Marcus Woo

如果你近期需要做外科手術(shù)，你的外科醫(yī)生很可能會在機器人的輔助下進行外科手術(shù)。美國斯坦福大學(xué)的泌尿外科專家兼機器人外科主任Benjamin Chung表示，對于許多泌尿外科手術(shù)，如前列腺癌的前列腺切除手術(shù)，機器人輔助外科手術(shù)已成為手術(shù)護理的標準。Chung估計，美國90%以上的前列腺切除手術(shù)（包括部分切除和全部切除）是在機器人的輔助下進行的[1]。其中前列腺部分切除手術(shù)的比例超過60%，完全切除手術(shù)的比例超過27% [2,3]。美國南加利福尼亞大學(xué)洛杉磯分校的機器人模擬和教育系主任兼泌尿?qū)W專家Andrew Hung說：“在過去的20年，機器人輔助外科手術(shù)逐漸變得越來越普遍?！?/p>

在機器人輔助外科手術(shù)被越來越廣泛地應(yīng)用于泌尿外科和婦科領(lǐng)域的同時，這一手術(shù)方式在其他外科分支領(lǐng)域的應(yīng)用也取得不斷進步。據(jù)全球咨詢公司Frost &Sullivan的調(diào)查顯示，2016年只有5%～10%的開放式外科手術(shù)采用了機器人輔助設(shè)備，但該設(shè)備足以滿足50%以上的外科手術(shù)的需求[4]。最近一份市場調(diào)查結(jié)果顯示，2018年全球外科手術(shù)機器人的市場規(guī)模達47.1億美元，預(yù)計到2029年全球外科手術(shù)機器人的市場規(guī)模將超過154.3億美元[5]。

目前，位于美國加利福尼亞州森尼韋爾市的Intuitive Surgical公司主導(dǎo)著機器人外科手術(shù)市場。該公司的達芬奇（da Vinci）機器人外科手術(shù)系統(tǒng)于2000年首次得到美國食品藥品監(jiān)督管理局（US Food and Drug Administration）批準用于普通腹腔鏡手術(shù)。盡管da Vinci機器人外科手術(shù)系統(tǒng)最初受到了外科手術(shù)界人士的質(zhì)疑，但到目前為止，da Vinci機器人外科手術(shù)系統(tǒng)已完成了600多萬例手術(shù)，而且世界各地的醫(yī)院安裝了數(shù)千套da Vinci機器人外科手術(shù)系統(tǒng)[6]。在中國，至少有102套da Vinci機器人外科手術(shù)系統(tǒng)被安裝在84家醫(yī)院[7]。

da Vinci機器人外科手術(shù)系統(tǒng)是一個復(fù)雜的通用系統(tǒng)（圖1）。在外科醫(yī)生的控制下，da Vinci機器人外科手術(shù)系統(tǒng)可以自動執(zhí)行腹腔鏡手術(shù)。腹腔鏡手術(shù)是一種使用專業(yè)的外科手術(shù)工具和腹腔鏡進行的微創(chuàng)手術(shù)。安裝在腹腔鏡末端的帶有微型攝像機和光源的光纖探針通過細小的切口插入體內(nèi)。在傳統(tǒng)的腹腔鏡手術(shù)中，外科醫(yī)生手動操作醫(yī)用專用器械，然后通過腹腔鏡觀察手術(shù)區(qū)域。但是，da Vinci機器人外科手術(shù)系統(tǒng)的手術(shù)工具被固定在其四個機械臂中的三個機械臂的末端，其中腹腔鏡位于第四個機械臂上。外科醫(yī)生不是站在手術(shù)臺上，而是坐在一個能在高清屏幕上顯示由電腦生成的三維圖像的控制臺前指導(dǎo)手術(shù)（有時是在一個與手術(shù)室分開的房間里）。Chung說，坐在控制臺上可以減輕醫(yī)生的疲勞。

