傅海龍 袁紅斌

隨著科學技術(shù)的迅猛發(fā)展，機器人技術(shù)已極大地改變了人們的生活。從航空、航天到家政服務(wù)，再到游戲娛樂，都能看到機器人的身影。可以說，機器人技術(shù)已深入應(yīng)用至社會的各行各業(yè)，對人們的生產(chǎn)和生活方式產(chǎn)生了深刻的影響。2000年至今，醫(yī)療機器人技術(shù)進入高速發(fā)展期，著名的達芬奇機器人外科手術(shù)系統(tǒng)已被廣泛用于普通外科、胸外科、泌尿外科和婦產(chǎn)科等手術(shù)中。機器人輔助診斷系統(tǒng)“沃森醫(yī)生”也逐步應(yīng)用于臨床。機器人技術(shù)的合理運用可使醫(yī)療服務(wù)更標準和高效，操作更安全和便利，其正在潛移默化地改變臨床醫(yī)師的診療習慣和學習方式。

在麻醉學領(lǐng)域，如何實現(xiàn)圍手術(shù)期精準給藥、減輕麻醉科醫(yī)師工作負擔、減少麻醉操作失誤率是一直被關(guān)注的問題，麻醉機器人便應(yīng)運而生。現(xiàn)階段，麻醉機器人按功能學定位主要分為3種類型，即給藥機器人、麻醉技術(shù)操作機器人和認知型機器人。

從某種意義上說，給藥機器人最早的雛形可追溯到靶控輸注(target controlled infusion, TCI)系統(tǒng)。TCI系統(tǒng)是依托藥代動力學模型計算血藥濃度，通過軟件控制給藥速率，使麻醉藥物的血藥濃度達到預(yù)期值的一套高精度輸注泵。然而，TCI泵是一個開環(huán)系統(tǒng)，需要根據(jù)手術(shù)刺激情況，人工確定和調(diào)整麻醉藥物的濃度，術(shù)中往往不能維持恒定的麻醉深度。目前研發(fā)的一系列靜脈給藥機器人(又稱靜脈麻醉機器人)則主要是基于閉環(huán)TCI系統(tǒng)，通過實時獲取相關(guān)目標參數(shù)，如腦電雙頻指數(shù)(bispectral index, BIS)、聽覺誘發(fā)電位、血壓、氧飽和度等來判斷麻醉深度和循環(huán)情況，控制系統(tǒng)通過監(jiān)測到的目標參數(shù)變化，自動調(diào)整輸注泵內(nèi)麻醉藥物和血管活性藥的給藥劑量和速率，實現(xiàn)藥物的閉環(huán)反饋輸注，可實時、精準、個體化地解決用藥差異。

在麻醉技術(shù)操作領(lǐng)域，機器人目前主要應(yīng)用于氣管插管和超聲引導(dǎo)下的區(qū)域神經(jīng)阻滯。2012年，開普勒插管系統(tǒng)(the Kepler intubation system)問世，利用其機械臂在模擬人身上首次完成了可視喉鏡下氣管插管[3]。2018年，中國成功研發(fā)機器人輔助下的遠程插管系統(tǒng)(remote robot-assisted intubation system, RRAIS)，使遠程急救輔助氣管插管成為可能[4]。2020年，通過喉部成像和計算機圖像自動識別技術(shù)，成功實現(xiàn)了氣管插管時纖維支氣管鏡尖端自動識別聲門[5]。2021年，中國科學家研發(fā)了一套磁導(dǎo)航氣管插管裝置，在模擬人上完成了磁導(dǎo)航氣管插管實驗[6]。隨著研究的不斷深入，氣管插管機器人逐步走向自動化和遠程化。在區(qū)域阻滯方面，2013年問世的麥哲倫神經(jīng)阻滯機器人系統(tǒng)(Magellan robotic nerve block system)是第1個用于神經(jīng)阻滯操作的機器人輔助系統(tǒng)[7]。該系統(tǒng)由控制界面、操縱桿、機械臂組成，機械臂末端帶有神經(jīng)阻滯針，可輔助麻醉科醫(yī)師實施操作。

麻醉學領(lǐng)域的認知型機器人可通過分析患者的各項數(shù)據(jù)，識別圍手術(shù)期需要人為干預(yù)的臨床特殊情況，并實時提供相關(guān)建議和特定的治療方案，為麻醉科醫(yī)師提供臨床決策支持，因此也被稱為臨床決策支持系統(tǒng)(clinical decision support systems, CDS)。在術(shù)前評估和術(shù)中不良事件監(jiān)測領(lǐng)域，2018年問世的“先知”系統(tǒng)可預(yù)測麻醉過程中低氧血癥的發(fā)生風險，并實時分析危險因素[8]；通過建立模型，研究人員已能夠借助動脈波形和電子病歷來預(yù)測圍手術(shù)期低血壓的發(fā)生[9-10]，利用人臉圖像預(yù)測是否存在插管困難[11]。但是，目前研發(fā)的認知型機器人仍處于單一模型預(yù)測階段，還不能全方位地評估病情和預(yù)測圍手術(shù)期不良事件，僅能向醫(yī)師提出建議，最終還需由臨床醫(yī)師決定是否采納。

