編者按 近年來，機器人手術(shù)系統(tǒng)在泌尿外科、婦科、胸外科、普外科、骨科等領(lǐng)域的應用日益深入，其在小兒外科、耳鼻喉科、口腔科、血管外科等領(lǐng)域也已積累了大量的臨床經(jīng)驗。隨著5G技術(shù)、虛擬現(xiàn)實技術(shù)（VR）、增強現(xiàn)實技術(shù)（AR）等高新技術(shù)的發(fā)展和應用，遠程機器人手術(shù)也在持續(xù)開展并已取得階段性進展。

然而，機器人手術(shù)自面世起就面臨著諸多爭議，如技術(shù)安全、責任認定、患者隱私泄露、醫(yī)學倫理等問題；另一方面，機器人手術(shù)的治療效果是否明顯優(yōu)于傳統(tǒng)腔鏡手術(shù)仍缺乏循證醫(yī)學證據(jù)。與傳統(tǒng)開放手術(shù)和腔鏡手術(shù)相比，機器人手術(shù)的優(yōu)缺點究竟如何？目前機器人手術(shù)在各學科的應用處于什么階段？機器人手術(shù)的未來前景如何？這需要從事機器人手術(shù)臨床工作的各位專家、同仁共同探討和論證。

摘 要 遠程手術(shù)是一種新興的手術(shù)模式，通過利用先進的手術(shù)機器人及網(wǎng)絡技術(shù)，允許外科醫(yī)生對距離較遠的患者進行手術(shù)。遠程手術(shù)系統(tǒng)不僅有利于改善目前高水平外科醫(yī)生短缺的現(xiàn)狀，而且還可以消除地理障礙，為患者帶來及時、高質(zhì)量的手術(shù)干預，減輕患者經(jīng)濟負擔、減少并發(fā)癥和遠距離就醫(yī)的苦惱。本文主要就國內(nèi)外遠程手術(shù)的發(fā)展歷史及現(xiàn)狀展開一系列介紹，并對遠程手術(shù)的發(fā)展前景進行展望。

關(guān)鍵詞 遠程手術(shù)；手術(shù)機器人；組網(wǎng)方案

中圖分類號 R608 TN711.5 文獻標識碼 A 文章編號 2096-7721（2022）05-0343-08

History and current situation of telesurgery

TIAN Dongxu， NIU Haitao

（Department of Urology， the Affiliated Hospital of Qingdao University， Qingdao 266000， China）

Abstract As a new surgical system， telesurgery enables surgeons to perform surgeries on patients from long-distance by using advanced robotic surgical technology and network technology. Telesurgery could not only help to solve the problem of shortage of high-level surgeons， but also eliminate geographical obstacles with timely and high-quality of surgical intervention， reduce complications， relieve economic burden and distress of patients from long-distance. The history and current situation of telesurgery at home and abroad are reviewed in this paper， and future development of telesurgery is prospected.

Key words Telesurgery; Surgical robot; Networking scheme

遠程手術(shù)是指醫(yī)生與患者位于相距較遠的地理位置，醫(yī)生借助手術(shù)機器人、網(wǎng)絡技術(shù)及虛擬現(xiàn)實技術(shù)等為患者開展手術(shù)的新興醫(yī)療方式[1-2]。其中醫(yī)生所在的操作中心被稱為手術(shù)端，患者所在手術(shù)室被稱為患者端。遠程手術(shù)的設(shè)想最早是為了在戰(zhàn)爭時期給后方醫(yī)院創(chuàng)傷患者提供快速、高質(zhì)量的手術(shù)治療[3]。由于當時機器人技術(shù)和網(wǎng)絡技術(shù)等水平有限，相關(guān)的研究進展緩慢。當前，由于現(xiàn)代醫(yī)療資源分配不均衡及特殊地區(qū)的限制導致很多患者失去了最佳手術(shù)機會，目前新冠疫情全球大范圍流行也進一步阻礙了遠距離就醫(yī)，這導致患者對遠程手術(shù)的需求也不斷增大。遠程通信技術(shù)及手術(shù)機器人技術(shù)的發(fā)展使遠程手術(shù)的設(shè)想逐步成為現(xiàn)實，并已經(jīng)使部分患者獲益。

國外遠程手術(shù)在20世紀90年代已步入正軌，經(jīng)過數(shù)年的摸索創(chuàng)新，最終在2001年成功完成真正意義上的遠程手術(shù)[4]，并進入現(xiàn)代化遠程手術(shù)探索階段。國內(nèi)遠程手術(shù)雖研究較晚，但發(fā)展迅速，并迅速建立起適合中國國情的遠程手術(shù)模式，為后期5G遠程手術(shù)積累了豐富的經(jīng)驗。如果說國外遠程手術(shù)自2001年進入遠程現(xiàn)代化，那么，5G網(wǎng)絡的誕生則可視為中國遠程手術(shù)現(xiàn)代化的標志性創(chuàng)新。

