,可以清楚看到手术中的所有细节。接着,机器人伸入两只手臂,这相当于主刀大夫的左手和右手。最后一个小孔是留给第四只器械手的,上面装有拉钩等器械,它可以轻松承担助手的全部工作。

手术台前,看不到人头攒动的医务人员,也看不到胸腔剖开后的血腥场面,只有两位助手不时给机械手臂换器械:镊子、神经钩、剪刀、止血……

在手术台一米开外处,也有一个机器,坐在机器旁的人,正目不转睛地盯着机器上方的屏幕,双手则在灵巧地操作机器的“手柄”。如果不是在紧张的手术室,旁人也许会误认为他正在玩最新的Wii游戏。而事实上,这个人,才是整台手术的“幕后大佬”,也就是真正的主刀医生,他面前的机器叫“操作控制平台”。

主刀医生,通过虚拟的手部动作,远程遥控手术台旁的机械手臂。而操控平台上方的屏幕,就是机械臂“眼睛”发回的手术场景:白色的心包被机械臂“右手”一点点切开,拉钩将其牵引开,露出红色的心脏,冠状动脉犹如树根,盘错在心脏表层。

这些场景,都是三维画面,就像3D电影一样,真实展现在主刀医生面前。和传统手术不同,这里的视野是放大10倍的,能够更精细地把握手术的每一步。机械手在执行主刀医生命令时,会过滤掉不利的信号,很快,康素荣的房间膈缺损被机械手修补一新,接下来的缝合、止血也都是由机械手完成。

机器人心脏手术,国内第一家

康素荣是幸运的,做心脏手术不用开胸,她是国内的第一个受益者。有了第一次的成功经验,解放军总医院心血管外科在主任高长青的带领下,相继为400多名患者成功进行了不开胸的心脏手术,并始终保持零死亡率的好成绩。

“目前这些手术都进行了随访,效果是非常肯定的。”高长青自豪地介绍,他领导的团队可以用机器人治疗20多种心脏病,如室间隔缺损,房间隔缺损等先心病,心脏瓣膜病、心脏肿瘤,甚至冠动脉搭桥手术,都可以看到机器人大显身手。“这些手术在中国来讲,我们是第一家。”高长青说。

第一个吃螃蟹的人,总是要承受巨大的阻力。手术的主角机器人,名叫达芬奇,来自美国,名副其实的舶来品。将达芬奇引进到中国的初期,这位“外国友人”很是水土不服。因为达芬奇是按照欧美人的特点设计的,来到中国后,和中国患者的体形、生理等都要进行“磨合”。

在二尖瓣置换手术中,机械劈的“入口处”,也就是胸壁打孔的位置,需要在手术过程中根据患者的体形、性别、肋间隙宽窄和心脏的位置作出具体的调整。因此,每一步手术操作,都要重新摸索。

手术中用到的器械,很多都是当时国内买不到的,“我们只好跟厂家专门订制,根据机器人的需求改良,然后一一向监管部门报批。”

在给康素荣进行第一台全机器人心脏手术前,高长青的团队进行了大量的实验和准备工作。从准备手术耗材,到用猪心实验,摸索手术的“手感”。每一步都是全新的尝试,因为以前没有人做过。

备受心外专家青睐的机器人

为什么机器人会受到心外科专家的如此青睐?因为它让手术变得更加安全。

首先,它会给主刀医生一双“火眼金睛”。人肉眼的视力是有限的,而心脏上星罗棋布般的细小血管,手术中偏差毫厘可能都会危及患者的生命。

在机器人的帮助下,所有的血管都相当于被放大了10倍。拿冠动脉搭桥术来说,需要切取一段乳动脉,把它移植到心脏的冠状动脉上。有了机器人的影像系统辅助,医生从屏幕中看到的乳动脉像两厘米的血管,这样就可以一点血不出轻松取下来。

在机器人的帮助下,解放军总医院心血管外科已经可以在心脏不停跳下,进行冠状“搭桥”。心脏不停跳,意味着不需要加入体外循环来维持生命状态,这样对身体的伤害也大大减小,自然能减小了术后各种并发症的发生机率,从而缩短机械通气时间并缩短住院时间。

其次,它能让主刀医生的手更加灵巧。机器人的“手”有7个自由度,比人手多了两个自由度,所以它能完成人手不能的穿行、转动、挪动、摆动、紧握等高难度动作。

在搭桥术中,由于机械手可以不受切口的限制,取尽量长的乳内动脉,让“搭桥”更轻松。另外,手术者外科操作的动作幅度,会被机械手通过数字操控按1∶1到1∶10比例减小,人手的颤抖并不会造成手术刀的颤抖,从而保证每一个手术动作的精准和完美。

同时,手术技术的更新,甚至彻底改观一位患者的人生态度。传统的心脏手术,因为不能避免开胸骨,术后即时恢复健康,胸前一条长长的缝合伤口,如一道挥不去的阴影,盘踞在患者心头,很多人不敢去游泳,甚至不敢去与朋友交往。用机器人做心脏手术,只需要在肌肉上打四个小孔,术后一周可以上班,而且几乎看不到创口,出院后也可以尽情享受人生。

手术台在二楼,主刀医生在三楼

在先心病患者康素荣的手术中,主刀医生就在她身旁一米外的地方。换句话说,主刀医生抬眼可以看到康素荣。

而经过2年多的摸索,高长青的团队已经可以更加远程地来做手术了。“比如,患者躺在二楼的手术室,主刀医生在三楼的操作平台上,也能完成一台漂亮的心脏手术。”所有的指令,都通过远程的数据进行一丝不苟的传递。

这只是远程研究领域的起步而已。解放军总医院心血管外科副主任医师肖苍松经常畅想这样的镜头:一个广州的患者,急需请北京的大夫进行心脏手术,当医护人员把他推进广州某医院的手术室,安装好机械手后,北京的主刀大夫神情自若地坐到操作台前,开始指挥千里之外的机械手切开心包,修补瓣膜……

“现在已经有研究在开展远程心脏手术了,也许在不久的将来,这种跨省、甚至跨洋的机器人手术也能成真。”肖苍松兴奋地说。

 

【责任编辑:逸菲 TEL:(010)68476606】

标签:医疗机器人  心脏手术  远程手术  微创心血管手术  达芬奇  
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