9月7日，青島大學附屬醫院副院長牛海濤操縱“妙手S”機器人進行超遠程手術。受訪者供圖

9月7日，在安順市西秀區醫院，“妙手S”正在對實驗豬進行手術。 受訪者供圖

“妙手S”的研發團隊在演示醫用機器人的使用方法。王翀鵬程 攝

　　【編者按】 9月7日，經青島、安順兩地醫院合作，通過5G網絡技術和我國自主原研手術機器人遠程應用，成功為實驗動物實施了全球首例5G超遠程機器人腹腔復雜手術。

　　據媒體報道，今年，利用5G技術，中國在遠程醫療領域創造了多項“世界首次”的突破。

　　今年3月，解放軍總醫院成功完成全國首例基於5G的遠程人體手術——遠在海南的神經外科專家通過5G網絡傳輸的高清畫面遠程操控手術器械，為身在北京的患者實施了帕金森病“腦起搏器”植入手術。

　　今年6月，北京積水潭醫院利用5G技術，同時遠程操控兩台骨科手術機器人，為浙江嘉興和山東煙台的兩名患者實施手術。這也是全球首例骨科手術機器人多中心5G遠程手術。

　　這些手術的順利實施，標志著我國5G遠程醫療與人工智能應用達到新高度。

　　一塊暗紅色、帶著顆粒質感的器官出現在屏幕上，隻從形狀上就能清晰分辨，那是豬的肝臟。用圓柱形的手術器械輕輕一推，像一塊富有光澤的果凍，在白色的器官組織上左右滑動。

　　“現在把擋著膽囊的肝切掉。”主刀醫生郭衛東對著屏幕，向助手醫生下達指令。

　　肝臟的一角被圓角的鑷子夾住了，兩三厘米長的手術剪從屏幕右邊伸進來，一開一合，鮮紅色的血從切口滲出來。

　　9月7日，青島大學附屬醫院。身著綠色手術服的郭衛東此時正坐在會議室裡，戴著一副黑片眼鏡，推動著面前的兩根操作杆。

　　沒有手術帽、口罩和橡膠手套，也沒有任何防護工具，手術所需要的，隻有面前那台帶著顯示屏的白色機器。而“患者”，此時正躺在貴州省安順市西秀區醫院的手術台上，接受著這台跨越3000公裡的遠程手術。

　　白色機器和遠在貴州的機械臂，是一套系統，名叫“妙手S”，是首台中國自主研發的外科手術機器人。它能應用於泌尿、婦科、外科等多個部位，可以完成對直徑1毫米以下的微細血管剝離、剪切、修整、縫合、打結等各種操作。

　　目前，這款機器已經輔助醫生成功完成了幾百例動物實驗，在中南大學湘雅三醫院進行臨床試驗階段，完成了103例人體手術。

　　“未來，患者不用再為看病東奔西走，或許在家裡，就能接受來自全國各地權威醫生的診斷和治療。”青島大學附屬醫院副院長牛海濤說。

　　一台“妙手”，將手術刀延伸到千裡之外。

　　“奇妙的機械手”

　　9月7日，青島大學附屬醫院副院長牛海濤六點多就到醫院了。換上綠色的手術服，上午，他要進行一場特殊的手術。他已經為此准備了一個多月。

　　醫院的會議室裡，技術員正在調試當天手術所需的儀器。那是一個白色的操作台，一米左右的高度，兩三人寬，這是“妙手S”的一部分。“妙手S”意為“奇妙的機械手”，是我國首款自主研發的手術機器人。它由兩部分組成，操作台是大腦，還有一個白色身子和機械手臂。通過網絡連接，大腦能控制身子和手臂進行手術。

　　與此同時，貴州省安順市西秀區醫院的遠程會議室裡，一隻50公斤重的白色黑花豬被搬上了不鏽鋼手術台。麻藥正在起效，豬不再亂動亂叫了，它的眼睛瞇成一條縫，任由醫生給它插上尿管。綠色的手術衣罩住了它絕大部分的身體，隻露出一塊雪白的肚皮。

　　按照計劃，牛海濤要和肝膽胰外科醫生郭衛東接力，用5G網絡連接“妙手S”的兩個部分，為這隻花豬實施腎臟、膽囊和膀胱切除手術。從青島到貴州安順，直線距離近3000公裡，相當於橫穿了整條“茶馬古道”。

