心臟搭橋：可以托付給機(jī)器人嗎

當(dāng)達(dá)芬奇機(jī)器人走進(jìn)上海各大醫(yī)院的手術(shù)室時，外科醫(yī)生興奮不已，他們個個躍躍欲試，因?yàn)?ldquo;一個新的外科醫(yī)學(xué)時代近在眼前”。在近20年里，中國的外科醫(yī)學(xué)發(fā)生著重大變化：首先是腹腔鏡手術(shù)，它將“微創(chuàng)理念”次傳遞給國人——開刀原來可不必“開膛破肚”；如今則是“達(dá)芬奇”——手術(shù)刀能讓機(jī)器人掌控。外科醫(yī)學(xué)的一次次重大變革，帶給患者的無疑是越來越多的好消息。

　　瑞金醫(yī)院的達(dá)芬奇一直站在外科大樓309號手術(shù)室內(nèi)。5月19日上午，它迎來第28位病人——66歲的趙先生。趙先生的心臟冠狀動脈嚴(yán)重堵塞，心臟外科主任趙強(qiáng)教授和助手蔡俊峰為他實(shí)施心臟不停跳下的搭橋手術(shù)——將原本位于胸壁的乳內(nèi)動脈接往心臟，重新建立一條心臟血液供應(yīng)的通路。

　　有了達(dá)芬奇，搭橋手術(shù)從一開始就與眾不同。通常，麻醉醫(yī)生會用氣管插管幫助沉睡中的病人呼吸，但這一次，他只為趙先生開通了右側(cè)的呼吸氣道，也就是讓他的左肺暫時休息，僅僅依靠右肺來呼吸。

　　麻醉醫(yī)生此舉，就是為達(dá)芬奇輔助下的心臟手術(shù)創(chuàng)造操作空間。與腹腔鏡手術(shù)一樣，醫(yī)生先往病人胸腔內(nèi)充入一定量的惰性氣體，使之微微鼓起，人工建立一個寬敞的空間，以便手術(shù)展開。

　　“我要開始打洞了。”助手蔡俊峰醫(yī)生說。他在病人左側(cè)肋間等距離打了三個鑰匙孔大小、直徑約12—20毫米的小洞。

　　僅1厘米的迷你器械手

　　接下來，達(dá)芬奇登場了。

　　作為外科醫(yī)生的分身，一個擁有4只手臂的機(jī)器人站在手術(shù)臺左側(cè)。與人的手臂一樣，達(dá)芬奇也有肩、肘、腕三個關(guān)節(jié)，能夠上下左右任意移動。它的前臂有些特別：可脫卸，能根據(jù)需要安裝不同功能的“手”。

　　達(dá)芬奇的前臂長近50厘米，腕關(guān)節(jié)直徑僅0.5厘米。這個腕關(guān)節(jié)為神奇，也是設(shè)計的關(guān)鍵所在：它擁有比人手腕更加靈活的能力，不僅能自由旋轉(zhuǎn)540度，還能在手腕已經(jīng)做出向下90度彎曲的動作后，再自由旋轉(zhuǎn)540度。

　　“腕關(guān)節(jié)具有防抖動功能，彌補(bǔ)了人手可能發(fā)生的手術(shù)缺陷。”趙強(qiáng)說。

　　達(dá)芬奇的手長得很迷你——僅1厘米長，足以進(jìn)入許多人手不能企及的狹小空間。“手”的品種豐富多樣，有的是剪刀、有的是鑷子，有的能縫合、有的能止血……“有了這些小手，傳統(tǒng)的開胸器、手術(shù)剪刀、鑷子都退居二線了。”手術(shù)室護(hù)士說：“傳統(tǒng)器械成了應(yīng)對手術(shù)突發(fā)事件的替補(bǔ)。”

　　操控機(jī)器人需手眼腳默契配合

　　蔡俊峰將三個手臂一一置入病人胸腔后，主刀醫(yī)生趙強(qiáng)教授坐在2米外的醫(yī)生操作臺上，低下頭將雙眼置于3D顯示器上，看到一個跳動著的心臟。他雙手食指和拇指分別套在機(jī)械指環(huán)內(nèi)，控制著左右兩個操作桿。顯示器上，深入病人胸腔內(nèi)的金屬雙手，動作與趙強(qiáng)的雙手完全同步。

　　接下來的手術(shù)步驟與傳統(tǒng)心臟搭橋手術(shù)完全一致。

　　“右手，換電凝刀！”趙強(qiáng)下達(dá)協(xié)助指令。聽到指令后，助手蔡俊峰將機(jī)器人右手前臂拆下，護(hù)士及時安裝上有雙極電凝刀的新手臂。安裝到位后，“肘關(guān)節(jié)”上的藍(lán)色信號亮起確認(rèn)。達(dá)芬奇的手臂具有記憶功能，新?lián)Q上的“手”能自動找回更換前的手術(shù)位置，便于醫(yī)生繼續(xù)手術(shù)。

