在医院众多科室中,有一个被称为“铅衣人”的群体:他们穿着重达几十斤的铅衣,不用开刀却能做最精密的手术。
这就是介入医生,广泛分布在医院放射介入科、心内科、血管外科、神经外科、消化内科、骨科等科室,通过介入手术为患者处置一个个体内的病灶。
由于介入手术的导航、定位等需要在X射线的透视下进行,所以介入医生的手术环境中往往充斥着射线辐射,手术时必须穿戴防辐射的铅衣。而铅衣的防护也并不全面,为了手术时的灵活,头、手臂、双腿等部位都是铅衣覆盖不到的,由于铅衣自身的重量,长时间手术也往往会造成医生的腰椎、膝盖等关节的损伤。
据刊载于Circulation子刊上的一项意大利研究表明,长时间在介入手术室工作,更易发生皮肤损害、白内障、颈背部及膝盖等病痛,时间越长,健康状态越差。与其他科室的医生相比,介入医生皮肤损害的患病率会增加4倍多(8.6% vs 2.0%),颈背部及膝盖等病痛增加近6倍(30.2% vs 5.4%),白内障增加近5倍(4.7% vs 0.7%)。而且,如果在介入手术室工作16年以上,以上各种风险会明显递增。
也因此,也有人把“铅衣人”们比喻为蜡烛,燃烧自己的生命,照亮患者的健康。
“为众人抱薪者,不可使其冻毙于风雪”。对于如何保障“铅衣人”安全健康的问题,医疗各界一直广泛讨论,寻找可行之策。其中,随着人工智能等技术的发展,“用机器人代替医生”的方案得到了主流认可,并且目前国内外血管腔内介入手术机器人的研发已经取得了相当的进展,国外已经产品获批上市,而在国内,以奥朋医疗血管腔内介入手术机器人ALLVAS™为代表的多款产品在临床冲刺,旨在帮助“铅衣人”们脱掉铅衣,并进一步探索血管介入手术的更多可能。
帮“铅衣人”脱掉铅衣
“没穿铅衣,不用小心翼翼,在以前很难想象,血管介入手术还做得能这么轻松。”
2021年11月的一天,在上海中国海军军医大学附属长海医院内,随着介入手术室的门打开,患者被推出来,该院血管外科主任陆清声教授长舒一口气,手术圆满成功。
该患者因腿部不适,前往长海医院血管外科陆清声教授处就诊,诊断为下肢血管粥样硬化,在细致的术前评估后,决定采用介入疗法,行外周血管支架介入手术。
作为我国血管疾病治疗领域的顶尖专家,陆清声教授平均每周都有10台以上的血管介入手术,而这一台手术却比较特殊。因为这一次的手术虽然仍然是陆教授主导,但“主刀”的却是奥朋医疗自主研发的血管腔内介入手术机器人ALLVAS™。
据陆教授介绍,奥朋ALLVAS™的机械臂采用独特的V形抓手设计,可以抓持、操作目前市面上绝大部分导丝、导管等介入耗材,配置有四条机械臂,可以全程完成血管介入手术的全部术式,甚至可以支持双导丝介入。“这次的手术,除了一开始的动脉穿刺置管,我全程没有进导管室,而是坐在导管室外的操作室里,全部手术动作都是通过手柄和触控屏遥操作机械臂完成的。”
陆清声教授是国内最早的“铅衣人”之一,自1997年开始做血管介入手术,至今已有20多年,对于介入手术的理解和感受都很深刻。
“穿着铅衣做手术是什么感觉,只有做过的人才清楚。”陆教授告诉CHC医疗传媒,以往他每次做完手术脱下铅衣的时候,都是满身大汗淋漓,既是因为“铅衣很重,导管室很闷”,也是因为“手中的导丝关系重大,每一毫米的前进,都必须全神贯注、小心翼翼”。
“从医生的角度来看,尽管血管介入经过多年的发展已经越来越成熟,但还是有两个痛点一直没有很好的解决。”因此,陆教授认为,要评估血管腔内介入手术机器人的临床实用性,就要看其是否能很好的解决这两个痛点。
第一个痛点,是因辐射环境而给医生带来的伤害。在导管室外遥操作机器人“主刀”,将医生置身于辐射环境之外,无需穿戴铅衣。这第一个痛点,机器人可以说完美解决。
第二个痛点,则是介入手术标准化与精准化不足,手术效果与效率比较依赖医生的经验。这方面,机器人是否能很好的解决呢?对此,陆教授的回答是肯定的。
给患者更多“安全感”
陆教授告诉CHC医疗传媒,“做血管介入手术,任何时候都得小心翼翼,因为导管、导丝进入人体后,操作端和导丝的头端会有一定距离,这时候手部肌肉的任何一个小小的颤动,反应到导丝头端都可能造成致命的误差。”
我们常说人体是最精密的仪器。而血管介入手术,就是在无法直接观察这个“仪器”内部的情况下,利用并不那么清晰的医学影像进行导航,用双手操作纤细的导管、导丝深入“仪器”内部,通过毫米级的推进、旋转、拧转等动作,置入球囊、支架等,畅通、修复仅有1、2厘米的病灶。而作为通路的,是人体动脉血管。因此,要在穿着沉重铅衣的情况,完成这样精细不容有失的操作,难度可想而知,而决定手术效率和效果的,往往是医生的经验与技术。