1 國外遠程手術(shù)發(fā)展歷史

美國作為醫(yī)療水平相對發(fā)達的國家，在遠程醫(yī)學領(lǐng)域研究較早，在進入遠程手術(shù)正式研究之前就已經(jīng)進行了多家醫(yī)院的遠程會診、遠程視頻醫(yī)療教育等基礎(chǔ)研究。20世紀90年代以來，外科手術(shù)的遠程醫(yī)療發(fā)展迅速，并有大量研究結(jié)果被報道。第一個關(guān)于遠程手術(shù)的實時遠程會診于1992年被報道，其在手術(shù)過程中應用標準電話專線網(wǎng)絡進行病理切片之間的傳輸并由遠程病理學專家給予實時病理診斷，但由于當時網(wǎng)絡技術(shù)及醫(yī)療水平有限，35例病例中僅有37%的診斷幫助率[5]。同年，Satava R M等[6]使用SRI遠程操作系統(tǒng)直接控制機械針尖的運動來完成部分操作，并基于此操作系統(tǒng)開發(fā)了目前著名的達芬奇機器人[7]，這是遠程手術(shù)機器人的開始，也是遠程手術(shù)從現(xiàn)場到遠程操作的轉(zhuǎn)折點。

有學者于1994年在美國馬里蘭州開展了泌尿外科遠程手術(shù)指導[8]，在手術(shù)室所在醫(yī)院建立遠程站點，醫(yī)生端與患者端相距約1 609km，手術(shù)中所有組件之間連接到手術(shù)室中信號源，手術(shù)系統(tǒng)中添加一個開關(guān)用以控制組織切割及止血，在這種初始遠程手術(shù)設(shè)備下完成了32次簡單手術(shù)操作，但遠程手術(shù)發(fā)展中的關(guān)鍵問題并未得到解決，即兩站點之間手術(shù)關(guān)鍵數(shù)據(jù)的傳輸問題。針對該關(guān)鍵問題，Kavoussi L R及其團隊在1996年嘗試性進行了7例遠程手術(shù)的基礎(chǔ)操作[9]，應用區(qū)域網(wǎng)網(wǎng)絡線路，以1.5Mb/s的帶寬在約5.6km以外的站點完成手術(shù)中切割、止血等操作，并進行了術(shù)中音頻、視頻、操作指令及必要數(shù)據(jù)的傳輸，這項研究中確定了遠程手術(shù)的幾個關(guān)鍵特征，即高質(zhì)量的音頻、視頻傳導。

在上述研究的經(jīng)驗下，Kavoussi L R團隊在1998年嘗試進行跨洲距離的遠程腹腔鏡機器人指導手術(shù)[10]，分別指導位于約8 047km、14 484km及17 703km外的年輕醫(yī)師完成了不同的泌尿外科手術(shù)，通過綜合業(yè)務數(shù)字網(wǎng)絡進行數(shù)據(jù)間的傳輸，網(wǎng)絡延遲約為1s，帶寬約為384kb/s。盡管這項研究中存在地理位置、網(wǎng)絡技術(shù)水平有限等限制，但在遠程手術(shù)指導下手術(shù)均順利完成。隨后，該團隊應用相同網(wǎng)絡技術(shù)，在位于7 242km以外的意大利進行了經(jīng)皮腎穿刺操作[11]，應用一種專門研發(fā)的機器人系統(tǒng)，在平均20min內(nèi)完成腎臟穿刺。

除泌尿系統(tǒng)手術(shù)外，普通外科的其他手術(shù)如疝修補術(shù)等因操作相對簡單均成為遠處手術(shù)中研究重點。1999年，Cubano M A團隊[12]嘗試將航空母艦戰(zhàn)斗群與其他設(shè)施相連，計劃完成5例遠程腹腔鏡疝修補術(shù)的指導手術(shù)。該研究在當時挑戰(zhàn)性應用國際航空站的網(wǎng)絡通信，雖然網(wǎng)絡延遲并未達到理想結(jié)局，但顯示出國外在不停發(fā)掘遠程手術(shù)中組網(wǎng)方案的潛力，為以后的遠程手術(shù)奠定了基礎(chǔ)。

20世紀90年代，在不斷探索遠程手術(shù)的基礎(chǔ)上，國外部分國家已掌握了遠程手術(shù)中的關(guān)鍵技術(shù)，由最初的遠程簡單操作到遠程手術(shù)系統(tǒng)基本成形，并開始不斷嘗試真正意義上的獨立遠程手術(shù)，且于2001年完成了第一個真正的遠程外科手術(shù)，即著名的“Charles Lindbergh手術(shù)”[4，13]。