　　在助手與護(hù)士的配合下，每一次更換手臂需要20秒。

　　趙強(qiáng)熟練操縱達(dá)芬奇雙手的時候，他的雙腳一刻也沒有閑。操作臺的下方共有4個踏板，分別由左右腳操控。左邊的踏板是離合器，踩下就切斷了醫(yī)生操縱桿與“達(dá)芬奇”手臂的聯(lián)系，醫(yī)生調(diào)整操縱桿時，“達(dá)芬奇”的手并不會隨之移動。另一個左側(cè)踏板能調(diào)整攝像頭的焦距，右側(cè)的兩個踏板分別是雙極電凝刀和單極電凝刀的開關(guān)。這兩種電凝刀是微創(chuàng)手術(shù)中必不可少的“武器”，它們產(chǎn)生的高溫能夠在結(jié)扎血管的同時，起到止血功能。

　　“達(dá)芬奇機(jī)器人就是醫(yī)生的替身，我用手、眼、腳操縱、控制它，比過去更加嚴(yán)謹(jǐn)、可靠。”趙強(qiáng)說。

　　后一步尚缺一口“氣”

　　11點(diǎn)20分，趙強(qiáng)完成左乳內(nèi)動脈的游離，并且用機(jī)器人打開了病人心包，整個過程幾乎沒有出血。

　　搭橋手術(shù)的后一步——左乳內(nèi)動脈與心臟血管吻合即將開始，可這一步卻讓趙強(qiáng)有些遺憾，也讓此次的達(dá)芬奇機(jī)器人輔助手術(shù)并不完整。

　　“我現(xiàn)在必須返回傳統(tǒng)手術(shù)，在病人前胸做一小切口，然后手工完成血管吻合。”由于心臟外科的微血管吻合“手”尚未配置到位，趙強(qiáng)不得不在病人胸腔上開一個8厘米的小切口，親手完成吻合。盡管仍然開了胸，但這臺搭橋手術(shù)的傷口已經(jīng)比傳統(tǒng)手術(shù)短了1/2，也沒有截斷病人的胸骨。

　　“在香港培訓(xùn)的時候，我已經(jīng)能熟練操作心臟微血管吻合‘手’，縫合直徑只有2毫米的血管。”此時的趙強(qiáng)很羨慕普外科、泌尿外科，由于那里的吻合“手”已經(jīng)配齊，機(jī)器人能夠完整輔助手術(shù)。

　　由于此前不用接觸病人，趙強(qiáng)一直沒有洗手。即將要開胸，他不得不走向手術(shù)室外的洗手臺，反復(fù)清洗自己雙手。在病人胸口劃開傷口后，309手術(shù)室出現(xiàn)了久違的蛋白質(zhì)灼燒后的氣味，趙強(qiáng)的手術(shù)動作很迅速，但出血明顯比之前多了。“等買了新的‘手’，就不一樣了。”趙強(qiáng)說。

　　下午1點(diǎn)，趙先生從手術(shù)室進(jìn)入重癥監(jiān)護(hù)室，心臟外科病房護(hù)士長康磊看到他時，覺得比完全開胸手術(shù)后的病人干凈許多。“他身上的管子少了許多。”康磊說。第二天，趙先生離開了重癥監(jiān)護(hù)室。過去，完全開放的搭橋手術(shù)病人需要在重癥監(jiān)護(hù)室里待上3天。

　　由于手術(shù)沒有截斷胸骨，趙先生的恢復(fù)周期將至少縮短2個月。

　　遠(yuǎn)程手術(shù)，夢想照進(jìn)現(xiàn)實(shí)

　　未來，云南的病人不必再離開家鄉(xiāng)，就能請遠(yuǎn)在上海的醫(yī)生動手術(shù)。隨著機(jī)器人手術(shù)系統(tǒng)的到來，原本不可想象的遠(yuǎn)程手術(shù)有可能在中國變成現(xiàn)實(shí)。

　　在國際醫(yī)學(xué)界，遠(yuǎn)程手術(shù)已經(jīng)有過成功的報道。2001年《自然》雜志報道了世界首例從美國紐約到法國斯特拉斯堡的跨大西洋腹腔鏡膽囊切除術(shù)，這是醫(yī)生借助機(jī)器人手術(shù)系統(tǒng)的一次成功嘗試，也是遠(yuǎn)程手術(shù)的一個里程碑，更標(biāo)志著外科手術(shù)的跨時代飛躍。

