通信作者：蔡秀军教授
梁 霄教授
【引用本文】梁 霄，郑俊浩，李哲勇，等. 5G远程手术机器人辅助肝胆胰外科手术初步研究[J]. 中国实用外科杂志,2024,44(11):1291-1294.
5G远程手术机器人辅助肝胆胰外科手术初步研究
梁 霄1，2，郑俊浩1，2，李哲勇1，3，
金仁安1，2，陈鸣宇1，蔡秀军1
中国实用外科杂志,2024,44(11):1291-1294
目的 探讨5G远程手术机器人辅助在肝胆胰外科手术中的可行性及安全性。方法 回顾性分析2023年2~9月于浙江大学医学院附属邵逸夫医院和新疆阿拉尔医院间（相距4600 km）联合施行的5例5G远程机器人辅助肝胆胰手术病例。结果 5例病人中，3例行远程机器人辅助胆囊切除术，1例行远程机器人辅助肝血管瘤切除术，1例行远程机器人辅助保留脾脏胰体尾切除术。平均手术时间57 min，平均术中出血量13.2 mL，病人术后恢复良好，平均住院天数5.6 d。5例手术过程中网络延迟平均值为98.7 ms，手术过程中无卡顿、延迟等现象。结论 5G远程手术机器人在肝胆胰外科手术中具有良好的可行性和安全性，有助于提升手术精准度，减轻病人和医生的负担，为偏远地区提供高质量的医疗服务，促进医疗资源均衡分布。
基金项目：浙江省科技厅“领雁”计划项目（No.2024C03049）；国家卫生健康委员会-浙江省卫生健康重大科技计划重大项目（No.WKJ-ZJ-2407）
作者单位：1浙江大学医学院附属邵逸夫医院普外科 微创器械创新及应用国家工程研究中心，浙江杭州 310018；2浙江大学医学院附属邵逸夫医院普外科 浙江省肝脏疾病多组学精准诊治重点实验室，浙江杭州 310018；3浙江大学医学院附属邵逸夫医院新疆兵团阿拉尔医院普外科，新疆阿拉尔843300
通信作者：蔡秀军，E-mail：cxjzj@hotmail.com
1 资料与方法
1.1 一般资料 回顾性分析2023年2~9月于浙江大学医学院附属邵逸夫医院与浙江大学医学院附属邵逸夫医院新疆兵团阿拉尔医院（简称阿拉尔医院）联合开展的5例5G远程机器人辅助肝胆胰手术病例的临床资料。其中，3例胆囊切除术，1例肝血管瘤切除术，1例保留脾脏的胰体尾肿瘤切除术。收集病人年龄、性别、体重指数（BMI）、美国麻醉医师协会（ASA）分级等临床资料，手术时间、术中出血量、术后住院时间等手术结局指标。本研究经过浙江大学医学院附属邵逸夫医院新疆兵团阿拉尔医院伦理委员会审批（No.lcsy械2024001），病人及家属均知情同意自愿参与本研究。
1.2 手术机器人系统
1.2.1 系统组成 本研究所使用的5G远程手术机器人系统为国产图迈四臂腔镜机器人手术系统。系统主要由位于术者端的机器人手术远程控制室和位于病人端的机器人手术操作室组成，见图1。远程机器人手术系统通过5G网络、光纤专线和局域网等通信手段，连接手术室和远程控制室，以确保实时数据传输和系统的稳定性。
远程手术控制室位于杭州市的浙江大学医学院附属邵逸夫医院，配备有远程通信工作站和医生控制台。远程通信工作站通过5G网络信号传输控制信号、3D图像和视频会议数据，确保术者能够实时获取手术信息并进行操作。医生控制台是术者操作的核心设备，可以远程控制机械臂进行手术操作。
手术操作室位于新疆维吾尔自治区阿拉尔市的阿拉尔医院（距离杭州4600 km），配备有远程通信工作站、医生控制台、手术机器人机械臂、图像平台及通信设备。病人端机械臂执行手术操作，机械臂根据远程术者的操作执行精细的手术动作，通过高精度控制系统实现复杂的外科操作。图像平台捕捉和显示手术区域的高清图像，为术者和助手提供清晰、实时的术野视图，以便进行精确操作。手术室内各设备通过EtherCat协议连接，确保设备间的数据传输快速且同步。