　　“開始吧。”上午九點，牛海濤看了眼大屏幕，向身在貴州手術現場的兩位助手醫生——楊學成和駱磊下達指令。他們都是青島大學附屬醫院泌尿科的醫生，四天前，為做術前的最后准備來到貴州。

　　第一個手術要做腎臟切除。豬側躺著，左后腰上被切了三個兩厘米左右的小孔，三隻機械手臂插在上面，帶著前端的手術工具伸進了豬的腹腔。不到一分鐘，機械手臂上連接的腹腔鏡就把豬肚子裡的情況投射到牛海濤面前的顯示屏上了。

　　戴上3D眼鏡看，仿佛能觸碰到器官。這是“妙手S”設計的一大亮點，獨創的開放式立體圖像系統，保証醫生使用的舒適度。

　　牛海濤往前挪了挪座位，雙手握上操作杆，小臂的肌肉線條逐漸清晰。機械手臂的操作需要調動手腕和手指的力量，經過長時間練習的醫生才能准確把控，保証手術的精准度。

　　操作杆上有兩個“機關”，一個位於操作杆下端，由中指、無名指和小指控制，輕輕按住操作機械臂移動﹔另一個在上端，像個小蘑菇，用拇指和食指捏住，能完成夾取、切斷等動作。

　　圍觀的人群安靜了，所有人的眼睛都定格在大屏幕上。屏幕中，手術器械在緩慢移動。兩三厘米長的鑷子撥開了花豬黃色的脂肪組織，然后夾住緊貼腎臟的后腹膜微微拉拽起來，這層白色的薄膜就變得更透明了。一個帶著手術剪的機械臂從右邊挪過來，在薄膜上劃過，挑出一個口子。腎臟就隱藏在這層膜下面。

　　屏幕中旋轉的3D透視模型能幫助醫生更好了解豬的構造。黃色的腎臟兩側，緊貼著樹杈一樣的動脈和靜脈。在切除腎臟的過程中，稍有不慎就會碰到血管。

　　剪刀緩緩向前劃動，像行駛在平靜水面的小船，走過的地方，留下兩條明顯的分界線。“妙手S”的前端機械臂能實現7個自由度旋轉、彎折，相比人手操作的局限性，在狹窄的內腔裡，機械臂表現出獨有的優勢。

　　深紅色的腎臟露出來了。牛海濤活動了下手指。這個間隙，楊學成和駱磊把沾到血的內窺鏡取出進行清洗。這是微創手術中常見的步驟，為的是保証主刀醫生隨時看到清晰的畫面。

　　鉗子、鎖扣將腎臟周圍的動靜脈結扎，切斷輸尿管，操作一氣呵成。八分鐘后，那兩個芒果狀相連的器官和身體分離，第一項手術結束。

　　接著，由郭衛東接力，用“妙手S”實施了膽囊切除術和膀胱切除術。“之所以設計這兩個項目，因為膽囊切除術是微創手術中最經典的一例，而膀胱切除術因為步驟繁瑣，增加了難度系數。”郭衛東說。

　　上午十一點三十分，這例利用我國自主研發機器人進行的全球首例5G超遠程手術宣告成功。

　　“舶來品”引發的轟動

　　這並不是牛海濤團隊和“妙手S”系統的第一次合作。今年6月16日，他就操作“妙手S”，給威海的一頭實驗豬做了腎臟和膽囊切除手術。

　　“還可以更靈活些，但現在應用到手術中完全沒問題，精准度和操作性都值得期待。”術后，牛海濤說。

　　其實用機械臂進行微創手術並不是中國獨有的新技術。上世紀八十年代，美國就研發出一款名為“達芬奇”的外科手術系統。因其設計靈感來源於著名畫家列奧納多·達芬奇在1459年設計的仿人型機械，因此取名“達芬奇”。

　　這項技術研發的最初目的是應用在軍事領域和航天領域。它由操作台、機械臂和成像系統三部分組成，四條機械臂的構造像一隻大蜘蛛。

　　后來，這隻“蜘蛛”讓醫生們發現了微創手術的“新玩法”。

　　2006年，中國人民解放軍總醫院（原301醫院）引進了第一台“達芬奇”機器人。

　　“達芬奇”引進301醫院時，在醫院引起了不小的轟動。醫生護士們都跑來圍觀。2013年，時任該院心血管外科主任的高長青在接受《21 CBR》採訪時詳細回憶了當年的場景：“機器上所有名稱都是英文，必須先將所有的說明都翻譯成中文。另外，試驗操作達芬奇不能是正常上班時間，下班后，團隊一起在實驗室用豬心反復做試驗。”