接受手術(shù)的患者是一名在法國斯特拉斯堡的68歲女性膽囊結(jié)石患者，而外科大夫在距離7 000km以外的美國紐約進行手術(shù)。手術(shù)中應用了一種特殊的專線網(wǎng)絡進行信號之間的傳遞，手術(shù)中數(shù)據(jù)傳輸穩(wěn)定，操作信號及影像信號傳輸流暢，網(wǎng)絡時延維持在較低水平。這是遠程手術(shù)的一個里程碑，驗證了遠程手術(shù)技術(shù)的可行性。

2 國內(nèi)遠程手術(shù)發(fā)展歷史

中國醫(yī)療資源分布不均，高水平外科大夫及先進醫(yī)療設(shè)備基本分布在大中城市，農(nóng)村及偏遠地區(qū)則明顯落后，存在著明顯地域性差別。大量需要手術(shù)的患者無法得到高質(zhì)量、及時的手術(shù)治療，因此遠程手術(shù)在我國更有發(fā)展的必要性。盡管相比于歐美等發(fā)達國家，我國遠程手術(shù)研究起步較晚，但發(fā)展速度驚人，并迅速探索出了適合我國國情的遠程手術(shù)發(fā)展模式。

在21世紀初期，海軍總醫(yī)院利用遠程手術(shù)機器人系統(tǒng)為腦腫瘤患者行立體定位活檢手術(shù)[14]，完成了我國首次腦外科異地手術(shù)；北京積水潭醫(yī)院應用主從式機器人手術(shù)系統(tǒng)進行遠程骨科輔助手術(shù)操作[15]。盡管兩項手術(shù)順利完成，但研究中遠程手術(shù)系統(tǒng)僅起到輔助定位、影像傳輸作用，無法實現(xiàn)手術(shù)醫(yī)師靈活無間斷的實時手術(shù)操作，手術(shù)中影像信號及手術(shù)信號的傳輸無嚴格要求，且對網(wǎng)絡時延等必要條件無法嚴格把控。隨后，我國也開始對遠程手術(shù)中網(wǎng)絡方案及機器人系統(tǒng)等關(guān)鍵因素進行發(fā)掘性研究，使遠程手術(shù)能夠安全、穩(wěn)定地完成。2012年12月，北京航空航天大學聯(lián)合海軍總醫(yī)院成功完成我國首次遠程海上手術(shù)[16]，手術(shù)通過衛(wèi)星鏈接網(wǎng)絡將位于北京的海軍總醫(yī)院遠程中心的醫(yī)生端及位于太平洋海域的患者端建立通訊聯(lián)系，應用BH-7機器人系統(tǒng)完成手術(shù)，然而，衛(wèi)星通信信號網(wǎng)絡延遲的不確定性和數(shù)據(jù)丟包率等問題成為該研究的最大問題，遠遠不能滿足遠程手術(shù)要求。

4G 網(wǎng)絡通信的發(fā)展，推動了我國遠程手術(shù)歷史發(fā)展，其網(wǎng)絡穩(wěn)定性優(yōu)于衛(wèi)星通信。2015年，國產(chǎn)“妙手S”手術(shù)機器人借助10Mb/s帶寬商用網(wǎng)絡，完成了約170km的遠程無線動物實驗，實驗中應用當時熱門4G網(wǎng)絡，平均手術(shù)延時在250ms左右，系統(tǒng)雙向總延時最大為302.6ms，丟包率約為4%[17]。雖然整個實驗較為成功，但4G網(wǎng)絡的窄帶寬及高時延仍限制了遠程手術(shù)的臨床應用及推廣。4G網(wǎng)絡方案即目前5G無線網(wǎng)絡的起源，雙側(cè)網(wǎng)關(guān)通過4G通信方式接入互聯(lián)網(wǎng)。當多個用戶發(fā)生業(yè)務關(guān)系時，信息流通過互聯(lián)網(wǎng)到達對方設(shè)備。由于數(shù)據(jù)流要經(jīng)過4G和公網(wǎng)兩個瓶頸的制約，與其他用戶數(shù)據(jù)流共享公網(wǎng)帶寬，當4G信號較弱和公網(wǎng)資源不足時，實際可用帶寬就會下降。因此，此種組網(wǎng)方式的帶寬穩(wěn)定性較差，會對雙向視音頻交互應用產(chǎn)生不利影響。該組網(wǎng)方式也僅僅是在該網(wǎng)絡剛剛產(chǎn)生時用在動物實驗中，隨后即被其他組網(wǎng)方案迅速取代。

