论著 | 超远程手术机器人辅助直肠癌根治术临床初步研究

2    结果

2.1    手术场景展示和沟通    笔者利用手术机器人的演示系统全方位展示主从系统的手术现场画面，真实地传输麻醉机及监护仪的参数信息，术中影像画面稳定清晰，声音即时清楚，为术者与助手进行有效交流提供良好的平台，使手术得以顺利进行。

2.2    远程手术情况    2024-01-04，病人于全麻下行超远程机器人辅助直肠癌根治术。术者位于中国人民解放军总医院海南医院（三亚市）手术室操控机器人主机完成主要的手术操作。另一支手术团队位于中国人民解放军总医院第三医学中心（北京市）手术室，协助置入机器人操作臂并通过观察实时传输的手术信号配合术者远程操控的手术动作，协助做好术野显露及吸引等配合操作。手术步骤：术前3 h启动北京市和三亚市的手术机器人设备，建立网络连接，监测网络延时情况。在确保设备器械状态良好后，位于北京的手术团队对病人施行全身麻醉，采取头低脚高截石位，常规消毒术野皮肤并铺单，脐上2 cm行一长约8 mm切口，建立气腹（气腹压为12 mmHg，1 mmHg=0.133 kPa），置入镜头探查，探查排除肿瘤转移，确定肿瘤位置。于距镜头孔左、右两侧各8 cm及16 cm的弧线上分别作8 mm切口，置入机器人专用trocar。取出镜头，将床旁机械臂手术系统移入位，连接机械臂，分别置入镜头、超声刀、双极钳、无创抓钳。位于三亚市的术者开始操纵机械臂进行手术，将乙状结肠牵起，充分游离并打开直乙交界结肠外侧腹膜，进入Toldts筋膜间隙，沿Toldts间隙游离部分乙状结肠后壁，游离裸化血管，解剖显露肠系膜下动静脉、左结肠动脉、乙状结肠动脉、直肠上动脉。术中保留左结肠动脉，结扎切断肠系膜下静脉、乙状结肠动脉、直肠上动脉，清扫No.253淋巴结。沿直肠周围充分游离双侧盆壁缘至腹膜反折处，于肿瘤远端5 cm处裸化直肠，置入切割闭合器，切断直肠。位于北京的手术团队取下腹部正中切口长约5 cm，逐层进腹，提起乙状结肠及直肠肿瘤出腹腔，修剪乙状结肠系膜后，于肿瘤近端5 cm切断乙状结肠，移除肿瘤标本，于近端肠管置吻合器抵钉座。重新建立气腹，由肛门置入吻合器与抵钉座对接旋紧并击发，完成乙状结肠-直肠吻合。创面彻底止血，冲洗腹腔，探查无活动性出血后撤出机械臂，放置引流管，缝合切口。手术过程顺利，术中出血约20 mL，手术时间约90 min。

2.3    术中延迟    手术过程中使用5G及网络专线，平均总延迟约为170 ms，丢帧率约为0.003%。网络系统未出现断网、丢帧明显等情况。术中术者操作无明显延迟感和卡顿感，操作平稳流畅，主从一致性好。

2.4    网络安全保障    在整个操作过程中，手术机器人的远程主机系统对网络攻击进行实时监控，利用加密技术和新一代防火墙确保网络安全。远程手术过程中未出现断网或发现网络攻击等不良事件。

2.5    术后情况    病人术后恢复顺利，术后第3天排气，第4天进食，于术后第7天出院，术后病理检查结果：直肠溃疡型中分化腺癌，癌组织侵犯浆膜下层，未见神经侵犯及脉管癌栓，送检上、下切缘未见癌，肠周淋巴结可见转移癌（1/15），No.253淋巴结未见转移（0/3）。

3    讨论

远程医疗作为面向未来的新型医疗模式，已逐渐由当初萌芽时的设想转换为现实。远程医疗可为医疗条件落后的偏远地区的伤病员提供远程会诊与治疗，缓解医疗资源分布不均、发展不平衡等问题［4］。远程手术作为远程医疗重要组成部分，具有广阔的应用前景。对于处于山区、海岛、边疆等出行不便的病人及处于战场复杂环境下转运困难的伤病员，远程手术的应用可打破地域限制的壁垒，为他们提供优质的外科医疗资源，从而大幅降低就诊成本。但由于网络技术及手术机器人系统等硬件水平的限制，远程手术的发展较为缓慢。5G网络技术的出现为解决远程手术的通信瓶颈问题提供了硬件支持。2020年Acemoglu等［5］报告基于5G网络利用遥控手术机器人在尸体上实施远程声带切除手术，初步证实5G远程手术的可行性。