　　2007年1月15日，高長青利用達芬奇，給一位來自石家庄的病人實施了微創心臟手術。這例手術被稱為“亞洲第一例全機器人不開胸微創心臟手術”，當天，中央電視台直播了這條新聞。

　　相對於醫生手持器械進行的微創手術，多自由度旋轉的機械臂就顯得游刃有余了，這也使得很多復雜的手術變得簡單。最經典的就是前列腺手術。

　　“前列腺在內腔的最裡面，以前人手持器械做手術，很費勁，有時候手得一直擰著。”郭衛東介紹，“機械的靈活度更大，就容易多了。”還有手震顫過濾功能，消除了醫生因長時間作業出現的手部顫抖。

　　牛海濤稱，手術機器人的費用並不在醫保的報銷范圍內，醫院按照項目自行定價。相對於人工手術，同類手術用機器人完成，費用要多幾萬元。“但即便如此，還是有很多患者選擇使用機器人，覺得更安全。”

　　“妙手”出世

　　作為唯一一款用於微創手術的機器人系統，很長一段時間內，“達芬奇”壟斷了全球市場。這也直接導致，在國內每台“達芬奇”2000多萬的售價一直高居不下。而且它的配套耗材都屬於高值耗材，這也在無形中增加了成本。“達芬奇”的各項專利保護也給自主研發帶來很多限制。

　　“因此，‘妙手S’的出現，更多的意義在於打破了‘達芬奇’的壟斷局面，也改變了我們國家微創手術機器人單純依靠進口的局面。”參與研發的威高集團總經理王炳強說。

　　2012年，第一代具有自主知識產權的微創外科手術機器人系統問世，它被取名“妙手S”。

　　“妙手S”是一個有三條胳膊的機械儀器，和“達芬奇”一樣，能完成微細血管的剝離、剪切、縫合和打結等各種手術操作。在最初的設計上，立體成像系統沿用了美國機器人“立體圖像觀察窗”的設計。那是一個類似暗箱的裝置。每次做手術時，醫生在機器人前面坐好，頭向前伸，臉臥進觀察窗裡，透過兩個小孔，就能看到腹腔鏡反饋出來的立體圖像。但是，隻要頭離開觀察窗，紅外線射線感應開關自動關閉，機械臂就停止工作了。這讓做手術的醫生十分辛苦。他們要一直保持駝背伸長脖子的姿勢，有時候幾個小時的手術下來，脖子僵硬得嘎嘣嘎嘣響。

　　“你們這個東西不舒服。”有醫生反映。研發團隊馬上著手改進，最后把“立體圖像觀察窗”改成了3D顯示屏。這樣看屏幕就簡單多了，像平時看電腦。

　　如何使設備更輕便也是研發團隊面臨的難題。“最初設計的機械臂操作空間不夠，手術床一定要嚴格按照機器人的出手布局擺位，稍差一點，手術中就可能出現危險。手術前調位置就要弄一個小時。”研發人員稱，經過一年多的調整，才有了現在的第三代“妙手S”。

　　結構方面，不同於“達芬奇”“一個身子帶動四隻手臂”的設計，“妙手S”是“一隻手臂兩根手指”，相對於粗壯的手臂，手指更細、關節更多，彎折的角度更大，更靈活。

　　“手指”的設計也減輕了機器的重量。它總重隻有300公斤，而且機械臂台可以隨意移動。相比1.3噸重、隻能固定在手術室裡的“達芬奇”，“妙手S”輕便、自由許多。“做完手術，經過消毒，馬上能推到下一間手術室。”

　　延伸千裡的手術刀

　　“將微創手術機器人技術應用於遠程手術，外科醫生就可以不受地域限制為病人實施手術。這是機器人手術系統的潛在優勢，也是遠程醫學中最為復雜的部分。”王炳強稱。

　　2000年前后，國外就有遠程手術的案例。著名的“林白手術”，就是利用手術機器人系統，完成了從美國到法國的遠程膽囊切除術。國內的科研機構也開展了遠程機器人系統研究。2006年，北京積水潭醫院利用自主研發的機器人輔助進行了骨科手術。