3 國外遠程手術(shù)現(xiàn)狀

自2001年完成真正意義上遠程手術(shù)后，國外遠程手術(shù)的研究進入現(xiàn)代化遠程手術(shù)探索模式。雖然“Charles Lindbergh手術(shù)”中報道信號傳輸穩(wěn)定、網(wǎng)絡延時較低，但前期準備工作中鋪設(shè)的海底電纜專線耗資巨大，人力、物力花費過多，準備周期過長，因此國外現(xiàn)代化遠程手術(shù)的重心主要在于網(wǎng)絡方案及機器人的改良。

自2003年起，Anvari M團隊[18]于漢密爾頓在相距400km的教學醫(yī)院及農(nóng)村醫(yī)院之間建立了遠程機器人手術(shù)系統(tǒng)，協(xié)助當?shù)蒯t(yī)院的外科醫(yī)生完成腹腔鏡手術(shù)。截至2005年，這項研究共計完成了21例遠程手術(shù)，建立了世界首個為農(nóng)村社區(qū)服務的遠程機器人系統(tǒng)。該系統(tǒng)應用IP-VPNe網(wǎng)絡（互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議-虛擬私人網(wǎng)絡），將兩家醫(yī)院的Zeus機器人系統(tǒng)連接，21例手術(shù)均以較低時延完成，患者術(shù)后恢復良好。但該研究主要是建立一種遠程手術(shù)指導系統(tǒng)，探索遠程手術(shù)中網(wǎng)絡時延的優(yōu)化，遠程醫(yī)生卻不能獨立地完成整個手術(shù)操作。

在2007年，Nguan C Y等[19]對18例雌豬分別在實時手術(shù)、IP-VPNe網(wǎng)絡和衛(wèi)星鏈接三種情況下進行了機器人輔助下腹腔鏡下腎盂成形術(shù)，研究發(fā)現(xiàn)遠程手術(shù)盡管存在網(wǎng)絡延遲和波動，但與實時手術(shù)相比，進行遠程腎盂成形術(shù)是可行的，而不會顯著延長手術(shù)時間或影響手術(shù)結(jié)果。衛(wèi)星鏈接網(wǎng)絡利用人造地球衛(wèi)星作為中繼站來轉(zhuǎn)發(fā)無線電波，進而實現(xiàn)醫(yī)生及患者端之間的互聯(lián)互通，具有覆蓋范圍廣，地域限制小，組網(wǎng)方便迅速，便于實現(xiàn)全球無縫鏈接等眾多優(yōu)點。但其缺點在這項研究中也很明顯，即音視頻、數(shù)據(jù)的傳輸會有約600ms的延時，這會嚴重影響手術(shù)流暢性。

前期大多數(shù)遠程手術(shù)研究都試圖尋找一種合適的網(wǎng)絡布置，以保障遠程手術(shù)低時延、高質(zhì)量地進行，但卻很少有研究明確具體多少時延可能會影響手術(shù)順利進行。直至2014年，才有諸多關(guān)于時延數(shù)值對手術(shù)開展研究的報道。XU S等[20]將16名醫(yī)學生采用盲法隨機分配至0～1 000ms的時延組中，采用機器人模擬系統(tǒng)進行解剖等練習，記錄模擬手術(shù)中不同時延下手術(shù)難易程度、安全性、精確性等指標。最終研究結(jié)果顯示，在200ms以下的時延為遠程手術(shù)理想狀態(tài)，但300ms以內(nèi)不會影響手術(shù)順利完成，更高的網(wǎng)絡時延則會影響手術(shù)的安全性、精確度，甚至無法進行操作。這項研究為遠程手術(shù)中網(wǎng)絡方案選擇提供了參考，目前國內(nèi)外諸多遠程研究也多以此結(jié)論作為網(wǎng)絡選擇的標準。

自2019年起，國外諸多研究開始嘗試將5G網(wǎng)絡應用到遠程手術(shù)中，并得到滿意的結(jié)果。首先是Lacy A M團隊[21]應用5G網(wǎng)絡對患者端年輕醫(yī)生進行遠程手術(shù)指導，雖然在遠程指導下手術(shù)順利進行，但這并未完全開發(fā)出5G網(wǎng)絡在該領(lǐng)域的潛力。在此研究基礎(chǔ)上，Acemoglu A等[22]報道了其團隊應用5G網(wǎng)絡對距離15km外的解剖實驗室中一具尸體進行了機器人聲帶手術(shù)，最終手術(shù)以140ms的平均網(wǎng)絡時延順利完成，這項研究表明5G網(wǎng)絡的低延時、高帶寬特點是遠程手術(shù)的關(guān)鍵技術(shù)，可作為未來遠程手術(shù)的網(wǎng)絡發(fā)展方向。

