{科研}手术机器人赋予医生“超能力”

在两三厘米见方的人体空室内，机械臂可以像刺绣一样精细地操作。如今，手术机器人正在使许多难以想象的手术场景成为现实。其中，达芬奇手术机器人系统(以下简称达芬奇手术机器人)代表了该领域的前沿水平。

自2006年国内引进第一台达芬奇手术机器人以来，国内已开展机器人手术4万余例，涵盖泌尿外科、肝胆胰外科、胃肠外科、妇产科等手术。2月26日，国内首家达芬奇手术机器人基础培训基地在上海开业，为国内外医生提供国际培训服务。未来，达芬奇手术机器人将得到广泛应用。

手术机器人有什么神奇之处？为什么达芬奇的手术机器人多年来一直领先？

更明亮的眼睛和更灵活的手

早在去年，一段视频就传遍了网络。视频中，一个小玻璃瓶里的葡萄正在接受机器人的皮肤缝合手术，机器人就是达芬奇手术机器人。葡萄皮长度不到2.5厘米，厚度不到1毫米，非常易碎。达芬奇的手术机器人缝完最后一针后，葡萄基本完好。整个操作过程快捷精准，让很多人为达芬奇手术机器人叫好。但其实对医学界来说并不是什么新鲜事。

以达芬奇系统为代表的手术机器人是医疗机器人之一。

医用机器人是个大概念。按照国际标准术语，只要是能够在医疗领域使用的具有潜在能力的机器人或机器人设备，就可以称之为医疗机器人。哈尔滨工业大学机器人研究所副所长杜志江表示，医疗机器人可以分为手术机器人、康复机器人、医疗服务机器人(即医疗领域使用的服务机器人)和机器人医疗设备。

在杜志江看来，医疗机器人的作用不仅要辅助医生的工作，拓展医生的能力，不断提高医生的智力水平，还要安全有效的用于医疗，否则是不可能去临床的。同时应具有灵活的临床适用性和良好的交互性，从而实现医生、患者和机器的和谐共存。

不可否认，手术机器人的出现是由于外科领域追求微创手术的背景。与传统的开腹手术相比，腹腔镜手术有很多优点，现在已经得到了广泛的开展。然而，医生在腹腔镜手术中的技能很高。同时，医生长期手术会导致疲劳和手抖，影响手术的准确性和质量。腹腔镜手术器械的自由度仍然有限。因此，为了进一步提高微创手术的水平，手术机器人应运而生。杜志江说，手术机器人有几个优点。第一，多自由度的手术器械使手术更加灵巧；二是可以为医生提供放大的三维图像，使手术更加细致；三是改变以前的运营模式。原来医生站在病人旁边做手术，现在坐在控制台前做手术，减轻了医生的疲劳；第四，可以实现远程手术。我们可以把机器人放在偏远地区，由医生远程操作，让更多的患者享受到高端仪器的好处。

为什么是最好的

世界各地对手术机器人的探索始于20世纪80年代。1985年，美国研究人员试图利用工业机器人辅助脑活检，这也是手术机器人的雏形。此后，在20世纪80年代末90年代初，诞生了专门用于外科手术的手术机器，robodoc手术机器人就是其中的代表。1994年，美国computer motion Company开发的伊索持镜机器人实现了比人更精确、更一致的镜片运动，在机器人微创手术系统的研发上迈出了关键一步。但是，它本身并不能进行操作，只是一个帮助镜子的电子机械手。1996年，计算机运动公司开发了宙斯机器人手术系统，用于微创手术。

1999年，美国直观手术公司发布了达芬奇手术机器人，为手术机器人的发展和应用开辟了新的局面。达芬奇手术机器人由手术控制台、床边机械臂系统和成像系统组成。与人手相比，其模拟手腕仪有7个自由度，更灵活、更准确，能自动滤除震颤，比人手更稳定。此外，其成像技术更加逼真，裸眼3d高清图像可将图像放大10倍。达芬奇手术机器人自发布以来，一直处于失控状态，并迅速应用到世界各地，几乎垄断了全球手术机器人市场，并一直延续至今。

2000年，达芬奇手术机器人被美国食品药品管理局正式批准并投入使用，成为世界上第一个可用于腹部手术的手术机器人。301医院于2006年底在中国大陆引进了第一台达芬奇手术机器人，并于2007年完成了第一次手术。2014年，达芬奇手术机器人更新了第四代系统。

在杜之江看来，达芬奇的手术机器人可以领先，它对工程技术和医疗需求紧密结合的关注是不可或缺的。我在参观直观外科公司的时候看到，公司的工程师和技术人员每天的重要任务之一就是和医生进行充分的沟通，让机器人最大限度的满足医生的需求。杜之江得出结论，达芬奇手术机器人具有多个机械臂，以多臂协调的方式完成手术；它放松了对人体切口位置的要求。手术过程中，机械臂要从人体的切口进入。如果切口要求太严格，有些手术方法不易操作；此外，达芬奇手术机器人便于快速定位，减少了手术准备时间。尤其是手术过程中发生意外，需要在极短的时间内将手术机器人的器械取出；达芬奇手术机器人界面统一，减少了手术中更换器械的时间；此外，可以根据操作模式主动预设，不断提高机器人的智能水平。多年来，达芬奇手术机器人的研发一直沿着这些方向前进。

医生和工人的结合是重点

20世纪90年代，中国开始涉足手术机器人的研究。典型系统，如北京航空航天大学、空航空航天大学和海军总医院联合开发的脑外科机器人，以及北京航空航天大学、空航空航天大学开发的骨科手术机器人，均已通过中国食品药品监督管理局的认证。

此外，哈尔滨工业大学开展了腹腔镜、骨科、介入外科等领域的研究；中国科学院自动化研究所开展了血管介入和骨科领域的研究；天津大学开展了腹腔镜和显微外科领域的研究；北京理工大学开展了软组织穿刺、颅面外科等领域的研究；复旦大学和浙江大学也在医用机器人方面进行了研究，并取得了成果。

杜志江认为，要做好手术机器人的研发工作，首先要注意医生和工人的结合。医生要明确说明手术流程，手术机器人的使用要求，医疗应用的禁忌，可以在广泛的领域提出一些主观的内容。工程师需要倾听和理解，确定设计输入，规划实现方式，用工程语言表达，取出样机后反复与医生沟通。医生和工程师必须相互作用，这可能会持续很长时间。

在杜志江看来，目前医疗机器人的发展前景很好。目前，全球医疗机器人市场正在高速增长，中国出台了几项战略规划和支持政策，以促进机器人产业健康快速发展，包括《中国制造2025》和《机器人产业发展规划(2016-2020)》，其中医疗机器人是重要组成部分。手术机器人作为机器人的一种，在机械、传感、控制、交互、互联网等技术上有着无限的创新。杜之江说。

与此同时，手术机器人的发展也面临着来自技术、人才、资金、市场和政策的挑战。手术机器人是一个技术高度密集的机器人系统，技术门槛高，需要机器人、医疗设备、医学等领域的人才，尤其是跨境复合型人才。手术机器人的研发周期也很长，通常需要6~10年，投资大，风险高，需要持续投入。杜志江说，为了在手术机器人的研发方面取得突出进展，有必要建立& # 39；政治-生产-学习-研究-医学& # 39；结合长效机制，形成政府引导、资金支持、企业努力、R&D团队竞争、医生敢想敢试的局面，开启了R&D注册、生产、销售的链条。这也需要多方的共同努力。