圖1. 對用于手術(shù)室的da Vinci機器人輔助外科手術(shù)系統(tǒng)的模擬。該系統(tǒng)通常包括一個固定有四個機械臂的機器人推車（右），這個推車由外科醫(yī)生利用專門的控制臺（左）進行遠程控制。圖源：?2016 Intuitive Surgery, Inc. （維基共享資源，CC BY-SA 3.0）。

da Vinci手術(shù)機器人最大的優(yōu)點是其可移動的機械臂，而且機械臂的末端可以精確地彎曲和旋轉(zhuǎn)。Hung表示，da Vinci手術(shù)機器人的優(yōu)勢在于其高水平控制技術(shù)，該技術(shù)能夠降低更多外科醫(yī)生執(zhí)行復(fù)雜腹腔鏡手術(shù)的工作難度。他說，“這使外科醫(yī)生能夠進行大約10年前或更早以前，只有醫(yī)術(shù)精湛的專攻腹腔鏡手術(shù)的醫(yī)生才能做的復(fù)雜手術(shù)?！?Chung說，da Vinci手術(shù)機器人在前列腺切除術(shù)、子宮切除術(shù)和腎切除術(shù)等手術(shù)領(lǐng)域非常實用，因為這些手術(shù)的手術(shù)面積相對較小，機器人不需要大范圍的移動。雖然這些手術(shù)需要進行大量縫合，但是這正是da Vinci手術(shù)機器人所擅長的。

雖然機器人輔助外科手術(shù)系統(tǒng)的優(yōu)點有很多，但其昂貴的成本需要引起人們的重視。一臺da Vinci機器人輔助外科手術(shù)系統(tǒng)的價格高達200萬美元，并且根據(jù)最近的一項分析顯示，每臺da Vinci機器人輔助外科手術(shù)的最低價格為3568美元[8]。造成該系統(tǒng)成本價格如此昂貴的部分原因是近20年來手術(shù)機器人的市場一直由Intuitive Surgical公司壟斷，不過，隨著更多新產(chǎn)品進入市場，預(yù)計它的價格將會下降。手術(shù)機器人廣闊的市場發(fā)展前景及其專利保護期的陸續(xù)到期[9,10]正促使許多公司競相開發(fā)和提供有競爭性的機器人系統(tǒng)。

2019年年末，全球醫(yī)療設(shè)備公司Medtronic宣布進軍手術(shù)機器人行列，并將推出其新一代機器人通用外科手術(shù)系統(tǒng)Hugo [11]。該公司計劃于2021年將Hugo投入市場，但這只是即將涌入新型外科手術(shù)機器人市場的冰山一角。近日，總部位于英國劍橋的CMR Surgical公司籌集了2.4億美元，用于全面資助其模塊化外科手術(shù)機器人系統(tǒng)Versius的全球商業(yè)化。該公司計劃在歐洲和亞洲推出該系統(tǒng)（已獲歐洲批準，并且已經(jīng)在印度普納的一家醫(yī)院投入使用）[12]。谷歌的Verily公司（原名谷歌生命科學(xué)）和醫(yī)療設(shè)備巨頭強生公司共同成立的初創(chuàng)公司正在開發(fā)一種名為Verb的機器人平臺。日本[13]、韓國、新加坡、泰國和中國的幾家公司也正在研發(fā)本國的手術(shù)機器人，如北京積水潭醫(yī)院和北京天智航醫(yī)療技術(shù)有限公司（Beijing Tinavi Medical Technologies）共同研發(fā)的TiRobot系統(tǒng)[14]。