可以預(yù)見，在不久的將來，麻醉機器人的各項功能將被進一步整合與強化，作為麻醉科醫(yī)師，如何把握這一發(fā)展趨勢，借助機器人技術(shù)更好地服務(wù)于患者是值得認真思考的問題。

當前靜脈麻醉機器人已逐步采用MIMO系統(tǒng)，但每個閉環(huán)獨立運行，僅由對應(yīng)的監(jiān)測指標引導(dǎo)相應(yīng)藥物的輸注。事實上，各環(huán)路間是交叉溝通的，例如，部分靜脈麻醉藥在發(fā)揮鎮(zhèn)靜作用的同時，會對鎮(zhèn)痛藥和肌松藥產(chǎn)生協(xié)同作用。如何充分考慮各環(huán)之間的相互影響，有效協(xié)同每個閉環(huán)的運行，是靜脈給藥麻醉機器人下一步研發(fā)的重點。

對于認知型機器人而言，如何由單純的“預(yù)測評估”升級為“預(yù)測性治療”是值得關(guān)注的問題。目前的CDS尚不能全面地預(yù)測各類不良事件的發(fā)生，更無法獨立反饋。如何準確預(yù)測圍手術(shù)期不良事件發(fā)生的時間和原因，并提前進行有效的干預(yù)，從而更好地改善預(yù)后顯得更為重要。

對于麻醉技術(shù)操作機器人而言，如何融入其他兩類機器人，成為完整意義上的人工智能麻醉機器人個體是未來發(fā)展的方向。給藥機器人、麻醉技術(shù)操作機器人的控制軟件與認知型機器人整合，形成機器人的“腦”；給藥機器人的輸注泵和技術(shù)操作機器人的操縱桿、機械臂則構(gòu)成機器人的“手”，“腦”與“手”相互配合，可以更加安全高效地完成各項操作，達到理想的麻醉狀態(tài)。2018年問世的一款機器人學習系統(tǒng)，可在硬脊膜超聲圖像中自動定位硬膜外穿刺針的針尖，并自動識別超聲圖像中硬膜外腔的解剖界標，大大提高了針尖定位的準確性和穿刺成功率[12]?？梢韵胂?，將該項認知型機器人技術(shù)融入麻醉技術(shù)操作機器人中，可為研發(fā)自動硬膜外穿刺機器人奠定基礎(chǔ)。同樣，2018年報道的一種基于全自動超聲圖像的神經(jīng)跟蹤方法可準確地追蹤神經(jīng)位置，對實現(xiàn)超聲引導(dǎo)下神經(jīng)阻滯機器人的全自動化技術(shù)整合意義非凡[13]。實際上，在臨床工作中，麻醉科醫(yī)師面對著大量血流動力學監(jiān)測設(shè)備和電子醫(yī)療記錄，通過開發(fā)深度學習能力的麻醉機器人，將極大地減輕麻醉科醫(yī)師的工作負擔，并能為患者提供真正個性化的治療。尤其在面臨重大災(zāi)難和疫情時，麻醉機器人將有望緩解因一線麻醉科醫(yī)師短缺造成的臨床工作壓力。

機器人技術(shù)雖然能為臨床麻醉工作帶來巨大便利，但其也帶來一系列倫理問題。首當其沖的便是醫(yī)療責任主體的問責問題。鑒于當前全世界都缺乏界定人工智能在醫(yī)療服務(wù)中責任的法律和規(guī)范，在醫(yī)療過程中引入機器人，可能會促使人們對傳統(tǒng)的醫(yī)患關(guān)系產(chǎn)生質(zhì)疑。臨床醫(yī)學的核心契約，即患者與醫(yī)師之間的信任關(guān)系，隨著機器人系統(tǒng)的加入將可能出現(xiàn)混淆。當出現(xiàn)醫(yī)療事故時，哪一方是責任主體，如何進行問責，仍需要后續(xù)進一步制訂規(guī)范并采取相應(yīng)的措施。其次是患者的隱私問題，隨著大數(shù)據(jù)時代的到來和認知型機器人的發(fā)展，電子病歷數(shù)據(jù)需要不斷被分析整合，為臨床決策提供支持，此時如何保護患者的隱私是面臨的重要問題。最后，在麻醉學領(lǐng)域機器人技術(shù)帶來的職業(yè)替代問題也可能成為麻醉從業(yè)者擔憂的問題。因此，在人工智能環(huán)境下發(fā)展麻醉機器人的同時，國家層面也要加快相關(guān)法律、法規(guī)的制訂，加強倫理道德風險的管控。

可以預(yù)見，機器人技術(shù)在麻醉領(lǐng)域的應(yīng)用前景是不可估量的，其對保障患者安全、提高麻醉質(zhì)量、實現(xiàn)個性化服務(wù)、減輕麻醉科醫(yī)師工作強度和緩解其壓力等方面都具有重大意義。作為新時代的麻醉科醫(yī)師，應(yīng)當善于接受新鮮事物和新技術(shù)，發(fā)揮人工智能技術(shù)的優(yōu)勢，使其輔助麻醉科醫(yī)師更好地服務(wù)于患者。