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微创机器人是怎样完成心脏手术的?
  如果听说一个严重的心脏病患者在手术后,胸口只有几个厘米左右小创口,当天像常人一样能下床走动,请不要惊奇,微创机器人心脏手术就是这样的结果。日前,国内首家微创机器人心脏外科中心在解放军总医院成立。

  那么,微创机器人是何模样?怎样进行心脏手术?与传统手术相比,它有什么优势?能给患者带来什么好处?成功率如何?301医院的心血管外科主任高长青给出了答案。

  ———如何手术———微创机器人是何模样?

  这次解放军总医院引进的“达芬奇”微创机器人,身高近1.8米,由三部分组成:手术医师操作的主控台;机械臂、摄像臂和手术器械组成的移动平台;三维成像视频影像平台。

  三台机器看上去很笨重,一个在病人身边,它伸出的几个臂,手术时与病人的身体“亲密接触”;另一个靠墙,是医生的操作台;还有一个高大的视频车,它负责将手术视野放大、成像,在手术室内的多个屏幕上做“现场直播”。

  “它有两个超越,一个是延伸人手的长度,另外一个是使人的眼睛看到微观层次。”高长青说,它是现代高科技的不断飞跃发展的结果,是计算机技术、精密机械技术、远程通讯技术和现代医学知识的结合。

  微创机器人怎样进行手术?

  机器人进行心脏手术时,医生先在患者胸壁上打3个直径为1厘米的小孔,机器人的3个机械臂通过这些小孔插入患者胸腔内。这时,手术视野图像通过机械手臂被放大10倍后在监视器上显示出来,医生通过三维成像系统看清患者心脏结构,并确认需要手术的部位,进行外空间手术操作。同时,机械人手臂按照指令,在患者体内完成同样的操作,直到手术结束。

  “其实,‘达芬奇’系统是一种视频操纵系统。”高长青说,操作者与机器手臂间通过电路相连。手术时,主刀医生在控制台控制机器手臂的运作,另一名医生在病人旁边协助。医生控制台装有三维视觉系统和动作定标系统,医生手臂、手腕和手指的运动通过传感器在电脑中精确记录下来,并同步翻译给机器手臂。

  何以保证机器人精确操作?

  振动消除系统和动作定标系统保证了机械手臂在狭小的手术视野内进行精确操作。在3个机械手臂中,中间的手臂连接胸腔内镜,其通常包括2个平行的内镜以建立三维视图。手术视野图像被放大10倍后以最佳的视觉效果在监视器上显示出来,左右两只机械手臂均安装有类似手腕关节的机械腕,可以灵活地控制末端特制的手术器械。

  新一代的“达芬奇”系统在原来的基础上发展出第四手臂,极大地方便了手术,并可采用广角镜头,使视野扩大,更方便胸腔内定位。

  ———优势何在———机器人系统有什么先进之处?

  目前最先进的手术机器人系统为“达芬奇”系统,它具有三维图像,机械臂有7个自由度,手术医师能舒适地坐在较远距离外操纵机器进行手术。机械手臂增加了活动的自由度,大大地提高了手术医师的操作能力。此外,它能将控制柄的大幅度移动按照比例转换成患者体内的精细动作,还不怕放射性物质和感染性疾病。这些优点提高了图像的分辨率,增强了灵活性,极大地提高手术医师对分离解剖组织的鉴别能力。

  手术有什么优点?

  “机器人微创心脏手术不用打开患者胸腔,而是从很小的创口进入体内,完成手术,因此给患者留下的创伤和痛苦要比传统手术小得多。”高长青说。

  由于传统的心脏外科手术需要开胸,手术切口大、创伤大,术后并发症较多,给病人造成很大的痛苦。机器人微创心脏手术的创口一般在1厘米左右,患者在术后很快就恢复正常生活和工作,并发症很少,大大简化了术后治疗,患者术后的存活率和康复率都大大提高。如传统的心脏手术,术后需要借助呼吸机维持8个小时甚至更长时间,3天后才能吃饭、活动。而机器人手术后,病人在普通病房观察3天就可以出院了。

  手术成功率如何?

  目前为止,解放军总医院已完成了60例机器人微创心脏手术,涵盖了目前世界上机器人能够完成的所有心脏手术种类,手术全部获得成功,接受手术的患者存活率和康复率都达到100%。

  “但是这不能保证以后的手术也是100%的成功率。”高长青说,病人的康复和许多因素都是相关的。

  手术费用高吗?

