手术机器人赋予医生“超能力”

在两到三厘米见方的人体空间里，机械臂可以像刺绣一样精细地操作。如今，手术机器人正在让许多不可思议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年第一个达芬奇手术机器人在中国问世以来，中国已经进行了4万多次机器人手术，涉及泌尿外科、肝胆胰外科、胃肠外科、妇产科等领域。2月26日，中国首个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。在未来，达芬奇的手术机器人将被广泛使用。

外科机器人的魔力是什么？为什么列奥纳多·达·芬奇的手术机器人能统治许多年？

更明亮的“眼睛”和更灵活的“手”

早在去年，互联网上就有一段视频。视频显示，一个机器人正在对装在小玻璃瓶中的葡萄进行皮肤缝合“手术”，该机器人是达芬奇的手术机器人。葡萄皮不到2.5厘米长，不到1毫米厚，非常脆弱。在达芬奇的手术机器人完成最后一针后，葡萄基本上保持完好。整个手术过程既快速又准确，这让许多人对达芬奇的手术机器人惊叹不已。但事实上，这在医学领域并不新鲜。

以达芬奇系统为代表的手术机器人是医疗机器人之一。

“医疗机器人是一个大概念。根据国际标准术语，就潜在能力而言，任何能够在医疗领域使用的机器人或机器人设备都可以被称为医疗机器人。”哈尔滨工业大学机器人研究所副所长杜志强说，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(即服务机器人用于医疗领域)和机器人医疗设备。

在杜志强看来，医疗机器人的作用不仅仅是协助医生工作，拓展他们的能力，不断提高他们的智能水平，而且对于医疗用途也是安全有效的。否则，就不可能去临床实践。同时，它们应具有灵活的临床应用性和良好的交互性，以实现医生、患者和机器之间的和谐共存。

不可否认，外科机器人的出现是由于外科领域追求微创手术的大背景。“与传统的开放式手术相比，腹腔镜手术有很多优点，现在已经广泛开展。然而，腹腔镜手术对医生的技能要求非常高。同时，医生长期操作会导致疲劳和握手，影响手术的准确性和质量。腹腔镜手术器械的*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。”杜志强说，手术机器人有几个主要优势。一是多*度手术器械，使手术更加灵巧。其次，它可以为医生提供放大的三维图像，使手术更加精确。第三是改变以前的手术模式，原来是医生站在病人手术的旁边，现在是坐在手术控制台前，减轻医生的疲劳；第四，可以实现远程手术。我们可以将机器人放置在偏远地区，并由医生远程控制它们，这样更多的病人可以享受高端设备的好处。

为什么在顶部？

手术机器人的全球探索始于20世纪80年代。1985年，美国研究人员试图使用工业机器人来辅助脑组织活检，这也是外科机器人的雏形。此后，在20世纪80年代末和90年代初，专门用于外科手术的外科手术机器诞生了，而RoboDoc手术机器人更具代表性。1994年，美国计算机运动公司开发的伊索(伊索)持镜机器人实现了比人类更精确和一致的镜头运动，并在机器人微创手术系统的开发中迈出了关键的一步。然而，它还不能单独进行外科手术，而只是一个“手持镜子”的电子操纵器。1996年，计算机运动开发了宙斯机器人手术系统，试图用于微创手术。

1999年，美国直觉外科公司发布了达芬奇手术机器人，为手术机器人的研究和应用开辟了新的局面。达芬奇手术机器人由手术控制台、床边机械手系统和成像系统组成。与人手相比，它的模拟腕式仪器有7个*度，更灵活、更准确，还能自动过滤震颤，比人手更稳定。此外，其成像技术更加逼真，裸眼3D立体高清图像可将图像放大10倍。自从达芬奇的手术机器人问世以来，它已经失去了控制，并迅速应用于世界各地，几乎垄断了全球手术机器人市场，一直持续到今天。

2000年，达芬奇手术机器人被美国食品和药物管理局正式批准投入使用，成为世界上第一个可以用于腹部手术的手术机器人。301医院于2006年底从*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。

在杜志强看来，达芬奇的手术机器人之所以能够领先，是因为它强调工程技术和医疗需求的紧密结合。“当我参观直观外科时，我发现该公司工程师和技术人员每天的重要任务之一就是与医生充分沟通，以便机器人能够最大限度地满足医生的需求。”杜之江总结道，“达芬奇的手术机器人有多条机械臂，并且用多条手臂以协调的方式进行手术；它放松了对人体切口位置的要求。手术时，机械臂必须从人体切口进入。如果切口要求太严格，一些外科手术将很难操作。此外，达芬奇的手术机器人易于快速安装，减少了手术准备时间。特别是当手术过程中发生意外，微创手术改为开放式手术时，手术机器人的器械需要在很短的时间内取出。列奥纳多·达·芬奇的手术机器人有一个统一的界面，这减少了更换手术器械的时间。此外，它可以根据操作模式主动预置，不断提高机器人的智能水平。多年来，达芬奇手术机器人的发展一直朝着这些方向前进。”

医务人员的组合是关键。

20世纪90年代，中国开始涉足外科机器人的研究。北京航空航天大学和海军总医院联合开发的脑部手术机器人和北京航空航天大学开发的骨科手术机器人等典型系统均通过了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、骨科和介入手术领域的研究，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，北京工业大学开展了软组织穿刺和颅面外科领域的研究，复旦大学和浙江大学也开展了医疗机器人领域的研究并取得了成果。

杜志强认为，要搞好手术机器人的研发，首先要注意医务人员的组合。“医生应该明确手术过程、手术机器人的使用要求和医疗应用的禁忌，并能在广泛的领域提出一些主观内容。工程技术人员需要倾听、理解、确定设计输入，计划实施方法，然后用工程语言表达，取出原型，然后与医生反复沟通。医生和工程师必须互动。这种互动可能是长期的。”

在杜志强看来，目前医用机器人的发展前景良好。目前，全球医疗机器人市场正以高速持续增长。中国还出台了一系列促进机器人产业健康快速发展的战略规划和支持政策，包括《中国制造2025》和《机器人产业发展规划(2016-2020)》，医疗机器人是其中的重要组成部分。"作为机器人的一种，手术机器人在机械、传感、控制、交互、互联网等技术方面有着无限的创新空间."杜志强说道。

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。“手术机器人是技术高度密集的机器人系统，技术壁垒很高，需要机器人、医疗器械、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相对较长，通常为6-10年，投资大，风险高，投资持续。”杜志强说:“要使手术机器人的研发取得显著进展，必须建立‘*-生产-研究-研究-医药’的长效机制，形成*引导、资金支持、企业努力、研发团队才华横溢、医生敢于思考、敢于尝试的局面，打通研发、注册、生产和销售的链条。这也需要许多方面的共同努力。”