论著|5G远程手术机器人辅助甲状腺癌根治术初步研究

学术   2024-11-06 14:14   辽宁  

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通信作者:田文教授(左),王冰教授(右)


共同第一作者:田文(左),姚京(中),王冰(右)


【引用本文】田    文,姚    京,王    冰,等. 5G远程手术机器人辅助甲状腺癌根治术初步研究[J]. 中国实用外科杂志,2024,44(9):1075-1077,1080.


5G远程手术机器人辅助甲状腺癌根治术初步研究

田    文1,姚    京1,王    冰1,黄晓明2,贺青卿3,梁发雅2,朱    见3,达布西力特4a,徐    红4a,张    旭4b,银彩霞4c,张    谦 4c ,刘    宁4c,苗    欣1,万    政1,刘子靖1

中国实用外科杂志,2024,44(9):1075-1077,1080


 摘要 

目的    探讨远程机器人辅助甲状腺癌根治术的安全性及可行性。方法    分析中国人民解放军总医院普通外科医学部甲状腺(疝)外科团队应用专线网络和5G无线网络于2024-08-02为1例41岁女性病人实施了跨越2200 km(北京市与广州市之间)的远程机器人辅助甲状腺癌根治术相关资料。结果    手术过程顺利,无并发症发生,手术时长1 h 55 min,术中出血量约10 mL。术中双向网络平均延迟39 ms,未出现断网、丢帧、网络攻击等不良事件,术者操作平稳流畅,无明显延迟感和卡顿感。病人术后恢复顺利,无出血、声音嘶哑、饮水呛咳、低钙血症等并发症发生,术后甲状旁腺激素15.25 ng/L,于术后第5天顺利出院。结论    远程机器人辅助甲状腺癌根治手术安全可行,网络信号传输稳定,操作流畅,可完成甲状腺手术所需的精细化操作,达到与常规机器人甲状腺癌手术相同效果。


基金项目:北京市科技计划课题(No.Z141107002514102)

作者单位:1中国人民解放军总医院第一医学中心普通外科医学部甲状腺(疝)外科,北京100853;2中山大学附属孙逸仙纪念医院耳鼻咽喉头颈外科,广东广州 510120;3中国人民解放军联勤保障部队第九六〇医院甲状腺乳腺外科,山东济南 250031;4中国人民解放军总医院第三医学中心  a.普通外科  b.泌尿外科医学部  c.麻醉科,北京100039

通信作者:田文,E-mail:tianwen301_cta01@163.com;王冰,E-mail:wangb122301@163.com

注:田文、姚京、王冰对本文具同等贡献,为共同第一作者

    

手术是治疗甲状腺癌的首选方法,甲状腺癌根治术对技术精度和操作细致性的要求较高,对甲状腺外科医生的临床经验及手术技能提出了极高的标准[1]。然而,由于我国医疗资源分布不均、城乡医疗服务水平差距较大,部分甲状腺癌病人难以获得高质量的同质化诊疗服务。远程手术技术的发展打破了地域限制,扩大了优质医疗资源的覆盖范围,使医生与病人之间的医疗资源能够更高效地分配和对接[2-3]。

        5G通信技术的快速发展为远程手术的安全、精准实施提供了强有力的技术支撑。其低时延、高速率、广连接和高可靠性的特点,可实现三维图像的高质量传输,解决了传统网络时延和传输质量问题,确保了手术过程中数据传输的实时性和准确性,为远程手术的顺利开展奠定了坚实基础[4]。2024-08-02,笔者团队成功实施了1例跨越2200 km的远程机器人辅助甲状腺癌根治术。现报告如下。


1    资料与方法

1.1    临床资料    病人女性,41岁。因“体检发现甲状腺结节1个月”入院。1个月前,病人行甲状腺超声检查显示甲状腺左右叶低回声结节均考虑恶性,进一步行超声引导下穿刺活检并在笔者医院行病理会诊,诊断为甲状腺乳头状癌。后病人被收治入中国人民解放军总医院第三医学中心普通外科,拟行手术治疗。

1.2    辅助检查    甲状腺超声检查(2024-07-19,中国人民解放军总医院第一医学中心)结果显示甲状腺右叶中部前外侧低回声结节,大小约1.4 cm×1.1 cm×1.3 cm,考虑恶性可能;甲状腺其他部分发现多发低回声结节,较大者位于左叶中下部,大小约0.3 cm×0.3 cm×0.3 cm,考虑为良性;颈部未见明显异常淋巴结。病理会诊(2024-07-24,中国人民解放军总医院第一医学中心):(甲状腺左、右叶结节)甲状腺乳头状癌,Bethesda Ⅵ级。

1.3    术前准备    术前已按照《甲状腺结节和分化型甲状腺癌诊治指南(第二版)》完成各项检查和检验,未发现明确手术禁忌证,拟行远程机器人辅助甲状腺癌根治术。本例远程手术已经过中国人民解放军总医院伦理委员会审批(编号:S2024-488-01),病人及家属均签署了知情同意书。

