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述评|手术机器人:工具还是玩具
发布时间:2022-02-18   浏览次数:205
引用本文
苗毅, 奚春华. 手术机器人:工具还是玩具[J].中华消化外科杂志,2022, 21(1): 22-26. DOI: 10.3760/cma.j.cn115610-20211206-00636.

苗毅1,2  奚春华1
通信作者:苗毅
作者单位
1南京医科大学第一附属医院胰腺中心,南京
2南京医科大学附属明基医院胰腺中心,南京


摘  要

腔镜外科是21世纪外科领域的革命性进步。由此而派生的微创外科理念已经被广泛接受。目前商品化机器人辅助腔镜器械操作系统,俗称“手术机器人”尚不具备真正机器人的属性,仍需要进一步优化。我们与声称的“外科机器人时代”仍相距甚远。具有更完善人工智能模拟功能的新一代手术机器人值得期待。“微创入路”并不一定等同于“微创外科”,患者真正获益是评价微创技术最重要的指标。科学的本质是发现,而非技术时尚。面对日新月异的技术发展,中国外科学界应保持理性与进取。


关  键  词

手术机器人;  微创入路;  微创外科



一、机器人辅助手术系统的现状
1985年,基于工业机器人平台的外科机器人问世。从Puma560工业机器人、Aesop(伊索)手术机器人系统、Zeus手术机器人系统、Da Vinci手术机器人系统,至2017年Intuitive Surgical公司发布的最新第五代Da Vinci X系统机器人,机器人辅助手术系统历经近30年的发展,逐步成为成熟的外科平台,遍布全世界,实施各类外科手术。Da Vinci外科手术机器人系统业已成为目前商业化最普及的手术辅助系统。
截至2021年3月31日,全世界共安装Da Vinci外科手术机器人系统6 142台,遍布5个洲共67个国家和地区,其中我国共安装218台。这个数字还在不断被更新中,并蕴含着巨大的商业利益。预计全世界外科手术机器人系统在2019—2023年5年内平均年增长率将高达11.45%,涉及市场超过30亿美元。
机器人辅助手术系统理论上具备远程操控、操作稳定精准、手术切口小、对助手依赖性低、外科医师可坐着手术等优势。
机器人辅助手术系统也存在明显不足。如缺乏力反馈、昂贵的设备与手术费用支出、增加术者学习曲线以及庞大的机器体积和装机时间、设备稳定性有待提高等,期望进一步发展与不断优化。


二、目前机器人辅助手术系统的属性

维基百科中将机器人定义为“包括一切模拟人类行为或思想与模拟其他生物的器械”。而目前市场上商品化手术机器人的属性为具有远程控制功能的腔镜器械操作系统,尚属传感工作模式机械臂,由操作者的机械动作转换成电信号操控机械臂的同步运动。在我国采购清单中将“手术机器人”称之为“腔镜器械的操控系统”,也可视之为腔镜手术的间接操作模式。尚不具备人工智能的模拟、自我认知、环境感知、思维以及自我学习功能。所以,目前的机器人手术系统并非真正意义上的“机器人”。
外科医师操控手术机器人的模式如同匠人盖比特与提线木偶匹诺曹,不同的是外科医师控制的是“电线”,替代了盖比特老爷爷手中操控木偶的棉线。如刘允怡院士在《从工业革命(工业1.0)到外科4.0》一文中所述:“达芬奇机器人手术系统虽被普遍称为机器人,但其作为仅达到′主从′技术阶段的仪器,需完全通过主人(外科医师),操作仆从(达芬奇机器人手术系统),才能施行手术。这与现代机器人操作的理念尚有距离”[1]。我们的外科还远没有进入声称的“机器人时代”。现有机器人辅助外科仍然停留在腔镜外科层面,只不过是机械臂间接操控模式。
具有更完善人工智能模拟功能的新一代手术机器人值得期待。著名的Da Vinci机器人制造厂商Intuitive Surgical坦言:目前并没有计划开发全自动AI智能微创手术机器人,部分原因是缺乏真正的人工智能技术和市场刚性需求。2021年8月24日,强生创新和Almeda Ventures共同资助FlexDex Surgical——具有机器人功能的下一代先进腹腔镜器械的开发。韩国公司Livsmed开发了一款多自由度手术器械ArtiSential。其实际临床使用价值、人工智能模拟能力以及未来发展潜力有待观望。