“比如支架的释放,经验不足的医生在释放支架时,很容易出现前跳或者后移的情况。另外,根据病变情况挑选合适的球囊、支架,经验丰富的医生可以得心应手很快搞定,而经验不足的医生,在这一步可能会需要不少时间。如果选用了不合适的支架,则会更加麻烦。”陆教授告诉CHC医疗传媒,为了提升血管介入手术的精准性,一般医院的做法是增加医生的学习时间和操作经验,提升医生的技术水平。但是,因为实践条件的限制,这样的提升方式,不仅成本高,而且收效往往不尽如人意。
不过,陆教授也表示,机器人操作在精准性和标准性方面,相比于人手而言,具备天然的优势。“在导管、导丝的旋转和拧转操作中,人手操作往往是很难把握特定转动角度。比如需要把导丝旋转5度,人手凭经验和手感,只能尽可能操作,但机器人则可以通过控制系统进行精准操作。不论是转动5度,还是前进2毫米,这样的精准操作,机器人都可以轻松做到。”
奥朋医疗血管腔内介入手术机器人ALLVAS™能够实现管丝协作运动,通过微小毫米级前进模式,可以进行微调操作,实现精准化、精细化的介入手术操作。同时,可以过滤肌肉颤动、减少因为疲劳导致的误操作概率,在人工智能技术的加持下形成更精准、更模式化的手术体系,迈过人手肌肉的极限。
陆教授强调,“用机器人来代替人手操作,可以给术者提供更精准的操作,也能给患者更好的治疗效果,更多安全感。”
迎来血管疾病治疗新时代
2010年,陆教授在国外参加学术会议时,看到了展台上展示的一台血管腔内介入手术机器人。这台仅能完成手术中极少的几个步骤的机器人,让他眼前一亮,看到了一条不一样的路。因此他持续关注,发现这台机器人的研发进展非常缓慢。“它的瓶颈在于,从一开始研发它的初衷就只是为了完成手术中的一部分操作,而不是完成全部手术操作。因此我发现,或许这会是中国在这一领域实现赶超的机会。”
2014年,基于临床需求,对血管腔内手术机器人已经有了初步设想的陆教授,找到了主研仪器科学与技术专业的上海交大王坤东教授。经过深入交流,这一医一工两位教授发现,这一想法大有可为。2016年,他们合作打造的第一台血管腔内介入手术机器人试验机问世,这也就是奥朋医疗ALLVAS™的前身。也因此,奥朋医疗ALLVAS™没有拾人牙慧,其研发思路迥异于欧美企业,其产品拥有完全的自主知识产权。
作为国内血管腔内介入手术机器人研发的先驱者之一,基于数次参与奥朋医疗ALLVAS™动物实验与临床实验的实践经验,陆教授认为,血管腔内介入手术机器人解决了传统血管介入手术的两大痛点,将助推血管疾病治疗进入3.0时代。
陆教授把血管疾病治疗分为三个阶段。1.0阶段是巨创手术阶段,通过传统外科手术开胸治疗,创伤大、愈合慢;2.0阶段是微创阶段,即现在主流的通过血管介入手术进行治疗,效果好,创伤小;3.0阶段则是精准智能微创阶段,顾名思义,即在微创治疗的基础上进一步提升精准化与智能化,而其路径就是血管腔内手术机器人。
陆教授认为现在应该处于2.5阶段,即2.0阶段向3.0阶段过渡的时期。“现阶段,不论是国外已经上市的,还是国内正处于研发阶段的血管腔内介入手术机器人,在精准化方面都已经做得很好,但智能化方面还有较长一段路要走。未来,成熟的血管腔内介入手术机器人将能够实现‘全覆盖’与‘全自动’。”
据陆教授介绍,所谓“全覆盖”即手术机器人要能够完成全部血管介入术式,以及包括术前评估、精准治疗在内手术的全过程。以奥朋医疗ALLVAS™为例,从设计之处就是能够覆盖所有血管腔内介入术士的,现在已经完成了主动脉、外周血管、冠脉的介入手术临床实验,未来还将继续在神经、脑血管甚至肿瘤腔内介入领域推进。
而“全自动”,也就是智能化发展的落地。也就是说,未来手术机器人可以不需要依赖医生的操控,它可以在AI技术的加持下进行自我学习、自我完善,最后可以脱离医生的控制,独立完成手术。目前,奥朋医疗ALLVAS™已经能够在某些手术动作上实现半自动化,如“支架一键释放”“导丝连续多段推进”等,而在智能化进步的道路上也在不断探索。
据了解,奥朋医疗血管腔内介入手术机器人ALLVAS™已经在冲刺注册,预计将在2023年上市,造福广大心血管疾病患者,为患者带来更安全和完美的手术体验。而奥朋医疗与陆清声教授等临床专家,也将不断探索血管腔内介入手术机器人的精准化、智能化的发展。