4 國內(nèi)遠程手術(shù)現(xiàn)狀

5G網(wǎng)絡商用化是我國遠程手術(shù)進入現(xiàn)代化的標志，其低時延、高帶寬、高移動性的特點能夠滿足遠程手術(shù)實時性、高效性及穩(wěn)定性的需求，從而推進了國內(nèi)遠程手術(shù)研究熱潮。2018年12月，中國人民解放軍總醫(yī)院應用國內(nèi)自主研發(fā)的手術(shù)機器人在福州順利完成5G遠程手術(shù)動物實驗[23]。醫(yī)生端遠程控制機械臂和鏡頭臂，切除部分豬肝臟，術(shù)中高清3D影像及聲音傳輸實時、穩(wěn)定，機械臂操作靈活，主從一致性良好，兩端之間單程平均時延小于150ms。2019年9月，全軍肝膽外科研究所完成全球首例多點協(xié)同5G遠程多學科動物實驗[24]，實驗中網(wǎng)絡時延穩(wěn)定，手術(shù)操作流暢，術(shù)中動物生命體征平穩(wěn)。此次多點協(xié)同遠程機器人手術(shù)試驗使得位于北京及蘇州的兩位醫(yī)師通過遠程操控機械臂對實驗動物實施了胃腸切除和肝切除。該項實驗打破了以往傳統(tǒng)醫(yī)患單點會診及手術(shù)模式，為患者提供多學科遠程會診及治療選擇，實現(xiàn)了遠程手術(shù)中多學科合作診治的重大創(chuàng)新。

現(xiàn)階段我國遠程手術(shù)的發(fā)展不僅僅應用在動物實驗模型中，同時也實現(xiàn)了醫(yī)生為患者遠程實時不間斷手術(shù)的改革。2019年3月，中國人民解放軍總醫(yī)院完成了世界首例5G遠程人體手術(shù)[25]，位于三亞的1名醫(yī)生通過遠程控制機器人對北京患者進行了遠程帕金森“腦起搏器”植入手術(shù)，這是我國5G遠程手術(shù)走向世界的重要一步，對國內(nèi)遠程手術(shù)發(fā)展具有重要指導意義。同年，北京積水潭醫(yī)院通過5G網(wǎng)絡系統(tǒng)對12例患者施行機器人輔助胸腰椎椎弓根螺釘置入，同時該研究還同時對山東、江蘇患者實現(xiàn)“一對多”同時治療，證實了中國境內(nèi)5G網(wǎng)絡在遠程手術(shù)中的可行性及發(fā)展?jié)摿26]。

國內(nèi)遠程手術(shù)進入5G模式后發(fā)展迅速，并由單中心、少樣本的探索模式向多中心、大樣本的臨床研究模式轉(zhuǎn)型。2020年9月，青島大學附屬醫(yī)院牛海濤團隊在動物實驗中應用5G無線網(wǎng)絡進行了4次超遠程腹腔鏡手術(shù)[27]，包括機器人輔助下腹腔鏡左腎切除術(shù)、部分肝切除術(shù)、膽囊切除術(shù)和膀胱切除術(shù)。結(jié)果初步證明，即使在超遠程距離下，借助5G無線網(wǎng)絡的支持，遠程手術(shù)可以安全、順暢地進行。在此基礎(chǔ)上，該團隊在山東省內(nèi)多家醫(yī)院為患者實施遠程腎臟、腎上腺切除手術(shù)超過50例，并在逐漸擴大遠程手術(shù)范圍，5G網(wǎng)絡低時延、高帶寬的優(yōu)點為遠程手術(shù)提供了通信保障。

目前已有多種網(wǎng)絡技術(shù)被應用到網(wǎng)絡線路中來維持手術(shù)的穩(wěn)定性，其中多鏈路聚合傳輸技術(shù)是目前遠程手術(shù)中較為成熟且廣泛使用的網(wǎng)絡技術(shù)[28]。多鏈路聚合技術(shù)保證了遠程手術(shù)的數(shù)據(jù)傳輸能力，即高寬帶特征。在傳統(tǒng)的鏈路層之上增添了一個虛擬層，該虛擬層實現(xiàn)了對數(shù)據(jù)幀的分發(fā)，這些數(shù)據(jù)幀通過輪轉(zhuǎn)算法被分發(fā)到各條鏈路中，實現(xiàn)了將多條物理鏈路的傳輸帶寬進行聚合，從而實現(xiàn)在同一個終端上帶寬疊加的高速傳送效果。應用程序和物理設(shè)備能按照原來的方式繼續(xù)工作。多鏈路傳輸和單鏈路傳輸可以并存，可以按照應用的實際需求選擇多鏈路傳輸或者是單鏈路傳輸，具有較強的靈活性。作為組網(wǎng)方案的輔助技術(shù)，其為遠程手術(shù)的未來發(fā)展提供了保障，特別是在5G網(wǎng)絡普及之后擁有很大發(fā)展?jié)摿Α?/p>