        与传统机器人手术相比，远程机器人手术具有独有的特点（见表1）。近几年，我国5G网络建设快速发展，这也让我国的医疗团队有机会对5G网络下远程手术的应用进行深入探索。2023年9月，Wang等［6］在完成100余例远程机器人动物手术的基础上，开展了超远程机器人辅助前列腺癌根治术的线上同步直播，并将6例泌尿系统远程手术情况总结发表在European Urology，初步证实超远程机器人手术的安全性和可行性。2023年9月甘肃省人民医院在本部和新区分院之间实施了1例相隔70 km的远程机器人辅助右半结肠癌根治术。然而，超远程机器人手术在胃肠外科的实际临床应用尚无相关报道。为此，笔者率先应用5G通信技术和国产机器人手术系统完成了国内首例跨越3000 km的超远程机器人辅助直肠癌根治术，不仅填补了5G机器人超远程胃肠外科手术领域的空白，也再次对超远程机器人手术的安全性和可行性进行了一次评估。

        本次手术采用“精锋”手术机器人系统进行操作，其机械臂具有7个自由度，可实现540°末端旋转，使手术操作更加灵活。运动学算法可被用于实时缩小和放大医生的操作。同时，配合过滤器控制系统，医生可以有效过滤手部轻微抖动，完成更稳定、精细的手术。此次开展的超远程机器人辅助直肠癌根治术无既往经验可借鉴，挑战性大，对术者的机器人外科操作水平、手术机器人系统和网络的稳定性都是一次巨大的考验。术者对于远程手术的操作要有一个主观感受适应过程，因而结合术者经验建议拟开展远程手术的术者应先通过开展远程动物手术操作，适应远程操作时器械的开合移动，机械臂间的切换，熟悉脂肪间隙的游离与止血，从小肠破裂修补及吻合术等简单操作训练起来。

        信号传输延迟是远程机器人手术面临的难点［7］。Xu等［8］的研究结果表明，远程外科手术可接受的的网络延迟在300 ms以内，但理想延迟应＜200 ms。Fabrizio等［9］提出，远程手术的延迟时间主要来源于网络传输和硬件系统对信号压缩与解压缩的处理。本研究中，延迟时间一方面来自于网络信号的双向传输（平均延迟时间约为50 ms），另一方面来自于机械臂对控制信号的响应（平均延迟时间约为80 ms）以及手术机器人主机系统对图像压缩和解压缩的处理（平均延迟时间约为40 ms），总延迟时间平均仅约为170 ms。术者在整个操作过程中未感觉到明显延迟或卡顿，手术流畅，手眼同步，主从一致性好。此次手术中不仅应用加密保护的网络专项线路，还特别设置新一代防火墙加强网络监管，以确保手术过程中通讯的安全性及稳定性。而且，机器人手术平台的远程通信主机系统可实时监测整个手术过程及网络状况，一旦出现网络问题，手术机器人机械臂将会停止工作，及时中断远程传输信号并切换为北京本地机器人进行床旁手术，防止远程指令引发的误操作对病人造成损伤。另外，笔者前期的网络调试及手术当日的设备检测，都为手术的顺利开展和安全实施提供了有力保障。

        就此次手术而言，无论是术中术野图像的清晰度、术者操作的流畅性，还是手术时间、术中出血量、淋巴结清扫的完成度及并发症的发生情况，与既往的传统机器人辅助直肠癌根治手术相比差别不大，手术效果令人满意。这次国内首例超远程机器人直肠癌根治术的成功开展为后续的超远程模式下机器人辅助胃肠外科手术的广泛开展进行了有益的探索。

        目前，手术机器人系统在操作体验、图像呈现以及网络延时等方面已不断取得突破［10］，但缺乏力反馈仍是其痛点，术者对于手术的操作只能依赖于视觉反馈和经验，这对于远程或超远程手术的高效完成也提出了挑战［11］。此外远程手术的伦理及责任归属问题、远程手术的卫生经济学问题等也均有待进一步明晰和解决。但笔者相信，随着机器人手术系统与通信技术不断提升，机器人远程手术必将会有蓬勃发展的光明未来。