  “其实,因为机器人微创心脏手术属于高科技,手术本身比传统手术要贵一些。”高长青说,但是手术后,患者伤口小,并发症少,病人的痛苦小,患者在术后很快就恢复正常生活和工作,这样算起来,最后的总花费与传统心脏手术病人病愈后的花费差不多。

  ———专家连线———

  记者:“达芬奇”机器人手术系统有缺点吗?如果有,怎样克服?

  高长青(301医院心血管外科主任):任何技术都不是完美的。触觉反馈体系的缺陷是机器人手术的一大缺陷,就是机器人现在没有感觉反应。比如说,在缝合的时候,感觉不到缝合的对象是软的还是硬的,病人是否疼痛这些感觉,机器人是没有反馈的。

  这样就使医生只能通过视觉信息反馈弥补触觉反馈的不足,对医生的外科技能提出了更高的要求,医生必须有外科手术经验,即使没有机器也可以很好地完成手术。而且医生必须经过专业的培训,并能及时、有效地处理手术过程中可能出现的机械障碍。

  记者:所有的心脏病手术都可以用“达芬奇”机器人吗?

  高长青:不是的。我们会根据情况来看是否适合用机器人来做手术。以前开展较多手术包括房间隔缺损修补、左房粘液瘤切除、二尖瓣成形及置换和冠状动脉旁路移植术,复杂性先天性心脏病就不可以做。

  记者:机器人手术系统可以取代传统的心脏手术吗?

  高长青:从理论上可以,但是从现实来看并不能立刻普及。因为这和医院的经济实力有关。一台机器人的价格不是个小数目。另外,在机器人的操作技术方面也不是很容易实现,需要进行长时间的培训。

  ■新闻缘起

  国内首家微创机器人心脏外科中心于近日在解放军总医院成立。2007年初,解放军总医院心血管外科引进了世界上最先进的微创心脏外科手术系统———“达芬奇”全机器人手术系,并建立了中国第一个全机器人心脏外科的技术团队。

  解放军总医院已完成全机器人心脏手术90例,病种包括:冠状动脉旁路移植(心脏不停跳下)、房间隔缺损修补、二尖瓣成形、胸廓内动脉游离(单侧和双侧)、左房黏液瘤摘除、纵隔肿瘤切除等,所有患者均顺利恢复,无并发症发生。随着微创技术的发展,外科医师在尽可能的微创条件下完成复杂的心脏直视手术,已经成为心血管微创外科的典型代表和发展方向。

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  医用机器人轶事

  从某种程度上说,懒人创造了世界。人类为了减轻工作的负担,促成各种替代人类部分或全部工作的机器或工具的发明。

  最早有意识制造医用机器人的是个法国人,他造的其实是个机器鸭。1738年,法国人杰克·戴·瓦克逊发明了一只会嘎嘎叫,会游泳、喝水,会进食和排泄的机器鸭。他的本意是想把生物的功能加以机械化而进行医学上的分析。

  现代机器人的研究始于20世纪中期。1954年美国戴沃尔最早提出了工业机器人的概念,医用机器人是其中的一种,目前常见的医用机器人主要包括脑外科机器人、创伤骨科机器人、脊柱机器人、关节机器人、康复机器人以及计算机辅助手术机器人等,比如德国开发出帮助中风患者恢复行走的机器人等。其中,美、日、法等发达国家从上世纪90年代开始致力于研究医用外科机器人,并应用于临床外科手术。

  纳米技术将带给医学一场前所未有的技术革命,目前的技术水平已经达到了生产微型机器人的阶段,美国科学家和欧洲科学家已经成功研制出用于人类血管治疗的微型机器人。只有细胞般大的纳米医用机器人可完全控制体内显微手术。在不久的将来还会制造出可以在毛细血管里运动的机器人。它们可进行病毒细菌或癌细胞清除,代替外科手术修复心脏、大脑和其他器官等,还可进行定位给药、显微注射等。

  可以肯定的是,医用机器人将与人类生活走得越来越近。但也有人担忧,当机器人与人类发生直接接触的时候,会有潜在的危险。

  


来源:
科技日报
日期:
2008-7-8 8:27:10
浏览人数:
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