5 遠程手術(shù)發(fā)展方向

根據(jù)目前國內(nèi)遠程手術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀及術(shù)中存在的問題來看，未來遠程機器人手術(shù)的發(fā)展主要包含三個方面：①創(chuàng)新網(wǎng)絡傳輸技術(shù)，保障遠程手術(shù)穩(wěn)定性、安全性。遠程手術(shù)信號傳輸系統(tǒng)由最初階段的區(qū)域網(wǎng)網(wǎng)絡線路、IP-VPNe及衛(wèi)星鏈接網(wǎng)絡等發(fā)展至現(xiàn)階段專線網(wǎng)絡、無線5G網(wǎng)絡，大幅度改善了傳統(tǒng)遠程手術(shù)中的高成本、高時延、穩(wěn)定性差等缺點。現(xiàn)階段5G通信技術(shù)具有高帶寬、低時延等優(yōu)點，滿足了遠程手術(shù)的基本需要，促進了遠程手術(shù)的發(fā)展，這充分說明了網(wǎng)絡傳輸技術(shù)在遠程手術(shù)中的重要性。而未來組網(wǎng)方案的不斷創(chuàng)新也是遠程手術(shù)推廣中的重要方向之一。②手術(shù)機器人系統(tǒng)優(yōu)化。手術(shù)機器人系統(tǒng)需要精確的運動控制系統(tǒng)和力反饋技術(shù)。當外科醫(yī)師在實施遠程手術(shù)時，手術(shù)機器人系統(tǒng)將外科醫(yī)師在控制臺上的運動精確地轉(zhuǎn)換為機械臂的相應運動，從而模仿外科醫(yī)師的自然手部運動進行操作。通過機械臂的反饋信息，外科醫(yī)師可隨時調(diào)整自己的手部操作，從而精確地完成手術(shù)。但是機械臂的力反饋并不能像傳統(tǒng)手術(shù)中那樣精確，還可能會造成誤差，因此更為先進的觸覺反饋技術(shù)、觸覺機器人及人工智能技術(shù)可有效改善機器人手臂的力反饋，提高遠程手術(shù)的精確度。③機器人自主手術(shù)能力研發(fā)。在戰(zhàn)場、災難現(xiàn)場等危險手術(shù)環(huán)境中，往往存在醫(yī)護人員犧牲情況，而一名合格外科醫(yī)師的培養(yǎng)需要耗費巨大的人力和時間成本，機器人自主手術(shù)能力的研發(fā)可保障危險環(huán)境中醫(yī)護人員安全。除了軍事環(huán)境及災害場所，深海和航空航天環(huán)境下的醫(yī)療資源有限且環(huán)境不穩(wěn)定，不適合醫(yī)務人員進行手術(shù)操作。但具有獨立手術(shù)能力的遠程機器人則可在緊急情況下克服一定程度的環(huán)境波動進行手術(shù)操作。

6 遠程手術(shù)發(fā)展的局限性

盡管網(wǎng)絡技術(shù)的發(fā)展使得手術(shù)延遲大大降低，遠程實時手術(shù)突破了最重要的數(shù)據(jù)實時傳輸問題，但在技術(shù)領(lǐng)域之外仍存在諸多實際問題限制著國內(nèi)遠程手術(shù)的推廣。

首先，對于遠程手術(shù)設(shè)備的監(jiān)管及手術(shù)醫(yī)師的執(zhí)照問題存在明確的規(guī)章制度，不同國家針對該技術(shù)的法規(guī)并不相同，而要建立一個具體可行的行業(yè)標準需要大量的人力和時間成本。

其次，網(wǎng)絡安全性及信息保密性是遠程手術(shù)推廣必不可少的重要環(huán)節(jié)。網(wǎng)絡攻擊可引起嚴重的觸覺反饋修改、手術(shù)時間延長，甚至使手術(shù)機器人完全失去控制，從而導致患者受到傷害。盡管目前遠程機器人系統(tǒng)在端到端加密及身份驗證技術(shù)保障下尚未發(fā)生嚴重的網(wǎng)絡攻擊，但仍需開展更多安全措施以保證手術(shù)安全及信息保密。

成本問題也是遠程機器人和遠程手術(shù)應用及推廣的重大障礙。目前國外使用的專線網(wǎng)絡技術(shù)多采用電信光纖進行，雖然在多個國家都有此類光纖，但大多數(shù)醫(yī)院都未配備該光纖。據(jù)估計，僅網(wǎng)絡線路開發(fā)成本就高達150 000美元，而購置遠程機器人手術(shù)系統(tǒng)則是一筆更加昂貴的開支，這嚴重限制了其在貧困地區(qū)醫(yī)院的推廣，后續(xù)的線路檢修、機器維修等各種費用的支出也需要費用分配及報銷制度的完善。

