近日，清华大学附属北京清华长庚医院（以下简称“清华长庚医院”）与清华大学共同研发的穿刺手术机器人项目取得新进展。该项目获得中国食品药品检定研究院出具的磁共振穿刺导航定位手术系统型式检验报告，标志着国内首台（套）多影像多专科磁共振兼容手术机器人的产品化突破，将精准助力脏器微创手术治疗。
“这款穿刺手术机器人的看家本领可多了。”清华长庚医院团队负责人、肝胆胰中心执行主任卢倩表示，该机器人主要用于成人胸、腹部实质脏器微创手术，可以实现穿刺定位、实时引导、即刻评估等多项功能。更值得一提的是，研究人员还给它装上了一双“火眼金睛”，可有效解决医生“看不清”病灶的临床痛点。
“近年来，我国外科手术机器人逐步走向智能化、精准化，研发成果持续‘上新’，为精准外科范式、智慧医疗生态的构建提供了有力支撑。”清华大学精准医学研究院手术机器人团队负责人、深圳清华大学研究院诊疗一体化设备研发中心主任邱东晓说。肝癌是极大危害国民健康及生存的恶性肿瘤之一。肝癌早诊早治，少不了活检、消融等微创治疗，其关键是精准穿刺。然而，与“硬”骨骼不同，“软”肝脏的形态会随穿刺针的刺入而有所变化，位置也会随呼吸运动产生位移。
现阶段国内外手术机器人的穿刺过程类似于地图导航软件的使用过程。肝脏病灶是目的地，穿刺针就像车。术前，利用超声、CT等对患者拍照，形成“地图”，规划出最优手术路径。术中，参照“地图”，再结合光学、电磁定位技术，让车顺利到达目的地，随后可进行活检、消融等后续操作。期间还会用到一种呼吸门控技术，尽可能地降低呼吸所带来的运动伪影的影响。生活中，坐在车里的我们能看到窗外信息判断路线是否正确，根据路况随时进行调整，最终确定目的地是否准确抵达。而在微创手术中，由于缺乏实时成像技术，存在“看不清、穿不准、测不到”的痛点：术前影像与手术过程中患者的脏器实际状态难以保持完全一致，导致医生使用不准确的“地图”导航；光学和电磁定位存在技术上短板，术中易受遮挡或磁场影响，无法正常使用或定位不准；无法实时评估消融效果，如未完全消融，患者还需二次手术。以上局限性极大提升了肝脏穿刺手术的难度，手术质量高度依赖于医生个人的经验，很多城市的大医院、大主任才有能力高质量完成该手术。如今，科研人员给机器人装上了一双实时影像的“火眼金睛”。经过十几年技术积累和攻关，邱东晓团队突破了3.0T高场磁共振设备强磁场与机器人的双向干扰难题，因此可将穿刺手术机器人安装在磁共振设备上，利用磁共振软组织分辨率高的优势，让医生实时地看清病灶和血管等重要组织，再通过机器人的机械臂控制穿刺针，可精准穿刺消融1cm以下的小肝癌。它还可通过磁共振测温功能，让医生在术中就能看到消融效果，可有效避免二次手术的风险。“未来，该机器人的功能还将向其他脏器和颅脑组织扩展。”卢倩说。“智能精准的实时影像外科手术机器人是高精尖医疗设备的集大成之作，可有效提升手术精准度与安全性，让下层医疗机构的医生有能力开展高难度的微创手术，推动优质医疗资源下沉，让偏远地区的患者在家门口就能享受‘大师级操作’。”邱东晓表示，这也是我们大力研究和发展手术机器人的重要原因。曾几何时，我国的手术室里充斥着“洋”机器人。进入21世纪以来，我国开始着力于自主研发手术机器人。中国海军总医院与北京航天航空大学机器人研究所联合研发的我国第一台手术机器人“CRAS”，吹响了中国向手术机器人领域进发的号角。又经过十几年的积累与沉淀，我国从探索阶段逐步踏入了创新阶段。近年来，国内多家企业和研究机构取得显著进展，如天津大学和中南大学联合研发的“妙手S”微创手术机器人，北京理工大学与北京积水潭医院合作研发的超声穿刺机器人，香港中文大学牵头研制的术中磁力共振成像手术机器人。独立自主的知识产权让我们在技术上挺直了腰板。然而，“做手术机器人不能只考虑技术。应用和推广也是极为重要的另外两方面。”在采访中，邱东晓多次强调，技术固然重要，但在此基础上还要考虑怎么用好机器人。如何更好地满足临床需求？如何打破不同科室之间的壁垒，组建“杂交手术室”？如何让不同科室的医生更加高效地协作使用机器人？还要考虑某一新品机器人在医院系统乃至整个医疗行业的推广、落地问题。“技术、应用与推广三个方面既有宝贵机遇，又伴随着重大挑战。”邱东晓说。在邱东晓看来，人工智能或将为外科手术机器人拓展出更为广阔的天地。卢倩以肝脏穿刺术为例表示，肝脏内遍布重要的脉管结构，手术通路要求必须避开这些“管道”，而且以路径短、操作易为宜。手术通路的构建如果让医生来做耗时费力，还受限于医生的水平和经验。如果未来能够让人工智能做“管家”，就能为临床医生画出“最优解”，极大提升医疗效率、有效降低手术风险。“当然，关乎患者生命安全的医疗系统，人工智能的监管机制也会更加严格审慎。”卢倩说。“未来还有很长的路要走，但这并不妨碍我们从现在就开始着手布局。”在邱东晓看来，数字化是人工智能的基础，人工智能的发展又会反哺数字化深入扎根于医疗器械研发制造和应用的各个领域。我们眼下要做的事就是搭建好数字化和人工智能的底层架构，托举外科手术机器人向着更加智能、更加精准、更加普及的目标进发。“根基稳，才能生态兴。生态兴并非仅仅把技术搞上去就可以了，它还涉及到前面提到的应用和推广落地等问题，这就需要研究院所、医疗机构、企业以及社会各方携手破题了。”邱东晓说。
来源：科技日报