　　“但和腹腔外科手術相比，腦科手術和骨科手術的技術要求略低。”一篇發表在《腹部外科》雜志上的文章對此作了詳細說明：“腦科手術和骨科手術不需要全程不間斷的實時手術視頻傳輸遠程操作，對網絡延時的要求不大，對數據傳輸的要求也不高。”

　　“‘達芬奇’系統其實也設計了遠程手術模式，但是引進中國時這個模塊被取消了。因此多年來，國內沒有用‘達芬奇’做遠程手術的案例。”牛海濤解釋。但“妙手S”解決了這個難題。

　　“妙手S”問世后，研發團隊對這款自主研發的機器人進行了實驗。

　　實驗於2015年7月18日進行。研發人員將機器人的操作台放置在天津的研究室裡，通過10M帶寬的商用網絡連接，給躺在北京的實驗豬進行了膽囊切除、胃穿孔修補和肝臟楔形切除術。

　　三項手術共進行了100分鐘。結果顯示：“術中無周圍臟器損傷，手術過程中有一定的延時效應，但基本不影響實驗順利完成。機器人遠程手術操作過程中未出現明顯抖動或其他機器人系統不穩定情況。”這是國內首次動物腹部外科遠程手術成功案例。

　　這次青島到貴州的遠程手術能夠順利實施，倚靠的就是這項技術。

　　“未來，患者不用再為看病東奔西走，或許在家裡，就能接受來自全國各地權威醫生的診斷和治療。”牛海濤說。

　　親歷者說

　　●牛海濤（青島大學附屬醫院副院長）

　　9月，我們利用我國自主研發的機器人“妙手S”，在青島為貴州安順西秀區的實驗豬實施了腎臟、膽囊和膀胱切除手術。我是這次手術的主刀醫生之一，也是“導演”和“編劇”。

　　其實今年6月，我們接觸到“妙手”機器人，就進行過一例遠程手術。那例手術成功切除了豬的腎臟和膽囊，也是由我和郭衛東教授主刀的。我們兩個在青島，機械臂和豬在威海。

　　這次手術給我們增長了信心，這才有了這次跨越半個中國的手術。貴州西秀區醫院是我們的定點支援單位，又剛好符合條件，因為這項技術未來肯定是要應用到相對偏遠、醫療水平不發達的地區。

　　為了這台手術，我們投入了大量的人力和精力，一百多人，前后准備了一個多月。

　　首先是網絡。西秀區還沒有5G網絡，整個安順市隻有一個基站，在聯通大樓的樓頂上。經過協調后拆下來挪到了西秀區醫院附近。

　　然后是儀器運輸。機器人是精密機器，稍微磕碰一下可能就壞了。把儀器拆開后，分別從天津開車運到青島和貴州。貴州山路多，怕中途顛簸，我們找人定做了兩個大鐵架子，好幾十斤，把機器主體牢牢箍住。

　　未來應用中，遠程手術將面臨很多挑戰，比如網絡安全。比如有人惡意攻擊，在網絡中設置病毒程序，人為中斷網絡或讓機械手臂失控怎麼辦？還有中途斷網怎麼辦？斷電怎麼辦？機械手臂在手術中出現故障怎麼辦？

　　為了應對可能出現的問題，我們設計了A、B、C好幾個方案，幾乎是所有能想到的問題都做了預案。

　　盡管准備充分，但因為距離比較遠，還是有擔心。尤其是手術前一天預演，網絡不穩定，延遲很明顯，所有人都高度緊張。在貴州輔助的楊學成和駱磊衣服都濕透了。但預演成功了，真正手術時也就放心了。所以第二天正式手術時，我做腎臟切除術隻用了八分鐘，很順暢。

　　一直以來，大家常說的5G遠程治療其實更多是遠程指導，從技術角度來說並不難實現。就像大家熟悉的視頻聊天一樣，一方在診療或者手術，另一邊醫生能看到現場。但我們這次是真正的遠程手術，真刀真槍的，是具有巨大社會意義的。

　　■ 同題問答

　　中華人民共和國成立70周年最大的變化和進步是什麼？

　　牛海濤：這次5G超遠程手術的成功，標志著中國原研機器人達到了國際水平。雖然現在“妙手S”體積還比較大，但未來說不定可以做成隻有一個工具箱大小，就像科幻片裡演的那樣，那時外科醫生無論在哪，隨時隨地都能救治需要手術的患者。我相信過不了太久，這個願望就能實現了。

　　新京報記者 王翀鵬程 實習生 鄭丹 鄧鵬卓 青島、威海報道

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