　　機(jī)器人手術(shù)系統(tǒng)的設(shè)想源于美國的登月計劃。當(dāng)航天員完成登月后，科學(xué)家們就開始為他們在太空中的身體健康考慮：“如果航天員在太空中生病，需要手術(shù)怎么辦？”與此同時，海外戰(zhàn)爭造成的軍人戰(zhàn)爭創(chuàng)傷，也令美國科學(xué)家更加積極地開發(fā)遠(yuǎn)程醫(yī)療手術(shù)系統(tǒng)。

　　上世紀(jì)90年代末，機(jī)器人輔助手術(shù)開始在外科領(lǐng)域推廣應(yīng)用，腹部外科、泌尿外科、婦產(chǎn)科先后引入機(jī)器人進(jìn)行輔助手術(shù)。1998年末，機(jī)器人輔助技術(shù)應(yīng)用于心臟外科手術(shù)。

　　代機(jī)器人輔助系統(tǒng)名叫“伊索”，與今天的達(dá)芬奇相比，它只能算是一個機(jī)械臂，由Computer Motion公司于1994年發(fā)布，是美國食品藥品管理局(FDA)批準(zhǔn)使用的臺可用于手術(shù)室協(xié)助手術(shù)的機(jī)器人。“伊索是由聲音控制的，當(dāng)我發(fā)出向右移動的指令后，它就會一直向右移，直到我再次發(fā)出停止的指令。”瑞金醫(yī)院心臟外科主任趙強(qiáng)教授從2000年起操作“伊索”，并用它完成了100多臺心臟外科手術(shù)。

　　2000年前后，國際上先后出現(xiàn)了兩種機(jī)器人手術(shù)系統(tǒng)，一種叫“宙斯”，另一種就是“達(dá)芬奇”。宙斯系統(tǒng)由Computer Motion公司研制，它需要醫(yī)生在手術(shù)時戴上3D眼鏡；而達(dá)芬奇系統(tǒng)的主人是美國Intuitive Surgical公司，公司從美國軍方得到專利，并于2001年6月獲得美國FDA的許可，運(yùn)用于前列腺切除術(shù)。

　　宙斯與達(dá)芬奇的構(gòu)成很相近，都是由一個計算機(jī)工作站、一個視頻顯示器和帶有多個機(jī)械手臂的機(jī)器人三部分組成。計算機(jī)系統(tǒng)能夠?qū)⑹中g(shù)醫(yī)生的手上動作轉(zhuǎn)化成信號，傳送到機(jī)械手臂上，使其能夠根據(jù)醫(yī)生的意圖操作。這令遠(yuǎn)程手術(shù)成為現(xiàn)實(shí)，只要建立網(wǎng)絡(luò)連接，醫(yī)生就可以在異地完成對機(jī)器人的操控。

　　到2003年，“達(dá)芬奇”所在的Intuitive Surgical公司收購“宙斯”所在的Computer Motion公司，使宙斯系統(tǒng)退出競爭，達(dá)芬奇系統(tǒng)完成了對市場的壟斷。截至2009年12月31日，達(dá)芬奇系統(tǒng)的全球裝機(jī)總量為1395臺，其中美國擁有1028臺，歐洲248臺，包括中國在內(nèi)的亞洲及其他地區(qū)擁有達(dá)芬奇系統(tǒng)119臺。2009年一年，全球達(dá)芬奇輔助外科手術(shù)的數(shù)量高達(dá)20.5萬臺。

　　目前遠(yuǎn)程手術(shù)的主要障礙在于，醫(yī)生手的移動與機(jī)器人手臂做出的反應(yīng)之間存在時間延遲。這需要研究人員進(jìn)一步攻關(guān)。當(dāng)然，達(dá)芬奇仍有很多改進(jìn)的余地，它的身體或許可以更小些，它無法提供給醫(yī)生手感的問題或許可以解決。世界各地的科學(xué)家、工程師、醫(yī)生都在積極參與機(jī)器人的優(yōu)化方案。

　　2008年3月，英國研究人員為達(dá)芬奇添加了一個能夠跟蹤醫(yī)生眼球運(yùn)動的裝置，通過分析醫(yī)生眼球的運(yùn)動，機(jī)器人就能夠精確抵達(dá)醫(yī)生正在觀察的手術(shù)部位。

　　中國醫(yī)生對此也有很高的熱情。趙強(qiáng)教授希望今后能夠?yàn)檫_(dá)芬奇增加更為精確的導(dǎo)航功能。“我們的設(shè)想是通過三維CT掃描，重建病人的心臟結(jié)構(gòu)，然后將這些數(shù)據(jù)輸入‘達(dá)芬奇’的智能系統(tǒng)內(nèi)，使它能更精確地找到病變的位置。”他期望有機(jī)會能夠申請到研究課題，親身參與達(dá)芬奇機(jī)器人的優(yōu)化方案之中。