最后，倫理、責任問題在國內(nèi)遠程手術(shù)推廣之前也需明確。如果出現(xiàn)并發(fā)癥，如何建立現(xiàn)場應急搶救小組，如何明確職責并分配給遠程指導員、遠程外科醫(yī)生及系統(tǒng)維護人員；在面對國際患者時，如何處理國際患者及外科醫(yī)生關(guān)系；患者及家屬是否要被告知網(wǎng)絡安全存在的隱患并自愿承擔風險等。目前遠程手術(shù)機器人在國內(nèi)仍處于初步發(fā)展階段，其技術(shù)發(fā)展和面臨的相關(guān)問題尚需不斷探索。相信隨著機器人手術(shù)技術(shù)的完善及網(wǎng)絡信息的發(fā)展，遠程機器人手術(shù)時代將會到來，同時促使該技術(shù)廣泛應用于臨床并造福人類。

7 展望

隨著機器人技術(shù)的不斷創(chuàng)新及網(wǎng)絡方案的優(yōu)化，以及患者對遠程手術(shù)的需求增加，尤其是在新冠疫情封鎖隔離現(xiàn)狀下，遠程手術(shù)已由科幻傳說進入現(xiàn)實生活中。盡管現(xiàn)階段遠程手術(shù)仍局限于設(shè)備齊全、安全穩(wěn)定的手術(shù)環(huán)境中進行，但海上環(huán)境、戰(zhàn)場環(huán)境、太空環(huán)境等復雜情況下的研究也在進行中，對網(wǎng)絡及機器人手術(shù)系統(tǒng)等也提出了新的挑戰(zhàn)。相信在不久的將來，隨著5G網(wǎng)絡普及化，廣大患者可以選擇遠程手術(shù)進行就診治療，不僅是普通地區(qū)患者，在偏遠貧窮地區(qū)及疫情封鎖地區(qū)的患者也可以跨越地域限制，選擇自己信任的醫(yī)生進行手術(shù)治療，提高手術(shù)滿意率。

遠程機器人手術(shù)技術(shù)作為21世紀新興的突破性技術(shù)，憑借先進的實時傳輸技術(shù)和機器人手術(shù)系統(tǒng)被諸多國家列為重大研究項目。且人工智能作為我國戰(zhàn)略發(fā)展計劃，具有巨大發(fā)展?jié)摿Γ灾魇中g(shù)能力的開發(fā)作為手術(shù)機器人發(fā)展方向之一，受到廣大研究者的重視。手術(shù)機器人替代外科大夫進入眾多危險環(huán)境獨立完成遠程救治工作，在國防軍事、重大災害、未來戰(zhàn)場及航空航天等領(lǐng)域發(fā)揮了重大作用。相信隨著遠程手術(shù)量的不斷增多，遠程手術(shù)經(jīng)驗及數(shù)據(jù)得到豐富后，能夠自主完成遠程手術(shù)的機器人系統(tǒng)將得到進一步發(fā)展。

影像傳輸及視野呈現(xiàn)作為遠程手術(shù)中關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一，也在不斷創(chuàng)新和應用。在保障清晰度的前提下，影像傳輸?shù)臄?shù)據(jù)處理速度也決定著遠程手術(shù)中時延大小及手術(shù)順利程度。遠程手術(shù)中數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換離不開臨場感系統(tǒng)，該系統(tǒng)當前發(fā)展方向是將術(shù)中圖像與患者的3D模型結(jié)合，并與虛擬/增強現(xiàn)實成像相結(jié)合，從而實現(xiàn)遠程3D視野下的手術(shù)，為術(shù)者提供各角度的高清視野。

目前遠程手術(shù)推廣存在諸多困難，如在國家層面缺少對遠程手術(shù)相應法律及法規(guī)以保障醫(yī)患雙方權(quán)益，傳統(tǒng)就診方式觀念根深蒂固而使患者難以接受新型診療模式，遠程手術(shù)費用目前尚無統(tǒng)一定價等。但相信隨著遠程手術(shù)體系不斷成熟，人們對遠程手術(shù)的認識及接受度增加，國家對遠程手術(shù)體制不斷完善。在不久的將來，遠程手術(shù)可以極大地提升治療滿意率并使廣大患者獲益。

參考文獻

[1] Larkin M. Transatlantic， robot-assisted telesurgery deemed a success[J]. Lancet， 2001， 358（9287）： 1074.

[2] Choi P J， Oskouian R J， Tubbs R S. Telesurgery： past， present， and future[J]. Cureus， 2018， 10（5）： e2716.

[3] George E I， Brand T C， LaPorta A， et al. Origins of robotic surgery： from skepticism to standard of care[J]. JSLS， 2018. DOI： 10. 4293/JSLS. 2018. 00039.

[4] Marescaux J， Leroy J， Gagner M， et al. Transatlantic robot-assisted telesurgery[J]. Nature， 2001， 413（6854）： 379-380.