1.4    远程机器人手术系统和网络连接    手术在中国人民解放军总医院第三医学中心远程外科中心进行,使用深圳市精锋医疗科技股份有限公司MP1000手术机器人系统,主刀外科医生控制台(主系统)位于中山大学附属孙逸仙纪念医院远程中心(广州),助手床旁操作控制台(从系统)位于中国人民解放军总医院第三医学中心手术室(北京),机器人手术系统软件版本为v1.3.4.0。本例远程手术通过有线网络与无线网络结合的方式实现主从数据的交互传输。有线网络采用公共互联网专线(100 Mb/s,中国联通),IP地址由公网分配;无线网络则采用5G网络(中国电信),IP地址由5G信号基站分配。为确保手术信号的网络传输安全,工作人员提前对两种网络进行了调试和加密处理,并使用新一代防火墙防御网络攻击(图1)。手术中,通过远程手术演示系统将主、从系统及手术画面投放至手术现场的4K显示屏,并通过视频会议系统实现无障碍沟通,实时、直观地展示两地场景,手术现场情况及病人生命体征通过网络实时传输,使术者全面掌握手术现场的动态。



2    结果

2.1    设备调试与手术场景    手术前1 h,北京市与广州市两地的机器人工程师团队首先启动设备,并进行主、从系统之间的网络连接和设备调试,同时监测网络延迟情况。各方的现场画面、麻醉机及监护仪的参数信息以及机器人操作影像均稳定清晰,声音同步传输清晰且实时。

2.2    手术步骤    在确认设备器械状态良好及网络连接稳定后,开始实施全身麻醉。病人取平卧位,肩背部垫高,头后仰,充分暴露颈部,双上肢紧贴胸壁两侧后固定。采用双侧腋窝乳晕入路(bilateral axillo-breast approach,BABA),具体操作步骤如下:首先,于右乳晕1点位和左乳晕11点位分别切开弧形切口,长度分别约为12 mm和10 mm,并于左侧及右侧腋前线皱襞处各取10 mm切口。以切口为注射点,沿预定路径向胸骨上窝使用穿刺针向皮下注入肿胀液(生理盐水500 mL + 罗哌卡因40 mg + 肾上腺素1 mg)共80 mL。在深筋膜浅层使用分离棒沿胸骨上窝方向潜行分离皮下,建立皮下隧道。经右乳晕切口置入12 mm加长trocar,对接机器人2号臂,并接入30°镜头,充入低压力(实时压力约6 mmHg,1 mmHg=0.133 kPa)、高流量CO2气体。右侧腋窝置入10 mm trocar,对接机器人1号臂,置入机器人专用抓钳;左侧乳晕置入10 mm trocar,对接机器人3号臂,连接超声刀;左侧腋窝置入10 mm trocar,对接机器人4号臂,置入机器人专用双极电凝。所有器械在胸骨上窝汇合,完成机器人入位对接。

        使用超声刀沿颈阔肌深面游离皮瓣,建立操作空间,分离范围上至甲状软骨,外侧至胸锁乳突肌外侧缘。切开颈白线,上至甲状软骨,下至胸骨柄上缘,游离颈前肌群并向外牵拉,显露双侧甲状腺腺体。探查发现甲状腺右叶中部前外侧可见一1.5 cm×1.0 cm的实性结节,甲状腺左叶可见多个小结节,较大者约为0.5 cm。双侧气管旁未见明显肿大淋巴结,结合术前检查及术中所见,决定行机器人辅助下双侧甲状腺癌根治术(甲状腺全切除+双侧Ⅵ区淋巴结清扫术)。

        经皮于双侧腺体分别注入纳米碳示踪剂0.1 mL,确认气管后切断峡部及锥状叶,充分显露甲状腺右叶。以神经监测仪探测迷走神经获取V1信号,切断甲状腺中静脉,上提下极切断下极血管,游离下极显露并原位保留下位甲状旁腺。分离环甲间隙,探查确定喉上神经外支并予以保护。甲状腺上极脱帽,以Hemolock夹闭甲状腺上极血管后离断,原位保留上位甲状旁腺。以神经监测仪探测并定位喉返神经获取R1信号,精细解剖喉返神经后切除甲状腺右叶及峡部,标本用取物袋自2号臂切口取出。同法切除甲状腺左叶。清扫气管前及喉前淋巴及脂肪组织,注意识别血管并以超声刀凝闭后切断,解剖双侧喉返神经,清扫双侧气管食管沟淋巴及脂肪组织,右侧注意清扫ⅥB区淋巴及脂肪组织,标本装入取物袋自3号臂切口取出。最后以神经监测仪探测双侧喉返神经和迷走神经获取R2和V2信号,确认双侧神经肌电信号完好。彻底止血,冲洗创面,探查无活动性出血,缝合颈白线,放置负压吸引球2根于气管左、右侧术区,分别经双侧腋前戳孔引出并缝合固定。退出机器人机械臂,缝合各切口,手术结束。手术过程顺利,时长为1 h 55 min,术中出血量约10 mL。