大多數(shù)新型機器人憑借自身適用于各種手術(shù)的通用系統(tǒng)與da Vinci機器人系統(tǒng)相互競爭。但是，市場上也出現(xiàn)了體積更小、更專業(yè)的手術(shù)機器人，如Intuitive Surgical公司開發(fā)的Ion機器人系統(tǒng)。Ion機器人的柔性導(dǎo)管可進入患者肺部組織進行支氣管鏡檢查。被強生公司收購的美國加利福尼亞州紅木城的初創(chuàng)公司Auris Health研發(fā)了一個類似的支氣管鏡檢查機器人。美國田納西州納什維爾市的范德比爾特大學(xué)的研發(fā)手術(shù)機器人的專家Robert Webster說：“這些更加專業(yè)化的外科手術(shù)機器人促進了許多商用領(lǐng)域手術(shù)機器人設(shè)備數(shù)量的增加。例如，在骨科手術(shù)中，這些設(shè)備能夠精準地鉆骨，或在立體定向手術(shù)（如活檢）時將針頭或電極插入患者體內(nèi)。這是手術(shù)機器人未來的發(fā)展方向。未來將會有許多細分特定領(lǐng)域的手術(shù)機器人被研發(fā)出來，并且我認為它們將會取代通用型機器人?！?/p>

但是手術(shù)機器人并不總是會改善治療效果，它也會帶來一些風(fēng)險[15]。2019年2月，美國食品藥品監(jiān)督管理局發(fā)出警告稱，至少對于某些癌癥，如乳腺癌和宮頸癌，沒有證據(jù)表明機器人手術(shù)會改善其治療效果[16]。該警告主要基于在2018年The New England Journal of Medicine上發(fā)表的兩項重要研究，這兩項研究均表明，接受過微創(chuàng)手術(shù)（包括機器人輔助外科手術(shù)）的宮頸癌女性患者的存活率低于接受傳統(tǒng)開放的外科手術(shù)的女性患者的存活率。造成這種情況的原因可能是機器人在操作過程中無意釋放出腫瘤細胞[17,18]。Webster教授說：“機器人不一定適用于所有手術(shù)。有些手術(shù)更適合醫(yī)生手動操作?！?/p>

然而，針對泌尿外科的一個長期的跟蹤記錄讓外科醫(yī)生更加相信機器人手術(shù)是安全和有益的。Chung主任說：“如果手術(shù)過程中有異常情況出現(xiàn)，醫(yī)生也會提前發(fā)現(xiàn)?！?/p>

人工智能（AI）也是機器人手術(shù)革命的一部分。隨著越來越多的手術(shù)機器人被應(yīng)用于手術(shù)室，手術(shù)過程中的相關(guān)數(shù)據(jù)也隨之增多。當醫(yī)生操作機器人進行手術(shù)時，機器人會收集每一道程序的每一條信息。Webster教授表示，AI可以幫助分析這些數(shù)據(jù)，并幫助外科醫(yī)生優(yōu)化他們的技術(shù)，以獲得最佳的治療效果。AI還可能使機器人自動執(zhí)行某些重復(fù)或普通的手術(shù)任務(wù)，如縫合打結(jié)創(chuàng)口[19]。

但是外科醫(yī)生目前還不需要擔(dān)心自己會被機器人取代。至少從現(xiàn)在到未來很長一段時間，手術(shù)機器人可能仍然是協(xié)作型機器人，即輔助人類工作的協(xié)作機器人。機器人擅長執(zhí)行重復(fù)和精確的任務(wù)，而人類更擅長在手術(shù)室里做生死攸關(guān)的決定。Webster教授表示，我們的目標是建立一個“協(xié)作系統(tǒng)”，在這個系統(tǒng)中，機器人做自己擅長的事，而人類做人類擅長的事，兩者互相協(xié)作。

盡管半自主手術(shù)機器人在短時間內(nèi)還不太可能實現(xiàn)，但它可能已經(jīng)在發(fā)展的路上了。Chung主任說：“這將是一個持續(xù)的發(fā)展過程。屆時，機器人的成本將會降低，它們將變得更加智能和擁有更多的功能。我認為這些對外科醫(yī)生來說都是好事。”