1.2.2 网络支持 5G手术机器人系统整合有线和无线网络技术，实现了主从设备间数据的交互传输。有线连接部分应用中国电信提供的60 Mb/s高速公共互联网专线。无线连接部分利用先进的5G网络技术，由中国电信的5G信号基站分配IP地址，以保证数据传输的灵活性和高效性。
为保障数据传输的安全性，网络专线采用了双重加密措施，并对网络进行了严格的调试和测试。此外，网络专线还配备了最新一代防火墙系统，以抵御各种网络攻击，确保手术信号在网络传输过程中的安全性。
1.2.3 操作流程 手术过程中，术者在杭州市的浙江大学医学院附属邵逸夫医院远程手术控制室中完成主要的手术操作。病人在阿拉尔医院手术操作室中接受机械臂的手术操作，且有助手团队协助术者完成手术。术者负责病灶探查、游离、把控切除范围、止血、组织离断及创面清理等关键操作；助手团队负责trocar打孔、机械臂的放置、创面冲洗、吸引、标本取出及引流管放置等辅助操作。手术过程中，通过5G网络实现控制信号在远程医生控制台和病人手术平台之间的实时传输，确保精准的异地“主从遥操作”。内镜采集的病人3D术野影像通过网络传输至远程医生控制台，实现即时操作反馈。同时，在远程医生控制台和病人手术平台间建立多角度视频会议系统，消除异地医护人员间的沟通障碍，确保手术过程的高效协作和安全性。具体外科手术操作流程参照笔者中心既往文献报道。
2 结果
病人的临床资料及手术结局见表1。病人平均年龄40.6岁，其中女性3例，男性2例。病人平均BMI为24.3，除1例病人ASA分级为Ⅱ级外，其余病人均为Ⅰ级。例1~3病人因胆囊结石行胆囊切除术。例4病人因左肝巨大血管瘤行肝血管瘤切除术；例5病人胰腺占位性病变，影像学检查结果提示胰尾部混杂结节，假性囊肿或实性假乳头状肿瘤可能，行保留脾脏的胰体尾肿瘤切除术。 5例远程机器人肝胆胰手术的平均时间为57 min，其中远程胆囊切除术的平均手术时间为36 min。平均术中出血量为13.2 mL，其中远程胆囊切除术平均术中出血量为2 mL。病人平均在术后26.6 h下床活动，术后2.4 d内排气，平均术后住院天数为5.6 d，术后恢复较快。仅例5病人出现Ⅰ级并发症。术后病理学检查结果提示，例1~3病人为胆石病伴慢性胆囊炎；例4病人为左肝海绵状血管瘤，周围肝组织局灶性结节性增生；例5病人为胰腺囊性病变，囊壁为纤维组织伴钙化。
网络延迟方面，所有手术平均网络延迟为98.7 ms，术者在操作过程中未感受到卡顿、延迟或网络中断等情况。
3 讨论
我国地域广阔，医疗资源分布不均，优质的医疗资源主要集中在一二线城市，而基层及偏远地区由于发展相对滞后，医疗资源匮乏，导致病人往往无法在本地接受手术治疗，需跨地域就诊，从而增加了病人及一线医院的负担。远程手术技术能够使高水平医学专家不受时间和空间的限制，为基层病人进行异地外科手术，打破传统腔镜手术机器人的地域限制，有效推动我国医疗资源的均衡化发展。远程手术技术可以减少病人和医护人员的交通和住宿费用，降低医疗成本，同时通过避免病人长途跋涉和转院，减轻病人的经济负担［5］。手术机器人的精确性和稳定性，使手术过程更加精细和准确，从而降低了手术风险。 远程手术机器人的发展最早可追溯至本世纪初期。早在2001年，依托于Zeus机器人手术系统和光纤电缆连接的以太网传输模式，Marescaux等［4］在美国纽约为身处法国的病人施行了全球首例远程胆囊切除术，开创了人体远程外科手术的先河。然而，在当时的手术过程中，术者感受到现场操作与手术画面之间存在明显延迟，对手术过程产生了较大的干扰。受制于网络速度及伦理等相关问题，远程机器人手术在随后的十余年发展停滞不前。