三、距离产生美,距离创造时尚,距离产生代价

随着外科技术发展,从开放手术到腔镜手术再到机器人系统辅助外科,医患之间的距离似乎也悄然发生改变。如果说开放手术是“零距离”,医师的手直接接触患者的脏器,那腔镜手术就是“近距离”,医师的手在腹腔外,通过器械间接接触患者的脏器。而机器人手术更是“远距离”,医师不站在手术台上,可以与患者不在同一个房间、同一座城市,甚至同一枚星球。
距离产生美,距离创造时尚,同时距离也产生代价。2001年9月7日,Marescaux教授在美国纽约横跨大西洋完成了著名的“林德伯格”手术——远程机器人辅助胆囊切除术,标志着外科手术跨越空间的飞跃[2]。2009年我与孙跃明教授访问位于Strasbourg的欧洲现代外科中心,Marescaux教授介绍这是目前为止唯一一台横跨大洋的远程机器人辅助手术,当时仅卫星线路租用费就高达100万美元,高昂的费用是阻碍该技术使用的重要原因。
2003年我访问位于Santa Barbara的Zeus手术机器人系统生产商Motion公司时,厂家就曾坦言,购买机器人手术系统的3个理由:提升医院和外科医师的口碑和影响力、尽早加入手术机器人俱乐部以及公司的商业利益。时至今日,这3个理由依然适用。美国高速公路上偌大的广告牌上“机器人辅助外科使我声名远扬,把它引进布莱顿使我自豪”的字样赫然在目。甚至很多第三世界国家也在采购价格昂贵的机器人外科手术系统。我国手术机器人的装机量突飞猛进,包括市级医院也争相购买,纷纷加入“机器人手术俱乐部”。
有人把目前这种状况部分归咎于商业平台成功的市场营销。《美国内科年鉴》中提及2/3的机器人辅助手术系统使用者与研究者都曾受到公司的利益影响[3]。
技术发展带来外科进步的同时,也有意无意间增加医患之间的距离。高昂医疗费用有如医师与患者之间的鸿沟,让许多患者望而却步。澳大利亚前列腺手术费用从先前的1万多澳币,增加到目前的5万多澳币,就是因为使用了手术机器人。
高昂的医疗费用也同样引发了社会对医疗公平这一道德问题的思考,包括机器人手术对患者造成伤害的风险,利益冲突以及是否存在获得医疗保健方面的不公正现象等[4]。我国人口众多,医疗资源相对不足,我们的卫生策略是低水平、广覆盖。如何利用有限的资源普惠大众,解决人们的基本医疗需求,是我们的现实目标。


四、腹腔镜技术是21世纪外科领域的革命性进步

1980年现代腹腔镜之父德国妇科医师Kurt Semm在自己的车库内制造了世界上第1台电视腹腔镜,并施行了第1例腹腔镜下阑尾切除术,开启现代外科一个新的时代[5]。由于手术入路创伤减少,以及对狭小空间的操作优势,对某些手术而言,减小了患者的手术瘢痕,减轻疼痛,缩短住院时间。随之派生的“微创外科概念”已经被人们广泛接受。
当年妇科、泌尿外科等兄弟学科如火如荼地开展腹腔镜手术时,我们腹部外科医师仍然沉浸在开大刀的喜悦之中。1987年法国妇科医师Phillipe Mouret在给1例女性患者施行盆腔粘连松解术的同时,为我们腹部外科施行第1例LC[6]。从而促使腹部外科专业腔镜时代的蓬勃发展,并受到外科界的顶礼膜拜。但德国外科医师Erich Muhe就没有那么幸运,他早于Phillipe Mouret于1985年用自制的腔镜器械施行第1例LC。其后身陷德国外科学会的质疑和嘲笑中,更因患者死亡遭受了法律诉讼,被判入狱2年。峰回路转,1992年他被判无罪,德国外科学会向其致歉并授予“德国医学最伟大的原创成果奖”[7]。创新并不总是伴随着鲜花与掌声。
腔镜外科的发展,一定程度上改变了传统外科的工作模式,减少患者创伤与痛苦的同时,提供了更人性化更精准的医疗服务,使相当一部分患者因此获益。时至今日,腔镜手术已遍布世界各个手术室,令人眼花缭乱的各种手术方式层出不穷,突破一个又一个技术极限。
2005年我与孙跃明教授一起开展了完全腹腔镜下胰十二指肠切除术,成为国内最早开展这项工作的团队之一。2016年我们胰腺中心成功实现“机器人辅助胰腺手术”的跨越。截至2021年11月,我们共开展腹腔镜与机器人胰十二指肠切除术243例,远端胰腺切除术227例,胰腺中段切除术64例。


五、微创入路不等于微创外科

1985年Payne和Wickham提出“Minimally Invasive Surgery”的概念,中文翻译为“微创外科”[8]。国外很多学者更愿意称之为“Minimally Invasive Approach(微创入路)”,这样的定义则更为准确,以免与“微创外科”混淆。
手术是当今世界最具风险性的一类社会行为。外科的属性是切除与重建,是患者在医师的帮助下以创伤形式治疗疾病的方法。我们需要界定什么是“微创外科”。手术创伤应定义为外科治疗过程中患者所受到的创伤总和,包括了手术入路(切口)的创伤、手术主要操作程序(切除与重建)的创伤以及围手术期治疗特别是并发症带来的创伤等。微创入路并不完全等于微创外科。手术入路(切口)的创伤只是整个外科创伤的一部分,不能仅根据入路的创伤大小定义整个手术及围手术期患者所受的创伤。
能够在特定条件下完成手术,并不是外科学这门学科的最终目标。手段的苛刻并不能保证与目标一致。苛刻的入路或隐蔽的切口可能使手术更加复杂,并增加手术创伤与风险,置患者于不利境地。10多年前曾风靡一时的经阴道、直肠、胃行胆囊切除、阑尾切除,甚至是肝切除、胰腺切除、肾切除,把一个相对无菌的手术变成了污染手术。同时由于器械操作的局限,使腔内操作异常困难掣肘,很难取得比其他入路更好的临床疗效。