[5] Bernard Vallancien G M. Telesurgery[J]. Arch Esp Urol， 1992， 45（7）： 603-606.

[6] Satava R M. Virtual reality and telepresence for military medicine[J]. Ann Acad Med Singap， 1997， 26（1）："118-120.

[7] Lanfranco A R， Castellanos A E， Desai J P， et al. Robotic surgery： a current perspective[J]. Ann Surg， 2004， 239（1）： 14-21.

[8] Moore R G， Adams J B， Partin A W， et al. Telementoring of laparoscopic procedures： initial clinical experience[J]. Surg Endosc， 1996， 10（2）： 107-110.

[9] Schulam P G， Docimo S G， KavoussiL R， et al. Telesurgical mentoring. Initial clinical experience[J]. Surg Endosc， 1997， 11（10）： 1001-1005.

[10] Lee B R， Bishoff J T， Kavoussi L R， et al. A novel method of surgical instruction： international telementoring[J]. World J Urol， 1998， 16（6）： 367-370.

[11] Cadeddu J A， Stoianovici D， Chen R N， et al. Stereotactic mechanical percutaneous renal access[J]. J Endourol， 1998， 12（2）： 121-125.

[12] Cubano M A， Luther J H， Antosek L E. First laparoscopic hernia repair onboard an aircraft carrier at sea[J]. Mil Med， 1997， 162（3）： 219-220.

[13] Clayman R V. Transatlantic robot-assisted telesurgery[J]. J Urol， 2002， 168（2）： 873-874.

[14] 唐粲， 王田苗， 丑武勝， 等. 腦外科機器人控制系統(tǒng)的設(shè)計和實現(xiàn)[J]. 機器人， 2004， 26（6）： 543-547， 552.

[15] 王軍強， 趙春鵬， 胡磊， 等. 遠程外科機器人輔助脛骨髓內(nèi)釘內(nèi)固定系統(tǒng)的初步應用[J]. 中華骨科雜志， 2006， 26（10）： 682-686.

[16] 趙全軍， 錢陽明， 田增民， 等. 長航中不同海況下腦外科手術(shù)定位機器人系統(tǒng)的精度測試[J]. 中華航海醫(yī)學與高氣壓醫(yī)學雜志， 2012， 19（6）： 379-381.

[17] 王樹新， 劉玉亮， 李進華， 等. 腹腔微創(chuàng)手術(shù)機器人遠程控制平臺開發(fā)及實驗[J]. 天津大學學報（自然科學與工程技術(shù)版）， 2015， 48（12）： 1041-1049.

[18] Anvari M. Telesurgery： remote knowledge translation in clinical surgery[J]. World J Surg， 2007， 31（8）： 1545-1550.

[19] Nguan C Y， Morady R， Wang C， et al. Robotic pyeloplasty using internet protocol and satellite network-based telesurgery[J]. Int J Med Robot， 2008， 4（1）： 10-14.

[20] XU S， Perez M， YANG K， et al. Determination of the latency effects on surgical performance and the acceptable latency levels in telesurgery using the dV-Trainer（?） simulator[J]. Surg Endosc， 2014， 28（9）： 2569-2576.

[21] Lacy A M， Bravo R， Otero-Pi?eiro A M， et al. 5G-assisted telementored surgery[J]. Br J Surg， 2019， 106（12）："1576-1579.

[22] Acemoglu A， Peretti G， Trimarchi M， et al. Operating from a distance： robotic vocal cord 5G telesurgery on a cadaver[J]. Ann Intern Med， 2020， 173（11）： 940-941.

[23] 劉榮， 趙國棟， 孫玉寧， 等. 5G遠程機器人手術(shù)動物實驗研究[J]. 中華腔鏡外科雜志（電子版）， 2019， 12（1）： 45-48.

[24] 世界首例多點協(xié)同5G遠程多學科機器人手術(shù)試驗成功[J]. 信息系統(tǒng)工程， 2019， （9）： 2.

[25] 我國成功完成世界首例5G遠程操控顱腦手術(shù)[J]. 微創(chuàng)醫(yī)學， 2019， 14（4）： 402.

[26] TIAN W， FAN M， ZENG C， et al. Telerobotic spinal surgery based on 5G network： the first 12 cases[J]. Neurospine， 2020， 17（1）： 114-120.

[27] ZHENG J， WANG Y， ZHANG J， et al. 5G ultra-remote robot-assisted laparoscopic surgery in China[J]. Surg Endosc， 2020， 34（11）： 5172-5180.

[28] XIONG W J， YU X H， LIU C， et al. Simplifying complex network stability analysis via hierarchical node aggregation and optimal periodic control[J]. IEEE Trans Neural Netw Learn Syst， 2021， 32（7）： 3098-3107.