2.3    术中延迟及网络安全性    本次远程手术使用专线网络和5G无线网络,双向网络的平均延迟为39 ms,机械臂对控制信号的响应平均延迟为80 ms,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为40 ms,总平均延迟为159 ms。术中操作平稳流畅,未出现明显的延迟感和卡顿现象,也未发生断网、丢帧或网络攻击等不良事件。手术机器人的远程主机系统采用加密技术和新一代防火墙,有效保障了网络安全。

2.4    术后及病理检查情况    病人术后恢复顺利,未出现出血、声音嘶哑、饮水呛咳、低钙血症等并发症。术后甲状旁腺激素水平为15.25 ng/L,病人于术后第5天顺利出院。术后病理检查结果显示:双侧甲状腺乳头状癌,多灶;颈部Ⅵ区淋巴结内见转移癌(6/12)。


3    讨论
远程手术是远程医疗的重要组成部分,5G通信技术的飞速发展为远程手术的安全精准实施提供了强有力的技术支持,其高速率、大容量、低延迟等特点在远程手术中得到了充分体现,满足了远程手术对实时性、高效性、安全性和稳定性的要求。同时,5G网络的“海量物联”特性能支持大量医疗设备的接入和互联互通,为构建智慧医疗体系提供了重要保障[4]。

        笔者团队自2015年开始开展机器人甲状腺手术,并联合中国人民解放军联勤保障部队第九六〇医院甲状腺乳腺外科等团队,共同牵头制定了我国机器人甲状腺手术相关专家共识[5-8]。这些共识为规范化开展机器人甲状腺手术奠定了基础,也为远程机器人甲状腺手术的开展打下了良好的基础。

        与常规机器人手术相比,远程机器人手术过程中需特别注意与助手的实时沟通,操作上更需稳重缓慢,以“小步走”的方式避免器械快速、大幅度移动[4,9]。远程手术中团队配合至关重要。应常规组建远程机器人甲状腺手术团队,包括外科医生、麻醉医生、巡回及器械护士、工程师及技术人员等。在开展远程机器人甲状腺手术前,需进行常规机器人手术操作的规范化培训,掌握机器人甲状腺手术的具体操作方法、紧急情况处理、中转手术原则和并发症防治等理论知识,熟悉操作流程,提高术者、助手、护士及手术器械之间的配合度[7]。随后可结合术者经验建议开展远程手术模拟操作,以熟悉远程手术场景,适应术者与助手间的远程交流、远程操作时器械的开合移动及机械臂间的切换等。为应对术中因网络技术等问题引起的突发状况,笔者团队在术前制定了应急方案,并邀请了我国成功开展机器人甲状腺手术例数最多的专家团队在现场提供帮助,确保手术安全实施。

        本例远程甲状腺手术的顺利实施,展示了我国医疗科技的进步和发展,为未来更多远程机器人甲状腺手术的开展和推广提供了宝贵的经验和参考。相信随着5G通信技术的普及和机器人手术技术的飞速发展,远程机器人甲状腺手术必将实现前所未有的突破。




参考文献

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[1]    田文,王冰.甲状腺癌根治术关键技术标准及评价[J]. 中国实用外科杂志,2024,44(1):38-42.

[2]    王野,闫石,常易凡,等.远程手术创新的现状和进展[J]. 海军军医大学学报,2023,44(5):627-630.

[3]    Cacciamani G,Desai M,Siemens DR,et al.Robotic urologic oncologic surgery: ever-widening horizons[J].J Urol,2022,208(1):8-9.

[4]    黄韵翰,周逢海,郭柏鸿.基于5G通信技术的远程机器人手术应用研究进展及关键技术分析[J]. 中国微创外科杂志(中英文),2024,24(2):138-142.

[5]    中国医师协会外科医师分会甲状腺外科专家工作组,中国研究型医院学会甲状腺疾病专业委员会,中国医疗保健国际交流促进会普通外科学分会,等.经口腔前庭入路机器人甲状腺和甲状旁腺手术中国专家共识(2023版)[J]. 中国实用外科杂志,2023,43(12):1328-1334.

[6]    中国医师协会外科医师分会甲状腺外科专家工作组,中国研究型医院学会甲状腺疾病专业委员会,中国研究型医院学会甲状旁腺与骨代谢疾病专业委员会.腔镜和机器人甲状旁腺手术中国专家共识(2024版)[J].中国实用外科杂志,2024,44(2):125-133.

[7]    中国医师协会外科医师分会甲状腺外科医师委员会,中国研究型医院学会甲状腺疾病专业委员会,中国医疗保健国际交流促进会临床实用技术分会,等.机器人甲状腺及甲状旁腺手术中神经电生理监测临床操作专家共识(2019版)[J].中国实用外科杂志,2019,39(12):1248-1253.

[8]    中国医师协会外科医师分会甲状腺外科医师委员会,中国研究型医院学会甲状腺疾病专业委员会.机器人手术系统辅助甲状腺和甲状旁腺手术专家共识[J]. 中国实用外科杂志,2016,36(11):1165-1170.

[9]    顾成磊,李立安,王宁,等.5G远程机器人辅助腹腔镜全子宫切除术首例报道[J].中国微创外科杂志,2023,23(8):610-615.



(2024-08-06收稿    2024-08-20修回)


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