网络可靠性是成功实施远程手术的基础。远程手术依赖于强大、高速且具有超低延迟的通信网络，以确保术者的控制台与手术室中的机器人之间能够进行实时的数据传输。据研究结果报道，延迟时间＜100~300 ms是执行外科手术的安全延迟时间［6-7］。
5G网络实现了网络速度的飞跃式提升，且从根本上改变了移动网络的应用模式，为大规模物联网的开发奠定了物质基础［8］。5G网络快速且稳定，4G网络的平均传输速度为100 Mbps，而5G网络达10 Gbps，平均延时可缩短至
＜10 ms，并且具有不易受无线局域网信号、建筑物和微波等干扰的特点［9］。截至2024年5月，全国5G基站总数达383.7万个，覆盖中国所有地级市、县城城区，网络规模位居全球首位，为5G远程机器人手术的开展创造了条件。5G通信技术具备“高通量、低时延、大连接”等优势，其与手术机器人的结合，将助力我国外科医疗服务向移动化、远程化及智能化方向发展，使得远程手术成为可能，有效推进我国医疗资源的均衡化发展，使优质医疗服务能够真正普及大众。目前，国内学者已报道了利用5G远程手术机器人系统辅助完成泌尿系肿瘤、直肠肿瘤、脊柱等多个领域的手术操作［10-13］。
相比其他专业，肝胆胰外科手术具有一定的复杂性和技术壁垒。肝脏和胰腺的血供非常丰富，毗邻大量重要血管，术中出血风险较高，这些特点使得微创肝胆胰外科手术团队更需要丰富的经验和先进的技术设备支持［14-15］。5G网络的低延迟和高带宽，使远程手术能够实时传输控制信号和高清手术图像，确保外科医生能够在远程进行精细的手术操作，提高手术的精准度，并避免术者及病人的疲劳往返。高质量的实时视频传输和远程操控技术，结合内镜采集的3D术野影像，使得术者能够全面掌握手术区域的情况，降低手术风险。通过5G远程手术机器人技术，资深外科医生可以远程指导年轻医生进行手术，提高外科教育和培训的效果，促进外科技术的传承与发展。
本研究报告病例中，病人与术者相距4600 km，5例手术的平均网络延迟＜100 ms，低于既往文献报道［16］。提示距离和网络速度已不再是制约远程手术的关键因素。本研究报道的3种术式均为国内首报，标志着我国5G远程机器人辅助人体肝胆胰手术实现了零的突破，显示了我国在远程机器人手术领域处于国际领先地位。本研究中5例肝胆胰手术进程均顺利流畅，术者在术中未感受到卡顿和延迟。病人术后恢复良好，未出现严重并发症，均顺利出院。
然而，有学者对远程机器人技术可能带来的伦理问题及道德挑战表示了担忧［1］。远程手术中的关键伦理问题是术者与病人之间医患关系的缺失。在传统外科模式中，术者参与疾病诊断、术前谈话和术后随访等各个医疗流程，并维系与病人间的信任感，建立医患连接。远程手术引入了物理距离，可能导致医患联系感和信任感的缺失，并可能使术者的身份发生转变。解决这一问题需要5G远程医疗服务及诊疗相关技术的同步发展，以期在为病人进行远程手术的同时，能够为病人提供除手术之外的其他远程医疗服务。此外，网络安全、数据隐私、技术故障冗余、监管和法律因素等也是远程手术机器人技术发展中需要重视的问题［1，17］。
综上所述，本研究结果表明，该技术在复杂的肝胆胰手术中表现出良好的安全性和可行性。通过5G网络的低延迟和高带宽，成功实现了实时、精准的远程手术操作，确保了手术的顺利进行和病人的快速康复。远程手术技术将为医疗行业带来更多的创新和变革，进一步推动优质医疗资源的均衡化发展。
参考文献
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（2024-07-20收稿 2024-08-02修回）
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