六、患者是否真正获益是评价微创外科的金标准

微创入路手术患者是否获益,取决于该手术方式原本手术入路创伤和风险大小与手术主要程序创伤和风险的比值,并与手术时长呈反比。

可以通过下列公式理解:



简而言之,手术入路是否为主要的外科事件,决定微创入路是否获益。换句话说,入路创伤占手术方式总创伤的比例是微创入路手术方式是否获益的关键。当手术方式主要程序(腹内操作)复杂且为主要的外科事件,入路的微创使患者获益有限或不获益。手术时长为另一变量。单位时间内所受到的创伤随时间而累积。
除此之外,患者是否真正获益还囊括了手术的安全性、有效性、经济性和医疗公平等诸多因素。《The Lancet》上发表LEOPARD2试验结果,腹腔镜胰十二指肠切除术较开放手术,有较高的并发症相关死亡率(死亡率10%比2%),且两组术后功能恢复比较,差异无统计学意义[9]。2018年《New England Journal Of Medcine》发表论文,据流行病学研究,对IA2和IB1的宫颈癌患者,腹腔镜与机器人辅助根治性子宫切除总体生存率较开放手术低[10]。2018年Aziz在总结了596例机器人胰十二指肠切除术后的结果显示:手术时间更长、死亡率更高,其认为较小的切口并不能预示给实施胰十二指肠切除术患者带来降低并发症和死亡率的获益[11]。新近发表在《美国内科年鉴》上由NH.Dhamani等撰写的文章,纳入50项涉及机器人、腔镜或开放手术的随机对照研究,共包括4 898例患者,几乎覆盖妇科、胃肠、泌尿等所有腹盆腔手术。其研究结果显示:在外科并发症、手术中转和远期效果方面,机器人、腔镜和开放手术比较,差异均无统计学意义[3]。而从经济效益考量,机器人远端胰腺切除医疗费用是腹腔镜手术的2~3倍[12]。
一种基于客观的创伤指标评价体系来精准量化手术创伤,以取代当前主观描述性结论来界定微创外科至关重要。我们观察了手术前后创伤与应激相关的分子生物学量化指标,发现腹腔镜与开放胰十二指肠切除术在C反应蛋白、纤溶酶原活性、IL-2、IL-10、TNF-α等创伤量化指标比较,差异均无统计学意义。

七、科学的本质是发现,而不是技术时尚
外科医师对技术的执着与功能性兴趣(funktionslust)不无关系。Donald Olding Hebb指出,在能力获得时人类似乎有一种立足自身的内在愉悦或自我奖赏[13]。功能性兴趣是指渴望做某一技巧含量高的操作,从新近发展的功能或技能训练中产生乐趣。理由是我们对这项技巧很拿手,能从中获得愉悦与炫耀的资本。
Roger S. Forster 解释功成名就的音乐家、才艺超群的运动员以及身手不凡的外科医师理所当然地都会为自己的技艺而骄傲,热衷于自己所从事的事业。而与之相反,功能性兴趣也会使外科医师鬼使神差地追求做患者并不需要的大手术,妨碍外科医师进一步学习新技术,假如这项新技术不那么哗众取宠[14]。
科学的本质是发现,而不是技术时尚。我们应避免陷入纯技术流的陷阱而不能自拔。有道是“当技术成为主宰后,其结果一定是灾难”[14]。“人类迷失了它的灵魂转而求助于技术,抛弃了它的思想转而求助于计算机,为了效率牺牲了同情心,为了顺从放弃创意和勇气”。Steichen曾经如此感慨[14]。2018年诺贝尔生理或医学奖获得者本庶佑一针见血地指出:“现实情况是,由于医疗技术的进步和人们对欲望无止境的追求,医疗转变为追逐利润的商业行为,不该就这样放任医疗作为商业行为而不断膨胀……不断更新开放的医疗设备与器械,在某种程度上如同‘技术鸦片’,不断地侵蚀着现今的医疗行业!”。Robert J. Flemma曾言:“你能为患者做什么比你能在患者身上做什么极其重要的多。外科的艺术是发现两者的不同”[14]。

八、结语
综上所述,目前商品化机器人辅助腔镜器械操作系统,其工作方式为腔镜手术的间接操作模式,尚不具备真正机器人的属性,仍有进一步优化的空间。具有人工智能模拟功能的新一代手术机器人值得期待。“微创入路”并不一定等同于“微创外科”,患者获益是评价微创技术最重要的指标。面对日新月异的技术发展,中国外科学界应保持理性与进取。提供公平人道、安全有效、普惠环保的医疗是我们的终极目标,技术是实现这一目标的手段。我们要善于在真实世界里展示我们的自信与聪明才智,去赢得世界外科学界的尊重,无愧于前辈们称之为充满了精美艺术和科学的外科学这门学科。
利益冲突 所有作者均声明不存在利益冲突
参考文献

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